烟雾箱的制作方法

本发明属于大气化学反应实验技术领域，更具体地说，是涉及一种烟雾箱。

背景技术：

近年来，臭氧(o3)和细颗粒物(pm2.5)成为我国面临的重要环境问题之一，挥发性有机化合物(vocs)可在光化学反应作用下与氮氧化合物和氢氧自由基等生成o3和二次有机气溶胶等二次产物。针对大气污染现状，研究学者对vocs光化学反应机理研究也日益增多。进行该研究所用重要工具之一是烟雾箱，其实质上是一种光化学反应模拟仿真装置，可以将化学反应从复杂的气象条件中分离出来，研究单一因素对化学反应的影响。烟雾箱可分为室内烟雾箱和室外烟雾箱，均可模拟vocs在大气条件下的颗粒物或气体物质物理化学反应过程。室内烟雾箱通过灯光模拟阳光照射，存在光强不足的缺点，无法完全模拟太阳光光谱；室外烟雾箱通常体积较大，移动不便；另外，室外烟雾箱受到阳光照射，箱体完全封闭，容易造成箱内温度过高，从而无法模拟真实环境条件。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种烟雾箱，旨在解决上述现有技术中的问题，使烟雾箱能够方便的在室内和室外之间移动，同时增加温控器件，保证箱体内的温度保持在实验所需的温度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，提供一种烟雾箱，包括：框架，底部设有滚轮；

越障撑杆，可拆卸地安装在所述滚轮外侧，所述越障撑杆从所述滚轮的边缘处伸出、且伸出端用于抵撑地面并借助于向前的推力实现所述滚轮抬升越障；

箱体，固定在所述框架中，所述箱体内设有温度探头，所述箱体的箱壁上设有通气孔，所述通气孔用于通入反应气体和连接监测仪器；

温控组件，固定在所述框架上且设有与所述箱体外壁贴紧的换热元件。

作为本申请另一实施例，所述越障撑杆为多个沿所述滚轮的径向设置的杆状的轮爪，所述轮爪的长度大于所述滚轮的半径。

作为本申请另一实施例，所述轮爪分为两组，每组所述轮爪通过连接板连为一体并与所述滚轮连接，所述连接板通过第一螺栓压紧在所述滚轮的外侧面上。

作为本申请另一实施例，所述越障撑杆为用于越过凸起物的支撑杆，所述支撑杆沿所述滚轮的径向设置，所述支撑杆通过第二螺栓压紧在所述滚轮的外侧面上。

作为本申请另一实施例，所述滚轮通过轮架安装在所述框架底面上，所述轮架与所述框架之间设有顶升导向件和顶升驱动件，所述顶升导向件和顶升驱动件分别用于对所述轮架与所述框架之间的上下相对滑动进行导向和提供驱动力。

作为本申请另一实施例，所述顶升驱动件包括竖直设置的筒座和螺杆，所述筒座设有与所述螺杆适配的螺纹孔，所述螺杆用于在所述螺纹孔中转动，从而增大所述顶升驱动件的长度，向上顶起所述框架。

作为本申请另一实施例，所述顶升导向件包括固定在所述轮架顶面的外滑筒和固定在所述框架底面的内滑筒，所述内滑筒滑动设置在所述外滑筒的内腔中，所述内滑筒的底端与所述轮架的顶面之间设有缓冲弹簧。

作为本申请另一实施例，所述换热元件为设于所述箱体下方的水箱，所述水箱内部设有隔板，所述隔板用于在所述水箱内形成水流通道，所述水箱上设有进水口和出水口，所述温控组件还包括通过管路与所述水箱连接的恒温水源。

作为本申请另一实施例，所述换热元件还包括设置在所述箱体外壁上的半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷端贴紧所述箱体，所述半导体制冷片的热端通过循环冷却水散热。

作为本申请另一实施例，所述箱体内设有风扇，所述风扇借助穿过所述箱体顶端的竖轴悬吊在所述箱体内，所述竖轴的顶端设有电机，所述竖轴和电机固定在所述框架上。

本发明提供的烟雾箱，与现有技术相比，框架底端设有滚轮，方便烟雾箱在室内和室外之间移动，实现室内室外环境的切换，从而可以为不同实验创造相应的外部环境；并且，滚轮上可拆卸的安装有越障撑杆，烟雾箱移动过程中若遇到楼梯、门槛等障碍时，可以将越障撑杆安装在滚轮上，在人工推动下，使烟雾箱能够以攀越或跨越的方式越过障碍物，实现烟雾箱在室内和室外之间的移动；设置在箱体外壁上的换热元件，配合设置在箱体内部的温度探头可以将箱体内的温度控制在所需值，满足实验要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的烟雾箱的侧面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的烟雾箱通过设有轮爪的滚轮攀越楼梯时的状态示意图；

图3为本发明实施例提供的设有轮爪的滚轮的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的烟雾箱通过设有支撑杆的滚轮翻阅凸起物时的状态示意图；

图5为本发明实施例提供的设有支撑杆的滚轮的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的顶升导向件和顶升驱动件处的侧面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的顶升导向件和顶升驱动件处的立体结构示意图；

图8为本发明实施例提供的顶升导向件和顶升驱动件处的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的设有水箱和风扇的烟雾箱的剖面结构示意图；

图10为本发明实施例提供的水箱处的竖向剖面结构示意图；

图11为本发明实施例提供的水箱处的水平剖面结构示意图。

图中：1、框架；11、把手；12、底板；2、越障撑杆；21、轮爪；211、连接板；212、第一螺栓；213、沉头孔；22、支撑杆；221、第二螺栓；3、箱体；31、通气孔；4、滚轮；41、卡槽；42、轮架；51、顶升导向件；511、外滑筒；512、内滑筒；513、缓冲弹簧；514、连接柱；52、顶升驱动件；521、筒座；522、螺杆；53、固定板；6、水箱；61、隔板；62、进水口；63、出水口；64、保温层；7、风扇；71、竖轴；72、电机。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的烟雾箱进行说明。所述烟雾箱，包括框架1、越障撑杆2、箱体3和温控组件；框架1的底部设有滚轮4；越障撑杆2可拆卸地安装在滚轮4外侧，越障撑杆2从滚轮4的边缘处伸出、且伸出端用于抵撑地面并借助于向前的推力实现滚轮4抬升越障；箱体3固定在框架1中，箱体3内设有温度探头，箱体3的箱壁上设有通气孔31，通气孔31用于通入反应气体和连接监测仪器；温控组件固定在框架1上且设有与箱体3外壁贴紧的换热元件。

本发明提供的烟雾箱，与现有技术相比，框架1底端设有滚轮4，方便烟雾箱在室内和室外之间移动，实现室内室外环境的切换，从而可以为不同实验创造相应的外部环境；并且，滚轮4上可拆卸的安装有越障撑杆2，烟雾箱移动过程中若遇到楼梯、门槛等障碍时，可以将越障撑杆2安装在滚轮4上，在人工推动下，使烟雾箱能够以攀越或跨越的方式越过障碍物，实现烟雾箱在室内和室外之间的移动；设置在箱体3外壁上的换热元件，配合设置在箱体3内部的温度探头可以将箱体3内的温度控制在所需值，满足实验要求。

框架1为由角钢和方钢组焊而成的钢结构框架，制作成本低且牢固耐用，可以为箱体3和温控组件提供足够的支撑力；箱体3上设有把手杆11，便于人工推动烟雾箱；箱体3为透明的长方体，箱体3采用pmma惰性材料制成，具有一定强度且不与实验气体反应，框架1上设有用于将箱体3顶紧在框架1中的压紧螺栓，箱体3可稳定的固定在框架1内；通气孔31与监测仪器连接后，箱体3成为密闭箱体为实验气体提供反应场所；温度探头即温度传感器，为现有技术，能够感受温度并转换成可用信号输出，上述可用信号一般为电信号，本申请中温度探头电连接控制器的信号输入端，同时温控组件也与控制器电连接，控制器能够控制换热元件与箱体3的换热量，从而控制箱体3内的温度；温度探头的数量一般为多个，分为多层固定在箱体3的箱壁上，以监测箱体3内不同高度的温度，同一高度可以设置多个温度传感器，以监测同一高度不同位置的温度；温度探头设有连接件并通过连接件与箱壁密封连接，温度探头的感温元件固定在连接件的头部并伸入箱体3内，连接件的尾端位于箱体3外部并引出有导线，与控制器连接。

使用烟雾箱时，首先利用通气孔31连接抽气泵，将箱体3内上次实验的残留气体抽出，然后通入清洁气体，清理箱体3内壁上附着的残留气体分子；反复通入清洁气体并抽出后，通过检测仪器检测箱体3内的气体浓度和成分，达到要求后，通入本次实验的反应气体，通气孔31通过管路与监测仪器连接，同时起到密封箱体3的作用；通气孔31一般设有多个，没有连接监测仪器的通气孔31通过堵头封堵，保证箱体3密闭；实验过程中，控制器控制温控组件的换热元件并结合温度探头的反馈，为箱体3内提供所需的实验温度。

烟雾箱需要在室内和室外之间移动时，可通过滚轮4方便的推动烟雾箱移动；平地移动时，滚轮4上不安装越障撑杆2，滚轮4沿地面自由滚动；当遇到台阶、门槛等障碍物时，将越障撑杆2安装到滚轮4的外壁上，使滚轮4具有攀爬台阶的能力，或使滚轮4能够抬起并越过门槛。台阶和门槛是室内室外移动过程中常见的障碍物，能够越过台阶和门槛使烟雾箱具有较强的适用性，可应用于科研院所以及高校的教学中。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图2，越障撑杆2为多个沿滚轮4的径向设置的杆状的轮爪21，轮爪21的长度大于滚轮4的半径。本实施例中越障撑杆2的结构主要用于攀爬楼梯，轮爪21沿滚轮4的径向伸出滚轮4的滚动面外，攀爬楼梯时轮爪21的伸出端可先于滚轮4搭接到上层台阶面上，然后以轮爪21的伸出端作为支点，滚轮4在人工推动下即可攀越到上一层台阶上。具体的，轮爪21的长度一致且沿圆周方向均匀的分布在滚轮4的外侧侧壁上；轮爪21的长度和个数可根据台阶尺寸设置，以便更好的适配台阶形状，从而更为便捷的攀爬楼梯。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图3，轮爪21分为两组，每组轮爪21通过连接板211连为一体并与滚轮4连接，连接板211通过第一螺栓212压紧在滚轮4的外侧面上。图3为了更为清楚的示意，只画出了一组轮爪21和一个连接板211，两个连接板211的形状相同。

具体的，滚轮4的外侧面设有用于容纳和卡接轮爪21的卡槽41，卡槽41的数量和位置与轮爪21对应，卡槽41位于圆心的交汇处设有用于容纳和卡接连接板211的圆槽；卡槽41的底面上设有螺纹孔，轮爪21上设有沉头孔213，连接板211和轮爪21同时放入圆槽和卡槽41后，沉头孔213与开设在卡槽41槽底的螺纹孔对正，第一螺栓212拧入螺纹孔中即可将多个轮爪21连同连接板211压紧在滚轮4的外侧侧壁上。

将轮爪21分为两组且通过连接板211将两组轮爪21分别连为一体的目的是便于安装，可以一次安装多个轮爪21，但是又无法将所有轮爪21都连为一体，因为安装轮爪21时滚轮4位于地面上，轮爪21的长度大于滚轮4的半径，靠近地面的轮爪21伸出端与地面干涉，无法直接安装在卡槽41中。将轮爪21分为两组，可以先将一组轮爪21通过第一螺栓212压紧在远离地面的卡槽41中，然后滚动滚轮4，将靠近地面的卡槽41滚动到上方远离地面，此时第一组轮爪21支撑在地面上将滚轮4抬离地面，然后将另一组轮爪21安装在卡槽41中，完成全部轮爪21的安装。轮爪21拆卸时与安装时顺序相同，先拆卸远离地面的轮爪21，然后再将另一组轮爪21转动到远离地面的位置进行拆卸。通过轮爪21攀爬楼梯时，一般四个滚轮4都安装轮爪21，若台阶个数较少，水平长度小于前后滚轮4的跨度，越障时则先在前面两个滚轮4上安装轮爪21，前面两个滚轮4攀越台阶后，再在后面两个滚轮4上安装轮爪21攀越台阶。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图4和图5，越障撑杆2为用于越过凸起物的支撑杆22，支撑杆22沿滚轮4的径向设置，支撑杆22通过第二螺栓221压紧在滚轮4的外侧面上。如图4所示，越障时，支撑杆22抵撑在凸起物的根部，随着人工用力前推，烟雾箱前轮沿图4中箭头所示方向腾空向前翻越，后轮着地并向前滚动，作为后方的支点；当前轮到达最高点时，支撑杆22的长度大于凸起物的高度，前轮位于凸起物上方，可以越过凸起物；随着烟雾箱的继续推进，前轮下落至凸起物另一侧的地面上，完成越障；前轮由最高点落下的过程中，人工可稍微向上施力上抬烟雾箱，避免前轮跌落速度过快，使烟雾箱产生太大振动。前轮越过凸起物后，将支撑杆22拆下并安装到后轮，帮助后轮也翻过凸起物。

具体的，如图5所示，上述用于压紧轮爪21的卡槽41也可以用来压紧支撑杆22，第二螺栓221与第一螺栓212相同，可以拧紧到设置在卡槽41底面上的螺纹孔中；支撑杆22的宽度与轮爪21相同，都可以适配卡槽41的宽度，但是支撑杆22的长度一般远远大于轮爪21的长度，以便可以越过更高的凸起物；可以备有多个长度的支撑杆22，根据凸起物的高度选择合适长度的支撑杆22。通过卡槽41，滚轮4既可适配压接轮爪21，又能适配压接支撑杆22，同时适配轮爪21和支撑杆22，烟雾箱遇到不同的障碍物时，轮爪21和支撑杆22可方便的切换，高效便捷的越过障碍物。滚轮4上可以设置一个支撑杆22，也可以根据障碍物的具体形状设置两个或多个支撑杆22。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图6，滚轮4通过轮架42安装在框架1底面上，轮架42与框架1之间设有顶升导向件51和顶升驱动件52，顶升导向件51和顶升驱动件52分别用于对轮架42与框架1之间的上下相对滑动进行导向和提供驱动力。顶升导向件51和顶升驱动件52的作用是抬高框架1，增大框架1与地面之间的距离，以便烟雾箱可以越过更高的障碍物。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图7和图8，顶升驱动件52包括竖直设置的筒座521和螺杆522，筒座521设有与螺杆522适配的螺纹孔，螺杆522用于在螺纹孔中转动，从而增大顶升驱动件52的长度，向上顶起框架1。

具体的，顶升驱动件52可拆卸的设置在轮架42的顶面与框架1的底面之间，框架1的底面固设有用于连接顶升导向件51和顶升驱动件52的固定板53；筒座521的下端设有多边形卡座，轮架42的顶面设有与多边形卡座适配的多边形卡孔，使用时，将多边形卡座放入多边形卡孔中，保证螺杆522在筒座521的螺纹孔中转动时，筒座521不会随螺杆522同轴转动。固定板53的底面设有用于卡接螺杆522顶端的圆柱孔，保证螺杆522保持竖直；螺杆522的顶端与固定板53之间可以设置推力轴承，消除螺杆522旋转时与固定板53底面的摩擦力，保证螺杆522可以顺畅转动；螺杆522靠近顶端的位置设有多边形转块，用于借助扳手拧动螺杆522，多边形转块可以是焊接在螺杆522上的螺母，制作方便。

使用时，首先将螺杆522拧入筒座521中，使螺杆522和筒座521的整体长度小于设置在轮架42顶面的多边形卡孔和设置在固定板53底面的圆柱孔之间的距离，保证筒座521的底端和螺杆522的顶端可以顺利放入多边形卡孔和圆柱孔中；然后拧动螺杆522，使筒座521和螺杆522的整体长度变大，螺杆522的顶端将框架1顶起，实现框架1底面的抬升。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图7和图8，顶升导向件51包括固定在轮架42顶面的外滑筒511和固定在框架1底面的内滑筒512，内滑筒512滑动设置在外滑筒511的内腔中，内滑筒512的底端与轮架42的顶面之间设有缓冲弹簧513。

具体的，轮架42的顶面固设有连接柱514，连接柱514由从下到上的三段直径依次减小的圆柱组成，最下端的圆柱用于固连轮架42且其上端面可以用来抵接外滑筒511的下端；中间的圆柱段设有外螺纹，外滑筒511通过设置在下端的内螺纹固定在中间的圆柱段上，中间圆柱段的上端面用来支撑缓冲弹簧513并与缓冲弹簧513的下端固定连接；上端的圆柱段用于套设缓冲弹簧513，缓冲弹簧513可压缩的套设在上端的圆柱段上，正常情况下框架1不抬升时，内滑筒512的下端压紧缓冲弹簧513的上端并同时与上端圆柱段和外滑筒511同时滑动连接；顶升驱动件52向上顶起框架1时，内滑筒512沿外滑筒511向上滑动，与缓冲弹簧513和上端圆柱段脱离；内滑筒512的筒壁上设有长槽孔，外滑筒511的筒壁上设有与长槽孔对正的销孔，销孔中可以穿入开口销，用于将内滑筒512限位在外滑筒511的内腔中，防止内滑筒512从外滑筒511的内腔中滑出。

缓冲弹簧513用于在框架1处于未抬升状态时缓冲滚轮4上的振动，从而减轻箱体3上的振动。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图9至图11，换热元件为设于箱体3下方的水箱6，水箱6内部设有隔板61，隔板61用于在水箱6内形成水流通道，水箱6上设有进水口62和出水口63，温控组件还包括通过管路与水箱6连接的恒温水源。利用水箱6作为换热元件容易制造且成本较低。隔板61竖直设置且高度与水箱6内部高度相等，相邻隔板61分别在不同的两端设置开口，形成回绕状的水流通道，保证水流与箱体3进行充分的热交换，从而将箱体3内的温度控制在所需的实验温度。恒温水源为现有技术，可以有多种实现方式，例如可以通过恒温混水阀调节电热水器或太阳能热水器的冷热水混水温度，达到所需温度的恒温水流。

具体的，水箱6的各个表面，除了上表面与箱体3的底部贴紧外，其余表面设有保温层64，防止水箱6与外界产生热交换；框架1的底端设有底板12，能够对保温层64及水箱6进行承托。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，换热元件还包括设置在箱体3外壁上的半导体制冷片，半导体制冷片的冷端贴紧箱体3，半导体制冷片的热端通过循环冷却水散热。半导体制冷片为现有技术，具有无需制冷剂、温度实时可控等优点，可广泛应用于实验室装置、日常生活等领域。半导体制冷片一般体积小巧，应用于箱体3上时需分多层设置多个半导体制冷片，每层的半导体制冷片的数量为多个，可以快速控制相应层高的温度；每层半导体制冷片可通过控制器单独控制温度，配合设置在箱体3内的多层温度探头，可以实现箱体3内不同层高的温度控制，使箱体3内部垂直温度梯度可调，更为精确的模拟大气温度，满足各种实验对温度形式的要求。

半导体制冷片具有冷端和热端，对于烟雾箱来说，一般需要降低箱体3内的温度，因此一般将半导体制冷片的冷端与箱体3的外壁贴紧；半导体制冷片的热端需要通过循环冷却水散热，保证半导体制冷片正常工作，不致过热损坏。

具体的，半导体制冷片通过连接杆固定在框架1上，循环冷却水的水管以及半导体制冷片的导线也通过连接杆固定。

作为本发明提供的烟雾箱的一种具体实施方式，请参阅图9，箱体3内设有风扇7，风扇7借助穿过箱体3顶端的竖轴71悬吊在箱体3内，竖轴71的顶端设有电机72，竖轴71和电机72固定在框架1上。风扇7的作用是使箱体3内的气体充分混合，使气体达到实验所需的状态；另外，风扇7还能够加快箱体3内的热量流动，使箱体3内温度一致。竖轴71与箱体3的上端密封连接，竖轴71和电机72通过支架与框架1固定连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。