一种用于高温气体测量的气体池及检测装置
阅读说明：本技术 一种用于高温气体测量的气体池及检测装置 (Gas pool and detection device for high-temperature gas measurement ) 是由 张宸睿 黄泰奕 毛洋 董超 王曜 王俊杨 于 2021-06-23 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种用于高温气体测量的气体池,包括气池管体、加热件、温度测量件和温控器,气池管体两端安装有镜片并形成封闭气腔,气池管体上设置有进气口和出气口；气池管体在进气口和出气口之间分为若干加热段,气池管体的各段设置有加热件和温度测量件,温度加热件设置在封闭气腔内,温度测量件与加热件均电连接于温控器,气池管体两端用于在镜片外侧安装测量装置。本申请具有能够使高温气体池内部气体温度保持均匀的效果。(The application relates to a gas pool for measuring high-temperature gas, which comprises a gas pool pipe body, a heating element, a temperature measuring element and a temperature controller, wherein lenses are arranged at two ends of the gas pool pipe body to form a closed gas cavity, and a gas inlet and a gas outlet are arranged on the gas pool pipe body; the gas pond body is divided into a plurality of heating sections between air inlet and gas outlet, and each section of gas pond body is provided with heating member and temperature measurement spare, and the temperature heating member sets up in the closed gas chamber, and temperature measurement spare all connects in the temperature controller with the heating member, and gas pond body both ends are used for installing measuring device in the lens outside. This application has the effect that can make the inside gas temperature in high-temperature gas pond keep even.)
技术领域
本申请涉及气体检测装置领域，尤其是涉及一种用于高温气体测量的气体池及检测装置。
背景技术
气体样品实验是气体检测领域中重要的实验环节，并且广泛应用于气体检测、工业过程控制、污染源排放检测等领域。在气体分析中，通常使用气体池和光谱吸收技术来对气体进行分析，气体池具有封闭的空间，可以有效防止有毒有害气体泄漏，污染环境。
为得到更多的气体性质，还需要对高温气体进行检测分析。目前检测高温气体性质的方式是先通过加热气体池，使得内部气体达到某一温度，再通过在气体池上安装测量装置从而对气体进行分析。现有的高温气体池通常使用一根电加热带缠绕在气体池上并对内部气体进行加热，但是由于内部气体流动或者外部的热量传导，很容易造成气体池内部气体温度不均匀，进而影响高温下气体的检测分析。
针对上述相关技术，发明人认为存在有高温气体池内部气体温度不均匀，造成测量结果存在较大偏差的缺陷。
发明内容
为了解决上述高温气体池内部气体温度不均匀的问题，本申请公开一种用于高温气体测量的气体池及检测装置。
第一方面，本申请提供一种用于高温气体测量的气体池，采用如下的技术方案：一种用于高温气体测量的气体池，包括气池管体、加热件、温度测量件和温控器，所述气池管体两端安装有镜片并形成封闭气腔，所述气池管体上设置有进气口和出气口；所述气池管体分为若干加热段，所述气池管体的各段设置有加热件和温度测量件，所述温度加热件设置在所述封闭气腔内，所述温度测量件与所述加热件均电连接于所述温控器，所述气池管体两端用于安装测量装置。
通过采用上述技术方案，气池管体设置成多段温度调节，当气体在气池管体内流通导致内部温度不均匀时，气池管体的每一段上安装的温度测量件可以采集出当前气池管体的温度，并将当前温度值反馈至温控器；温控器将测量值与设定值进行比对，然后向加热件输出控制电流，进而控制每一段气池管体升温加热或者保温。采用多段温度反馈调节方式，减少气池管体整体存在温度梯度的情况，进而保证气池管体温度的均匀性。
优选的，所述气池管体分为三个加热段，所述加热件为加热线圈，所述加热件缠绕在所述气池管体各段上。
通过采用上述技术方案，加热件选用加热线圈，并且缠绕在气池管体各段上，能够对气池管体进行均匀加热，避免同一段气池管体温度不一致的问题。
优选的，所述加热线圈外部包覆有保温层。
通过采用上述技术方案，避免加热线圈因直接裸露造成热量散失到空气中，提高了其加热气池管体的效率，同时还能对气池管体进行保温。
优选的，所述气池管体上设置有用于连通外部气压检测装置的通气孔。
通过采用上述技术方案，在需要测量气池管体内部气压时，可以通过通气孔连接到外部气压检测装置，实现对气池管体内气压的实时监测。
优选的，所述气池管体两端均设置有安装法兰盘和限位法兰盘，所述安装法兰盘连于气池管体且中部设置有容纳镜片的凹槽，所述安装法兰盘与限位法兰盘配合以将所述镜片限位在所述凹槽中的。
通过采用上述技术方案，气池管体两侧设置安装法兰盘，外部测量装置可以通过法兰安装的方式固定在气体池两侧，限位法兰盘通过螺栓将镜片安装在安装法兰盘的凹槽中，对镜片起到一个良好的固定作用。
优选的，所述镜片与所述气池管体的轴线形成偏转角。
通过采用上述技术方案，在利用光谱吸收技术分析气体时，镜片与气池管体的轴线之间存在偏转角，有效地减少了发射光经镜片反射之后造成光波干扰，提高了测量精准度。
优选的，所述镜片与所述安装法兰盘之间以及所述镜片和所述限位法兰盘之间均设置有密封件。
通过采用上述技术方案，使得气池管体成为一个封闭的容器，在有毒有害气体分析中，有效地防止气池管体内气体泄漏并对环境造成污染。
第二方面，本申请提供的一种应用上述气体池的检测装置，采用如下技术方案：一种用于高温气体测量的检测装置，包括吹扫管道、测量组件和气体池；所述吹扫管道包括发射吹扫管道和接收吹扫管道，所述发射吹扫管道和所述接收吹扫管道分别安装在所述气池管体两侧的安装法兰盘上；所述测量组件包括信号发射件和信号接收件，所述信号发射件安装在所述发射吹扫管道上，所述信号接收件安装在所述接收吹扫管道上。
通过采用上述技术方案，通过往吹扫管道加入吹扫气，能够将镜片两侧的压强保持一致，同时吹扫气还能够防止空气中的污染物凝结，保持镜片的清洁。测量装置通过吹扫管道安装在气体池上，避免测量组件受到高温影响造成测量不精准的问题。
优选的，所述信号发射件和所述发射吹扫管道以及所述信号接收件和所述接收吹扫管道之间设置有隔热垫片。
通过采用上述技术方案，隔热垫片进一步地隔绝了热量传导，进一步保证了测量组件的使用环境。
优选的，所述发射吹扫管道上设置有发射调节法兰件，所述接收吹扫管道上设置有接收调节法兰件。
通过采用上述技术方案，调节发射调节法兰件和接收调节法兰件上的紧固螺栓，使得发射吹扫管道与接收吹扫管道之间具有一定的弯折度，进一步调整两侧测量组件的信号发射以及接收角度，解决了因气体池或者吹扫管道各结构件形位公差导致两端仪器难以对准的问题。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.气池管体采用多段式加热，并通过温度测量件将温度反馈给温控器，分段调节加热从而让气体样品温度更均匀准确；
2.气池管体和测量组件之间采用隔热设计，减小加热时对测量组件的影响；
3.设置了用于调节角度的法兰盘，减少了测量信号的发散，提高了测量结果的精准度。
附图说明
图1是本申请实施例中一种用于高温气体测量的气体池的正视图。
图2是本实施例中一种用于高温气体测量的气体池沿管体轴线方向剖去部分后的局部剖视图。
图3是图2中A部分的放大图。
图4是本申请实施例中一种用于高温气体测量的检测装置的整体示意图。
附图标记说明：1、气体池；11、气池管体；111、进气孔；112、出气孔；113、封闭气腔；114、通气孔；115、测温孔；116、安装法兰盘；1161、凹槽；1162、密封件；117、限位法兰盘；12、加热件；13、镜片；14、温度测量件；15、温控器；16、保温层；2、高温气压表；3、吹扫管道；31、发射吹扫管道；311、发射调节法兰件；32、接收吹扫管道；321、接收调节法兰件；4、测量组件；41、信号发射件；42、信号接收件。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种用于高温气体测量的气体池。气体池1包括气池管体11、加热件12、温度测量件14、温控器15和镜片13。气池管体11呈圆筒状，在气池管体11的两端分别固定安装有镜片13，并使得气池管体11形成一个封闭气腔113。气池管体11分为多个加热段，每个加热段上均安装有加热件12和温度测量件14，加热件12和温度测量件14电连接于温控器15，形成温度反馈控制系统，依靠测量出来的温度进行加热调节。气池管体11的两端部上设置有用于供气体流通的进气口111和出气口112，以及侧壁上设置有用于连接外部气压检测装置的通气孔114。
参照图1和图2，本实施例中，进气口111和出气口112分别设置在气池管体11侧壁靠近端面的位置，在气体流通时，内部气体能够依靠整个气池管体11进行加热，达到加热更均匀的效果。进气口111和出气口112内均设置有气管接头，气管接头与进气口111和出气口112螺纹连接。通气口114内设置有气压检测装置，优选为高压气压表2，具有结构简单，显示清楚的特点。
气池管体11沿气体流通方向依次分为前加热段、中加热段和后加热段，进气口111设置于前加热段上，通气孔114设置于中加热段上，出气口112设置于后加热段上。具体的，前加热段用于快速加热，能够使刚进入气池管体11内的气体快速升温；中加热段和后加热段主要为气体进行保持加温。加热件12优选为加热线圈，采用线圈缠绕的方式，能够保证气池管体11的每一段上不同位置的温度一致性，加热线圈电连接于温控器15的输出控制端。温度测量件14优选为热电偶温度计，具有结构简单、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠的特点。在气池管体11的前加热段、中加热段和后加热段上均开设有测温孔115，热电偶温度计的工作端通过测温孔115设置在气池管体11的封闭气腔113内，热电偶温度计的自由端电连接于温控器15的信号输入端，并且测温孔115处采用高温密封胶进行密封，保证气体池1的密封性。
气池管体11前加热段、中加热段和后加热段的外部，分别包覆一层保温层16，保温层16上开设有与测温孔115一一对应的通孔，方便热电偶温度计的安装。保温层16能够防止加热线圈热量的散失，从而提高加热效率，材料优选为玻璃棉，其具有成型好、体积密度小、热导率彽等特点。
参照图2和图3，气池管体11两端都焊接有安装法兰盘116，安装法兰盘116用来安装固定测量装置，安装法兰盘116中部开设了一个圆形凹槽1161，镜片13为圆形，且完全处于凹槽1161中。圆形凹槽1161底壁与气池管体11端面之间存在夹角，使得气池管体11两侧的镜片13在安装之后，与气池管体11的轴线之间存在偏转角，减少了利用光信号测量时的因光反射造成太大的光波噪声干扰。
安装法兰盘116中部设置有一个限位法兰盘117，限位法兰盘117直径小于安装法兰盘116直径，限位法兰盘117盖在镜片13上，并且通过螺栓固定的方式将镜片13固定在凹槽1161中。限位法兰盘117中部开设有与气池管体11内径相通的孔，便于测量光信号的穿射。在镜片13与安装法兰盘116之间以及镜片13和限位法兰盘117之间设置有密封件1162，能够对镜片13起到保护的作用，同时使得气池管体11内腔形成封闭的环境，防止使用时气体的泄漏。密封件1162优选为全氟橡胶圈和石墨垫片，全氟橡胶圈具有良好的弹性，能够保证密封效果，石墨垫片具有隔热的效果，能够隔绝热量的传导，防止高温对镜片造成损伤。
本申请实施例的实施原理为：当气体在气池管体11中流通时，前加热段、中加热段和后加热段中的热电偶温度计分别测量出当前位置的温度值，并生成反馈信号输入到温控器15中；温控器15可以预设温度范围，温控器15根据反馈温度调整输出到加热线圈的电流，从而对前加热段、中加热段和后加热段分别加热，使气体温度保持一定的预设范围内。
本申请实施例还公开一种用于高温气体测量的检测装置。
参照图4，检测装置包括气体池1，吹扫管道3和测量组件4。本实施例中，测量装置4为激光气体分析仪。吹扫管道3包括发射吹扫管道31和接收吹扫管道32，测量组件4包括信号发射件41和信号接收件42。发射吹扫管道31外侧面在靠近端面的位置沿周向分别设置有用于连接外部气源的若干气管接头，在本实施例中，该处的气管接头的数量为两个。接收吹扫管道32外侧面在靠近端面的位置沿周向分别设置有用于连接外部气源的若干气管接头，在本实施例中，该处的气管接头的数量也为两个。通过使用外部气源的气流穿过气管接头来对发射吹扫管道31和接收吹扫管道32进行吹扫，能够防止吹扫管道31和接收吹扫管道32内的脏污物粘附在气池管体11两侧的镜片13表面，而且还能维持镜片13两侧的气压平衡。发射吹扫管道31和接收吹扫管道32通过法兰连接方式固定在气体池1的两侧，并且发射吹扫管道31和接收吹扫管道32上均安装有支撑架，能够对气体池1进行支撑。发射吹扫管道31和信号发射件41之间以及接收吹扫管道32和信号接收件42之间通过卡箍卡接的方式进行固定，在对测量组件4进行校准时方便拆卸。
信号发射件41和发射吹扫管道31之间以及信号接收件42和接收吹扫管道32之间安装有隔热垫片，隔绝热量防止高温对测量组件4产生影响，隔热垫片材料优选为陶瓷纤维，具有导热率低、比热小及耐机械震动等特点。
发射吹扫管道31上设置有用于调节激光信号发射角度的发射调节法兰件311，松开发射调节法兰件311上的紧固螺丝，调节紧固螺栓的松紧程度，则发射调节法兰件311上的两个连接法兰盘之间的角度发生变化，使得外侧的信号发射件41与气体池1的角度一同发生变化，调节到位后旋紧紧固螺丝，锁定两个法兰盘之间的角度。接收吹扫管道32上设置有用于调节激光信号接收角度的接收调节法兰件321，松开接收调节法兰件321上的紧固螺丝，调节紧固螺栓的松紧程度，则接收调节法兰件321上的两个连接法兰盘之间的角度发生变化，使得外侧的信号接收件42与气体池1的角度一同发生变化，调节到位后旋紧紧固螺丝，锁定两个法兰盘之间的角度。
本申请实施例的实施原理为：通过发射调节法兰件311和接收调节法兰件321调节好激光信号发射角度和激光信号接收角度，使得发出的激光信号可以被接收到，在利用气管接头加入外部气源，对镜片13进行吹扫工作；气体池1通入气体并保持在一定温度后，信号发射件41发出激光，经由气体池1内的气体后，信号接收件42得到激光光谱，通过分析得出数据。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
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