本發(fā)明屬于高溫尾氣處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置及方法。

背景技術(shù)：

近些年來，霧霾天氣已經(jīng)嚴(yán)重了影響了人們的生活和健康，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放對(duì)霧霾的貢獻(xiàn)也得到廣泛的重視。發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣測(cè)試一般采集排氣管末端混合氣進(jìn)行取樣分析，隨著國(guó)家排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，三效催化轉(zhuǎn)化器、顆粒捕集器、選擇性催化轉(zhuǎn)化器等后處理裝置成了發(fā)動(dòng)機(jī)必須的選擇。為了進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的原始排放和研究后處理裝置的轉(zhuǎn)化效率，在排氣末端采樣的同時(shí)，科研工作者也需要在排氣始端，后處理裝置之前檢測(cè)排氣污染物成分變化。相對(duì)于排氣末端而言，在排氣始端的采樣點(diǎn)位置一般溫度更高，排氣壓力也大于末端，尤其是增壓汽油機(jī)上的差別更加明顯，這種條件下，原本正常使用的采樣分析儀器因?yàn)闇囟冗^高、以及氣體壓力過高而不能正常工作。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明汽油機(jī)排氣口的溫度能達(dá)到850℃、在高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷的情況下排氣壓力也超過了40kpa，這樣高的溫度和壓力超出了尾氣排放設(shè)備正常的溫度和壓力，比如avlmove在測(cè)試顆粒物排放濃度pn的時(shí)候，其正常工作最大壓力為6kpa，當(dāng)壓力過高會(huì)造成稀釋比偏小，測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。同樣，如果采用限壓閥裝置來進(jìn)行調(diào)壓，較小的通過縫隙也會(huì)加劇顆粒的碰撞和團(tuán)聚，干擾最終的測(cè)量結(jié)果。此外，過高的排氣溫度下，普通橡膠密封材料已經(jīng)不能使用，金屬材料的密封材料，其調(diào)壓范圍級(jí)別遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于試驗(yàn)所需量程，給試驗(yàn)結(jié)果造成較大誤差。因此，解決高溫高壓下尾氣直接采集條件下冷卻和靈活調(diào)壓的問題十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置及方法，以解決高溫高壓尾氣易對(duì)現(xiàn)有的尾氣排放設(shè)備造成損壞、使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差、及使用限壓閥裝置來進(jìn)行調(diào)壓易干擾最終的測(cè)量結(jié)果等問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置，包括高溫接頭、采樣設(shè)備接頭、冷卻液腔及與所述冷卻液腔進(jìn)行熱交換的冷卻管路；

所述冷卻管路兩端分別連接高溫接頭及采樣設(shè)備接頭，所述冷卻液腔上設(shè)有循環(huán)液入口及循環(huán)液出口；

所述冷卻管路出口處設(shè)有根據(jù)液位高度調(diào)節(jié)壓力的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置。

進(jìn)一步的，所述冷卻管路為聚四氟乙烯管路。

進(jìn)一步的，所述高溫接頭為耐高溫金屬接頭；

優(yōu)選的，所述高溫接頭為不銹鋼接頭。

進(jìn)一步的，所述冷卻管路的出口端傾斜向上設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述高溫接頭靠近循環(huán)液出口；所述循環(huán)液入口靠近采樣設(shè)備接頭。

進(jìn)一步的，所述裝置還包括為所述冷卻液腔提供冷源的微型循環(huán)泵。

優(yōu)選的，所述微型循環(huán)泵設(shè)置在循環(huán)液入口與冷卻液腔之間。

進(jìn)一步的，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括與所述冷卻管路出口端連通的壓力腔、調(diào)節(jié)所述壓力腔內(nèi)液體量的排液電磁閥及補(bǔ)液電磁閥；

所述壓力腔頂端設(shè)有排氣口；

所述壓力腔底端所在位置位于所述冷卻管路的出氣孔所在位置之下；

優(yōu)選的，所述壓力腔整體位于所述冷卻管路的出氣孔所在位置之下。

優(yōu)選的，與所述壓力腔連通的冷卻管路的出氣孔向下設(shè)置。進(jìn)一步的，所述壓力調(diào)節(jié)裝置還包括控制器，所述壓力腔內(nèi)設(shè)有壓力傳感器，所述壓力傳感器、排液電磁閥、補(bǔ)液電磁閥及微型循環(huán)泵均與所述控制器相連；

優(yōu)選的，所述控制器為plc控制器。

進(jìn)一步的，所述冷卻管路出口端通過排氣支管連接壓力腔，所述壓力傳感器與所述排氣支管的排氣口處于同一水平位置；

優(yōu)選的，所述排氣支管的排氣口處設(shè)有固定塊。

進(jìn)一步的，所述壓力腔的一側(cè)為透明設(shè)計(jì)；

進(jìn)一步的，所述壓力腔上印刷有液面標(biāo)尺。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本發(fā)明所述的用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置采用高溫接頭和循環(huán)冷卻液包裹的聚四氟乙烯的冷卻管路組合的方式，解決了尾氣高溫的問題，同時(shí)也避免了顆粒物的粘附；

(2)冷卻管路的出口端傾斜向上設(shè)置能夠使防止發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的凝結(jié)水分進(jìn)入分析設(shè)備，進(jìn)而避免對(duì)對(duì)分析設(shè)備帶來影響；

(3)采用冷卻液循環(huán)冷卻的同時(shí)，基于壓力腔內(nèi)冷卻水不同液位高度帶來的壓力差的變化，有效保證了采樣管路的壓力范圍和精度，基于排液電池閥、和補(bǔ)液電磁閥的開閉靈活實(shí)現(xiàn)采樣壓力的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；

(4)與壓力腔連通的冷卻管路的出氣孔向下設(shè)置能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的水分如果凝結(jié)，可以通過此出氣孔進(jìn)入壓力腔不會(huì)對(duì)分析設(shè)備帶來影響；

(5)冷卻管路的出口端傾斜向上設(shè)置、與壓力腔連通的冷卻管路的出氣孔向下設(shè)置、壓力腔位于冷卻管路的出氣孔所在位置之下三者的配合能夠有效避免凝結(jié)水對(duì)分析設(shè)備帶來影響；

(6)采用分壓原理，避免了減壓閥因縮小管路流通截面帶來的顆粒物的匯聚，保證了試驗(yàn)測(cè)量的精確性；

(7)采用壓力腔透明及液位刻度設(shè)計(jì)，滿足了人工調(diào)節(jié)壓力的方便性。

本發(fā)明還提供一種用于直接采集發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高壓尾氣的方法，包括以下步驟：

s1：連接高溫接頭到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口，連接采樣設(shè)備接頭到排放檢測(cè)設(shè)備，確保無漏氣現(xiàn)象；

s2：將冷卻液與循環(huán)液入口及補(bǔ)液電磁閥相連，確保連接管路無泄漏現(xiàn)象，在微型循環(huán)泵的作用下，冷卻液沿著高溫尾氣氣流相反的方向流動(dòng)；

s3：安裝壓力腔，保證壓力腔位于冷卻管路分支泄壓處的下方；

s4：打開設(shè)備電源，在控制器中輸入目標(biāo)壓力，補(bǔ)液電磁閥自動(dòng)打開，等壓力傳感器指示壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)液電磁閥關(guān)閉；如果二次調(diào)整后的目標(biāo)壓力小于壓力傳感器的指示壓力，排液電磁閥打開，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，排液電磁閥關(guān)閉；

s5：當(dāng)排氣尾氣直接采樣溫度、壓力調(diào)節(jié)裝置穩(wěn)定后，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開始排放測(cè)試；

s1、s2、s3順序可調(diào)。上述用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置具有益之處本方法也一應(yīng)具有，在此不一一贅述。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-高溫接頭；2-冷卻液腔；3-冷卻管路；4-采樣設(shè)備接頭；5-壓力腔；6-壓力傳感器；7-排液電磁閥；8-補(bǔ)液電磁閥；9-微型循環(huán)泵；10-循環(huán)液入口；11-控制器；12-循環(huán)液出口。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“液平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

一種用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置，如圖1所示，包括高溫接頭1、采樣設(shè)備接頭4、冷卻液腔2及與冷卻液腔2進(jìn)行熱交換的冷卻管路3；冷卻管路3兩端分別連接高溫接頭1及采樣設(shè)備接頭4，冷卻液腔2上設(shè)有循環(huán)液入口10及循環(huán)液出口12；冷卻管路3出口處設(shè)有根據(jù)液位高度調(diào)節(jié)壓力的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置。

高溫接頭1為耐高溫金屬接頭；本實(shí)例中高溫接頭1為304不銹鋼接頭。

本實(shí)例中冷卻管路3為聚四氟乙烯管路。高溫接頭1采用耐高溫金屬材質(zhì)，緩沖超高溫度區(qū)連接冷卻液腔2內(nèi)的冷卻管路3；冷卻管路3采用聚四氟乙烯材料，在冷卻排氣的同時(shí)不會(huì)帶來顆粒吸附，且即使水沸騰也不會(huì)對(duì)冷卻管路3造成損壞。

本實(shí)例中，高溫接頭1靠近循環(huán)液出口12；循環(huán)液入口10靠近采樣設(shè)備接頭4。

用于直接采集高溫高壓尾氣的裝置還包括為冷卻液腔2提供冷源的微型循環(huán)泵9。

微型循環(huán)泵9設(shè)置在循環(huán)液入口10與冷卻液腔2之間。

壓力調(diào)節(jié)裝置包括與冷卻管路3出口端連通的壓力腔5、調(diào)節(jié)壓力腔5內(nèi)液體量的排液電磁閥7及補(bǔ)液電磁閥8；

壓力腔5頂端設(shè)有排氣口；

壓力腔5位于冷卻管路3的出氣孔所在位置之下；

本實(shí)例中壓力腔5整體均位于冷卻管路3的出氣孔所在位置之下，能夠防止冷卻水倒流。

本實(shí)例中，如圖1所示與所述壓力腔5連通的冷卻管路3的出氣孔向下設(shè)置。出氣孔向下設(shè)置能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的水分如果凝結(jié)，可以通過此出氣孔進(jìn)入壓力腔5不會(huì)對(duì)分析設(shè)備帶來影響。

壓力調(diào)節(jié)裝置還包括控制器11，壓力腔5內(nèi)設(shè)有壓力傳感器6，壓力傳感器6、排液電磁閥7、補(bǔ)液電磁閥8及微型循環(huán)泵9均與控制器11相連；

控制器11為plc控制器。

冷卻管路3出口端通過排氣支管連接壓力腔5，壓力傳感器6與排氣支管的排氣口處于同一水平位置；

排氣支管的排氣口處設(shè)有固定塊。固定塊的設(shè)置能夠防止在排氣過程中排氣支管發(fā)生擺動(dòng)。

壓力腔5的一側(cè)為透明設(shè)計(jì)；

壓力腔5上印刷有液面標(biāo)尺。液面標(biāo)尺可以為液面高度標(biāo)尺或液面壓力標(biāo)尺；本實(shí)例中液面標(biāo)尺為液面高度標(biāo)尺。

本發(fā)明的溫度控制和壓力調(diào)節(jié)的工作原理為：本實(shí)例中冷卻液采用冷卻水，將高溫尾氣通過的冷卻管路3放置在冷卻液腔2內(nèi)，沿著氣流相反的方向通過微型循環(huán)水泵9通入流動(dòng)的冷卻水，帶走高溫尾氣帶來的熱量。壓力調(diào)節(jié)裝置中，通過將冷卻管路3的排氣支管放進(jìn)壓力腔5內(nèi)，通過排液電磁閥7和給液電磁閥8的開閉，使得壓力腔5內(nèi)的冷卻水液位高度發(fā)生變化，通過壓力傳感器6傳送給plc控制器，并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)穩(wěn)定在設(shè)定值。通過局部泄壓分流的方式有效杜絕了顆粒物采樣分析過程中因碰撞帶來的顆粒物數(shù)量帶來的變化，保證了試驗(yàn)測(cè)量的精度。

如圖2所示，冷卻管路3的出口端傾斜向上設(shè)置。冷卻管路3的出口端傾斜向上設(shè)置能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的凝結(jié)水分進(jìn)入壓力腔5，進(jìn)而避免對(duì)對(duì)分析設(shè)備帶來影響。

本發(fā)明還提供一種用于直接采集發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高壓尾氣的方法，包括以下步驟：

s1：連接高溫接頭1到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口，連接采樣設(shè)備接頭4到排放檢測(cè)設(shè)備，確保無漏氣現(xiàn)象；

s2：將冷卻液與循環(huán)液入口10及補(bǔ)液電磁閥8相連，確保連接管路無泄漏現(xiàn)象，在微型循環(huán)泵9的作用下，冷卻液沿著高溫尾氣氣流相反的方向流動(dòng)；

s3：安裝壓力腔5，保證壓力腔5位于冷卻管路3分支泄壓處的下方；

s4：打開設(shè)備電源，在控制器11中輸入目標(biāo)壓力，補(bǔ)液電磁閥8自動(dòng)打開，等壓力傳感器6指示壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)液電磁閥8關(guān)閉；如果二次調(diào)整后的目標(biāo)壓力小于壓力傳感器6的指示壓力，排液電磁閥7打開，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，排液電磁閥7關(guān)閉；

s5：當(dāng)排氣尾氣直接采樣溫度、壓力調(diào)節(jié)裝置穩(wěn)定后，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開始排放測(cè)試；

s1、s2、s3順序可調(diào)。本實(shí)例中冷卻液腔2及壓力腔5中的冷卻液均為冷卻水。

壓力腔5位于冷卻管路3分支泄壓處的下方能夠防止冷卻水倒流。通過液面高低的調(diào)節(jié)，有效保證了排氣口壓力的精確變化，方便快捷。同時(shí)當(dāng)高溫的液蒸發(fā)后，通過自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置，完成自動(dòng)補(bǔ)液。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。