一种高散热的露点检测装置

文档序号:680297 发布日期:2021-04-30 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 一种高散热的露点检测装置 (High radiating dew point detection device ) 是由 张宾 何伟生 陈新准 马鹏飞 邱国财 刘新雅 郑晓银 刘光亮 林惠庭 李修龙 于 2020-12-07 设计创作,主要内容包括:本发明涉及结露测量技术领域,提供一种高散热的露点检测装置,包括控制系统、结露系统、光电检测系统、散热系统所述散热系统具有散热座;所述散热座包括连接部和散热部;所述连接部,其用于安装结露系统和光电检测系统,且其外侧具有连接结构,以连接所述外部检测管道,使所述结露系统位于所述外部检测管道内;所述散热部,其位于所述连接部下方,且其外侧具有散热结构;其中,所述连接部与所述散热部一体成型。本发明通过对散热系统进行改进,使连接部与所述散热部一体成型,从而提高了散热效率和测温精准度;通过对所述光电检测系统进行改进,使所述导热结构更加稳定,提高了测温的精准度。(The invention relates to the technical field of dew condensation measurement, and provides a high-heat-dissipation dew point detection device which comprises a control system, a dew condensation system, a photoelectric detection system and a heat dissipation system, wherein the heat dissipation system is provided with a heat dissipation seat; the heat dissipation seat comprises a connecting part and a heat dissipation part; the connecting part is used for installing a condensation system and a photoelectric detection system, and the outer side of the connecting part is provided with a connecting structure so as to be connected with the external detection pipeline and enable the condensation system to be positioned in the external detection pipeline; the heat dissipation part is positioned below the connecting part, and a heat dissipation structure is arranged on the outer side of the heat dissipation part; wherein the connecting part and the heat radiating part are integrally formed. According to the invention, the heat dissipation system is improved, so that the connecting part and the heat dissipation part are integrally formed, and the heat dissipation efficiency and the temperature measurement accuracy are improved; through right the photoelectric detection system improves, makes heat conduction structure is more stable, has improved the precision of temperature measurement.)

一种高散热的露点检测装置

技术领域

本发明涉及结露测量技术领域,更具体地,涉及一种高散热的露点检测装置。

背景技术

在天然气、冶金、卫生检疫、含有有毒或腐蚀性气体等作业环境中,气体中的水蒸气对作业产生重要的影响。而目前常常通过高散热的露点检测装置来检测气体的露点温度,从而间接测量气体中的湿度。

高散热的露点检测装置根据所使用的冷却方法和检测控制方法,可以分为多种类型。高散热的露点检测装置可利用热电制冷器(Peltier元件)冷却露层传感器,从而使气体中的水蒸气在露层传感器上发生冷凝,产生露或霜,同时将经接收器采集的信号通过自动控制电路使露层传感器上的露或霜与气体中的水蒸气呈相平衡状态,再用温度计准确测量露层传感器的温度,即露或霜层的温度,从而获得气体的露点温度,也从而间接测量得气体中的湿度。露层传感器包括镜面及发光管、接收管或声表面波器件等元器件。

气体的露点温度是在等压的条件下使气体中水蒸气冷却至凝聚相出现,再通过控制露层传感器露层的温度,使气体中的水蒸气与水或冰的平展表面呈热力学相平衡状态,此时露层的温度即为气体的露点温度。

现有技术中,高散热的露点检测装置是由散热系统、热电制冷系统、精密测温电阻、光电检测、镜面等部件组成。高散热的露点检测装置在实际应用场合中,对其体积大小、粉尘污染环境适应能力、测量温差极限、密封耐气体压力、耐腐蚀性等都有相应要求。

常规的高散热的露点检测装置是用可伐合金作为散热部件,但可伐合金的导热性相对差,散热性能差,导致测量温差极限偏低,使测温结果不精准。

常规的高散热的露点检测装置用铜作为镜面,这种镜面的抗污染能力差且容易被划损,镜面的表面脏污、被划损,会降低检测精度,不利于长期使用。

常规的高散热的露点检测装置密封性能不佳,在对气体的湿度进行检测时,作业环境中的水蒸气在露层传感器露层上发生冷凝过程中,有部分水蒸气渗入高散热的露点检测装置的内部,会对高散热的露点检测装置内部的电路及其他元器件造成损坏,降低了高散热的露点检测装置的使用寿命。

常规的高散热的露点检测装置密封性能不佳,在对含有有毒或腐蚀性气体的作业环境进行检测时,有毒或腐蚀性会由作业环境通过高散热的露点检测装置泄露出外界,对工作人员的生命安全造成威胁。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术散热性能较差的缺陷,提供一种高散热的露点检测装置,用于提高露点检测装置的散热效率,从而避免测量温差极限偏低,进而提高测温结果的精准度。

本发明采取的技术方案是,提供一种高散热的露点检测装置,包括控制系统、结露系统、光电检测系统、散热系统,所述结露系统、光电检测系统分别连接于所述控制系统;所述散热系统具有散热座;所述散热座包括连接部和散热部;所述连接部,其用于安装结露系统和光电检测系统,且其外侧具有连接结构,以连接所述外部检测管道,使所述结露系统位于所述外部检测管道内;所述散热部,其位于所述连接部下方,且其外侧具有散热结构;其中,所述连接部与所述散热部一体成型。

本方案中,所述露点检测装置能够对检测管道环境进行检测,如天然气管道。因此,本方案设置了连接部能够对检测管道进行连接,且避免检测管道内的气体泄漏。若检测管道内的气体为有毒腐蚀性气体,一旦泄漏,会对管道外的人员的生命安全造成威胁。本方案设置了散热部,且其外部设有连接结构,以对所述露点检测装置进行散热。

更重要的是,相比现有技术,本方案的连接部与所述散热部一体成型,由于二者采用的材料一致,二者不存在导热性能的差异,从而能够提高散热效率,提高测温结果的精准度,避免现有技术中不同材料之间的导热性能的差异,从而导致导热性差、导热测温结果不精准的问题;能够避免可伐合金带来的导热性相对差、散热性能差而导致的测量温差极限偏低和测温结果不精准的问题。

优选地,所述结露系统包括测温计,用于检测温度;制冷片,具有制冷面和散热面,且所述散热面连接于所述连接部的上表面;导热结构,一端连接所述制冷面,另一端具有凸出部,所述凸出部围设出开放窗口;所述测温计与所述导热结构连接;镜面,被围蔽于所述开放窗口内;其中,所述制冷面产生的冷量经由所述导热结构传递至所述镜面,以使作业环境中的水蒸气结露于所述镜面上,形成冷凝物。本方案中,所述制冷片通过热电制冷原理,其制冷面形成冷量作用于导热结构。所述导热结构将来自制冷片的冷量传递至所述镜面,使作业环境中的水蒸气结露于所述镜面上,形成冷凝物。再通过测温计检测出导热结构的温度,从而间接检测出镜面的温度,即检测出气体的露点温度,从而获得气体中的湿度。

相比现有技术,本方案将结露系统拆分成制冷片、导热结构、镜面三个部分,能够减小结露系统的体积,从而提高响应速度,避免制冷性能损耗。

相比现有技术,本方案在导热结构上设置出开放窗口,并通过开放窗口内将镜面围蔽住,从而防止结露于镜面上的水蒸气渗入所述结露系统和应用该结露系统的露点检测装置内。

相比现有技术,本方案在导热结构的占用空间内,还设置了镜面;也就是说,导热结构和镜面所占空间的总和与导热结构所占空间一致,从而减小了所述结露系统的体积。

优选地,所述光电检测系统包括光电检测装置和检测盖体;所述检测盖体,设有检测腔;所述光电检测装置,其安装于所述检测盖体的顶部;其中,所述检测盖体安装于所述连接部上后,所述镜面位于所述检测腔内。相比现有技术,本方案设置了检测腔,能够避免气流波动对检测结果产生影响,使得检测结果不精准。

优选地,所述检测盖体的内壁在所述检测腔的下端形成凸起,所述凸起围成限位腔;所述导热结构伸入所述限位腔内,使所述镜面的上表面位于所述检测腔内。本方案设置了限位腔以限定导热结构的位置,避免导热结构晃动,使得所述镜面随之发生晃动,对测温结构造成影响,

优选地,所述检测盖体还设有容置腔,所述容置腔位于所述凸起下方,且所述容置腔与所述限位腔相连通;所述导热结构大体呈“凸”字形,且其上端部伸入所述限位腔内,使所述镜面的上表面位于所述检测腔内,所述导热结构的下端部卡于所述凸起的下端并位于所述容置腔内。本方案如此设置,可限定并固定导热结构的位置,使之不发生晃动,保证测温结果的精准度。

优选地,所述连接部的上表面设有卡槽;所述容置腔具有一定高度,且其侧壁的下端部卡于所述卡槽。本方案中,所述容置腔具有一定的高度以容纳导热结构的下端部和制冷片。本方案通过容置腔侧壁的下端部卡于卡槽内,以安装所述检测盖体和连接部,使检测盖体固定,不发生晃动以保证所述露点检测装置的检测精度。

优选地,所述检测盖体侧壁设有气孔,所述气孔与所述检测腔相连通,且所述气孔的下端大致与所述镜面的上表面齐平。本方案中,所述镜面为所述露点检测装置的结露场所。本方案如此设置,气流进入检测腔内后,即可直接接触所述镜面的上表面,且气流在所述检测腔内波动较小,能够使得检测结果更加精准。

优选地,所述镜面为硅片,且其外表面设有铂层或金层或铑层;和/或,所述镜面为硅片,且其外表面设有铂层或金层或铑层,所述铂层或金层或铑层上表面设有疏水性材料涂层。相比现有技术,所述镜面为硅片,表面平整光亮且导热效率较高。另外,本方案在镜面的外表面设有铂层或金层或铑层和疏水性材料涂层,舍弃了常规的镜面为铜且铜的外表面设有金层的技术,从而使得本方案能够提高镜面的抗污能力,再通过软件算法实现自清洁效果,且使得所述镜面不易被划损,避免检测精度受到不利影响。

优选地,所述导热结构下端部设有容纳槽和安装槽,所述容纳槽位于所述安装槽的上方,并与所述安装槽相连通;所述测温计置于所述容纳槽内;所述制冷片上端部嵌入于所述安装槽内。本方案将制冷片、镜面分别安装到安装槽、容纳槽内,将制冷片、镜面围蔽在导热结构中,防止结露于镜面上表面的水蒸气渗入所述结露系统内,对制冷片、测温计造成损坏。

优选地,所述控制系统包括控制转接板、电气针、远程控制主机;所述散热座还设有腔体;其中,所述控制转接板位于所述腔体内并连接于所述远程控制主机;所述电气针插装于所述腔体内且电连接所述控制转接板,所述电气针与所述散热座绝缘连接;其中,所述电气针还电连接于光电检测系统、结露系统。

本方案中,所述光电检测系统利用镜面反射光强的变化,从而检测镜面上的冷凝物厚度,所述镜面上的冷凝物,是指结露于镜面上的露或霜。所述散热座用于将所述制冷片的散热面产生的热量散发出去。所述电气针与所述散热座绝缘连接,避免散热座对露点检测装置的正常使用产生影响。所述腔体用于容纳所述控制转接板,且所述电气针插装于所述腔体内且电连接于所述控制转接板,以使得所述露点检测装置的线路集中位于所述散热座的腔体内,避免线路露出露点检测装置外界,从而影响检测效果并对线路造成损坏。其中,所述远程控制主机通过控制转接板与结露系统和光电检测系统二者进行信息交互。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明设置了结露系统、光电检测系统、散热系统,并对各个系统进行优化,通过对散热系统进行改进,提高了散热效率和测温精准度;通过对所述光电检测系统进行改进,使所述导热结构更加稳定,提高了测温的精准度;通过对所述结露系统的改进,精简了所述结露系统的占用空间并防止水汽渗入对所述露点检测装置造成损坏。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的爆炸图。

图3为散热座109的结构图。

图4为结露系统的爆炸图。

图5为导热结构105的仰视图。

图6为本发明的剖面图。

图7为图6中A部分的放大图。

图8为光电检测装置101的立体图。

附图标记:检测上盖100、光电检测装置101、检测盖体102、气孔1021、检测腔1022、凸起1023、容置腔1024、镜面103、密封圈104、导热结构105、凸出部1051、容纳槽1052、安装槽1053、测温计106、制冷片107、电气针108、散热座109、腔体1091、连接部1092、散热部1093、卡槽1094、控制转接板110、航空接头111、散热尾盖112、安装柱1121。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本实施例提供一种高散热的露点检测装置,包括结露系统、光电检测系统、散热系统、控制系统。

其中,如图1、图2、图3所示,所述散热系统包括散热座109、散热尾盖112。

具体地,散热座109包括连接部1092和散热部1093,所述散热部1093位于连接部1092下方。详细地,所述连接部1092用于安装结露系统和光电检测系统。所述连接部1092外侧具有连接结构,以连接所述外部检测管道的检测口,使所述结露系统位于所述外部检测管道内。所述连接结构可以为螺纹、凸块或凹槽,所述连接结构具体可根据所述检测口的结构来设置。详细地,连接部1092大体呈圆柱状。所述连接部1092的上表面设有卡槽1094。卡槽1094沿连接部1092的轮廓环绕。

在一个申请实施例中,所述散热座109外侧形成螺纹,散热座109通过所述螺纹与所述检测口连接,实现密封,避免外部检测管道装有的气体泄漏。

详细地,为了提高散热效率,散热部1093外侧设有散热结构,所述散热结构与散热部1093一体成型。所述散热结构可以为散热鳍片。散热部1093大体呈圆柱状,且其截面的直径大于连接部1092截面的直径。详细地,散热座109内还设有腔体1091。

详细地,为了提高露点检测装置的散热效率和测温结果的精度,连接部1092和散热部1093一体成型。所述连接部1092和散热部1093均为金属材料制成,所述金属材料优选为铝。

具体地,散热尾盖112安装于散热座109的下端部。散热尾盖112可以设置突起与腔体1091匹配,以使散热尾盖112与腔体1091的下端部配合。散热尾盖112还可以通过螺纹的方式连接于散热座109。详细地,散热尾盖112具有安装柱1121。

其中,如图4所示,所述结露系统包括镜面103、密封圈104、导热结构105、测温计106、制冷片107。所述结露系统安装于散热座109的上表面,即镜面103安装于连接部1092的上表面。

具体地,制冷片107具有制冷面和散热面,制冷片107的上表面为制冷面,其下表面为散热面。详细地,制冷片107可以具有三层结构,但不仅限于三层结构。所述散热面连接于连接部1092的上表面。

在一个申请实施例中,制冷片107采用具有三层结构的制冷片,制冷片107最上层的结构的横截面积小于其它层的结构的横截面积。

具体地,导热结构105用于传递来自于制冷片107的制冷面的冷量。详细地,导热结构105一端连接于所述制冷面,另一端具有凸出部1051。为了防止结露于镜面103上的水蒸气渗入所述结露系统并节省所述结露系统的占用空间,所述凸出部1051围设出开放窗口,以容纳镜面103。详细地,所述开放窗口大体呈正方体状,但不限于正方体状。也正由于所述开放窗口大体呈正方体状,所述凸出部1051在所述开放窗口的四个角的位置形成倒圆角,以便于安装和拆卸镜面103。详细地,为了防止结露于镜面103上的水蒸气外渗,所述凸出部1051与导热结构105一体成型。

在一个申请实施例中,凸出部1051位于导热结构105的侧面,并围设出置于导热结构105侧面上的开放窗口,所述开放窗口用于容纳所述镜面103。

具体地,为了防止结露于镜面103上的水蒸气渗入所述结露系统内部,对测温计106和制冷片107造成损坏,并节省所述结露系统的占用空间,凸出部1051的上表面高于所述镜面103的上表面,以将所述结露于镜面103上的水蒸气限制在所述开放窗口内。具体地,如图5所示,为了进一步防止结露于镜面103的上表面的水蒸气渗入所述结露系统内部,对测温计106和制冷片107造成损坏,并节省所述结露系统的占用空间,所述导热结构105下端部设有容纳槽1052和安装槽1053,安装槽1053连通于导热结构105外界并位于容纳槽1052下方,安装槽1053与容纳槽1052相连通。容纳槽1052用于容纳测温计106,所述测温计106置于容纳槽1052内并与容纳槽1052的内壁接触,所述测温计106与安装槽1053绝缘连接。安装槽1053与制冷片107匹配,制冷片107的上端部嵌入安装槽1053内。详细地,安装槽1053和制冷片107均可以为矩形槽,但不限于矩形槽。容纳槽1052的横截面积小于安装槽1053的横截面积。

在一个申请实施例中,制冷片107最上层的结构嵌入安装槽1053内。

具体地,导热结构105大体呈“凸”字形,其上端部的横截面积小于其下端部的横截面积,以罩住所述测温计106和制冷片107。具体地,导热结构105可以由导热金属制成,优选为铜。

具体地,镜面103为所述结露系统的结露场所。详细地,镜面103大体呈正方形状,但不仅限于正方形状。详细地,镜面103被围蔽于所述开放窗口内。可以说,镜面103嵌入于所述开放窗口,并接收来自于导热结构105的冷量,使作业环境中的水蒸气结露于所述镜面103的上表面。详细地,为了提高导热效率,镜面103为硅片。详细地,为了提高镜面103的抗污能力,且使得所述镜面103不易被划损,在镜面103的外表面上设有铂层或金层或铑层和疏水性材料涂层,进一步地,所述铂层或金层或铑层设置于镜面103的上表面,疏水性材料涂层设置于铂层或金层或铑层的上表面。

具体地,所述测温计106连接于导热结构105并用于测温。具体地,测温计106大体呈长方体状。具体地,所述测温计为铂电阻,为了进一步增大热量传导面积,所述铂电阻的外表面设有导热硅脂层或导热胶层,以使测温计106和导热结构105无间隙贴紧。

具体地,为了防止结露于所述镜面103上的水蒸气从导热结构外侧渗入到所述结露系统内部,对测温计106和制冷片107造成损坏,所述结露系统还包括密封圈104,所述密封圈104包裹于所述凸出部1051的周边。具体地,密封圈104可以为橡胶密封圈。

在一个申请实施例中,所述密封圈104包裹于导热结构105上端部的外周,且所述密封圈104所包裹的导热结构105的部位位于所述凸出部1051的下方。

在一个申请实施例中,所述密封圈104包裹于导热结构105下端部的外周。

所述结露系统的具体工作过程为:制冷片107通过热电制冷原理产生冷量,制冷片107的制冷面产生的冷量通过所述导热结构105传递到镜面103,以使作业环境中的水蒸气结露到镜面103的上表面,形成冷凝物。所述结露系统再通过测温计106检测出导热结构105的温度,从而间接检测出镜面103的温度。

其中,如图6所示,所述光电检测系统包括光电检测装置101和检测盖体102。

具体地,光电检测装置101包括LED发射光源和光敏接收管组成,通过LED发射光源和光敏接收管检测镜面反射光强的变化测量冷凝物的厚度。

具体地,检测盖体102设有检测腔1022。详细地,光电检测装置101位于所述检测腔1022的上端,可以说所述光电检测装置101安装于检测盖体102的顶部。所述检测盖体102安装于所述散热系统上后,所述结露系统位于检测腔1022内。详细地,所述检测盖体102侧壁设有气孔1021,所述气孔1021与所述检测盖体102相连通。

详细地,如图7、图8所示,为了进一步提高测温精度,检测盖体102的内壁在所述检测腔1022的下端形成凸起1023,所述凸起1023围成限位腔。所述限位腔的大体呈正方体状,所述限位腔与“凸”字形状的导热结构105上端部匹配。详细地,导热结构105伸入所述限位腔内,使镜面103的上表面位于检测腔1022内。也即,导热结构105上端部伸入所述限位腔内,导热结构105的下端部卡于凸起1023的下端。另外,在检测盖体102在所述凸起1023下方设置容置腔1024,容置腔1024与所述限位腔相连通。容置腔1024大体呈圆柱状,且其横截面积大于所述限位腔的横截面积。当导热结构105的下端部卡于所述凸起1023的下端后,导热结构105的下端部并位于所述容置腔1024内。容置腔1024具有一定高度,且其侧壁的下端部卡于所述卡槽1094,以实现检测盖体102和连接部1092的匹配安装。为了进一步提高检测精度,安装好检测盖体102后,气孔1021的下端大致与镜面103的上表面齐平。

在一个申请实施例中,安装检测盖体102后,整个结露系统位于检测腔1022内。

详细地,为了方便将光电检测装置101安装于检测盖体102上端部,所述检测盖体102上端部设有检测上盖100,所述检测上盖100可拆卸安装于检测盖体102。

其中,所述控制系统包括电气针108、控制转接板110、航空接头111、远程控制主机。所述远程控制主机在图中尚未示出。

具体地,所述控制转接板110位于所述腔体1091内。详细地,控制转接板110设置于所述安装柱1121上。航空接头111也设置于安装柱1121上,且位于散热尾盖112和控制转接板110之间,并连接于所述控制转接板110。详细地,当散热尾盖112与腔体1091的下端部完成安装后,航空接头111、控制转接板110均位于所述腔体1091内。详细地,航空接头111还连接于远程控制主机,以便于远程控制主机与所述高散热的露点检测装置进行信息交互。通过所述远程控制主机,可通过远程控制主机设有的屏幕对当前检测状态和对应的参数进行观察,并通过外部控制主机对检测参数进行设置。

具体地,电气针108用于电传导。详细地,电气针108由导电金属构成,且其设有若干根。电气针108的大小可以设置相同,也可以设置不相同。详细地,电气针108插装于所述腔体1091内且电连接所述控制转接板110。电气针108可以通过焊接的方式与控制转接板110进行连接。另外,电气针108还可通过电缆电连接于光电检测系统、结露系统。详细地,所述电气针108分布于结露系统外侧。详细地,所述航空接头111还可连接于电气针108。

具体地,为了防止水汽和空气进入对高散热的露点检测装置内部电路和元器件造成损坏、避免有毒气体通过腔体1091泄露到外界、避免电气针108和散热座109导电、避免电气针108和控制转接板110之间连接产生错位,本申请实施例通过在所述散热系统的所述腔体1091内填充密封剂。详细地,所述密封剂可以为胶水,所述胶水可以包括环氧树脂。在所述腔体1091内,灌入环氧树脂及对应的固化剂,所述环氧树脂凝固后,腔体1091形成密封环境。

在一个申请实施例中,为避免电气针108和散热座109导电,可以在所述腔体1091内壁设置绝缘垫,所述绝缘垫可以为橡胶垫。

在一个申请实施例中,可以通过玻璃烧结工艺固定电气针108和控制转接板110。

在一个申请实施例中,可以通过玻璃烧结工艺实现电气针108和散热座109之间密封耐气体压力。

所述露点检测装置的具体工作过程为:作业环境中的水蒸气通过检测腔时掠过镜面103的上表面。当镜面103的上表面的温度高于该气体的露点温度时,镜面103的上表面呈干燥状态。此时,在控制系统的控制下,光电检测装置101通过转接控制板110和航空接头111发射信号至远程控制主机,并接收来自远程控制主机的反馈信号,所述反馈信号再经控制回路比较、放大后,使驱动制冷片107进行制冷。当镜面103的上表面的温度降至气体的露点温度以下时,镜面103的上表面开始结露,形成冷凝物,这时光电检测装置101继续通过转接控制板110和航空接头111发射信号至远程控制主机,并接收来自远程控制主机的反馈信号,根据反馈信号的变化,再将所述反馈信号经控制回路比较、放大后调节制冷片107激励电流,改变制冷片107的制冷功率,使镜面103的上表面的温度与气体的露点温度一致。此时,通过测温计106,可以检测出镜面103的温度,从而获得气体中露点或霜点。

显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例,而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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