本發(fā)明屬于高溫尾氣處理領域，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：

近些年來，霧霾天氣已經(jīng)嚴重了影響了人們的生活和健康，發(fā)動機尾氣排放對霧霾的貢獻也得到廣泛的重視。發(fā)動機尾氣測試一般采集排氣管末端混合氣進行取樣分析，隨著國家排放法規(guī)的日益嚴格，三效催化轉化器、顆粒捕集器、選擇性催化轉化器等后處理裝置成了發(fā)動機必須的選擇。為了進一步降低發(fā)動機的原始排放和研究后處理裝置的轉化效率，在排氣末端采樣的同時，科研工作者也需要在排氣始端，后處理裝置之前檢測排氣污染物成分變化。相對于排氣末端而言，在排氣始端的采樣點位置一般溫度更高，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為溫度過高、以及氣體壓力過高而不能正常工作。

實驗結果表明汽油機排氣口的溫度能達到850℃、在高轉速高負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備正常的溫度和壓力，比如avlmove在測試顆粒物排放濃度pn的時候，其正常工作最大壓力為6kpa，當壓力過高會造成稀釋比偏小，測量結果出現(xiàn)誤差。同樣，如果采用限壓閥裝置來進行調(diào)壓，較小的通過縫隙也會加劇顆粒的碰撞和團聚，干擾最終的測量結果。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)壓范圍級別遠遠大于試驗所需量程，給試驗結果造成較大誤差。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。

技術實現(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現(xiàn)有的尾氣排放設備造成損壞、使測量結果出現(xiàn)誤差、及使用限壓閥裝置來進行調(diào)壓易干擾最終的測量結果等問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(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、采樣設備接頭、冷卻液腔及與所述冷卻液腔進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備接頭，所述冷卻液腔上設有循環(huán)液入口及循環(huán)液出口；

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

進一步的，所述冷卻管路為聚四氟乙烯管路。

進一步的，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。

進一步的，所述冷卻管路的出口端傾斜向上設置。

進一步的，所述高溫接頭靠近循環(huán)液出口；所述循環(huán)液入口靠近采樣設備接頭。

進一步的，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)泵設置在循環(huán)液入口與冷卻液腔之間。

進一步的，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液電磁閥；

所述壓力腔頂端設有排氣口；

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置。進一步的，所述壓力調(diào)節(jié)裝置還包括控制器，所述壓力腔內(nèi)設有壓力傳感器，所述壓力傳感器、排液電磁閥、補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有固定塊。

進一步的，所述壓力腔的一側為透明設計；

進一步的，所述壓力腔上印刷有液面標尺。

相對于現(xiàn)有技術，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：

(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，同時也避免了顆粒物的粘附；

(2)冷卻管路的出口端傾斜向上設置能夠使防止發(fā)動機排氣中的凝結水分進入分析設備，進而避免對對分析設備帶來影響；

(3)采用冷卻液循環(huán)冷卻的同時，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、和補液電磁閥的開閉靈活實現(xiàn)采樣壓力的實時調(diào)節(jié)；

(4)與壓力腔連通的冷卻管路的出氣孔向下設置能夠使發(fā)動機排氣中的水分如果凝結，可以通過此出氣孔進入壓力腔不會對分析設備帶來影響；

(5)冷卻管路的出口端傾斜向上設置、與壓力腔連通的冷卻管路的出氣孔向下設置、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水對分析設備帶來影響；

(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，保證了試驗測量的精確性；

(7)采用壓力腔透明及液位刻度設計，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)動機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)動機排氣口，連接采樣設備接頭到排放檢測設備，確保無漏氣現(xiàn)象；

s2：將冷卻液與循環(huán)液入口及補液電磁閥相連，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；

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：打開設備電源，在控制器中輸入目標壓力，補液電磁閥自動打開，等壓力傳感器指示壓力達到設定值時，補液電磁閥關閉；如果二次調(diào)整后的目標壓力小于壓力傳感器的指示壓力，排液電磁閥打開，當壓力達到設定值時，排液電磁閥關閉；

s5：當排氣尾氣直接采樣溫度、壓力調(diào)節(jié)裝置穩(wěn)定后，啟動發(fā)動機，開始排放測試；

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具有，在此不一一贅述。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

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

圖2為本發(fā)明實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構示意圖。

附圖標記說明：

1-高溫接頭；2-冷卻液腔；3-冷卻管路；4-采樣設備接頭；5-壓力腔；6-壓力傳感器；7-排液電磁閥；8-補液電磁閥；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。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實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系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“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重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(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或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

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，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，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，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(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、采樣設備接頭4、冷卻液腔2及與冷卻液腔2進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及采樣設備接頭4，冷卻液腔2上設有循環(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；本實例中高溫接頭1為304不銹鋼接頭。

本實例中冷卻管路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，在冷卻排氣的同時不會帶來顆粒吸附，且即使水沸騰也不會對冷卻管路3造成損壞。

本實例中，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及補液電磁閥8；

壓力腔5頂端設有排氣口；

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的出氣孔向下設置。出氣孔向下設置能夠使發(fā)動機排氣中的水分如果凝結，可以通過此出氣孔進入壓力腔5不會對分析設備帶來影響。

壓力調(diào)節(jié)裝置還包括控制器11，壓力腔5內(nèi)設有壓力傳感器6，壓力傳感器6、排液電磁閥7、補液電磁閥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有固定塊。固定塊的設置能夠防止在排氣過程中排氣支管發(fā)生擺動。

壓力腔5的一側為透明設計；

壓力腔5上印刷有液面標尺。液面標尺可以為液面高度標尺或液面壓力標尺；本實例中液面標尺為液面高度標尺。

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，并實時調(diào)節(jié)穩(wěn)定在設定值。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，保證了試驗測量的精度。

如圖2所示，冷卻管路3的出口端傾斜向上設置。冷卻管路3的出口端傾斜向上設置能夠使發(fā)動機排氣中的凝結水分進入壓力腔5，進而避免對對分析設備帶來影響。

本發(fā)明還提供一種用于直接采集發(fā)動機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)動機排氣口，連接采樣設備接頭4到排放檢測設備，確保無漏氣現(xiàn)象；

s2：將冷卻液與循環(huán)液入口10及補液電磁閥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；

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：打開設備電源，在控制器11中輸入目標壓力，補液電磁閥8自動打開，等壓力傳感器6指示壓力達到設定值時，補液電磁閥8關閉；如果二次調(diào)整后的目標壓力小于壓力傳感器6的指示壓力，排液電磁閥7打開，當壓力達到設定值時，排液電磁閥7關閉；

s5：當排氣尾氣直接采樣溫度、壓力調(diào)節(jié)裝置穩(wěn)定后，啟動發(fā)動機，開始排放測試；

s1、s2、s3順序可調(diào)。本實例中冷卻液腔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。同時當高溫的液蒸發(fā)后，通過自動壓力調(diào)節(jié)裝置，完成自動補液。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。