专利名称:瞬态烟度测量仪的制作方法
一种可同时测量瞬态黑烟和白烟烟度的仪器，对透镜采用了特殊的保洁措施，其属于废气烟度测量装置。
在现有技术中，利用光线吸收原理制造的消光烟度计，在欧美市场有商品出售。这种消光烟度计与常见的波许烟度计相比，除对烟气可进行瞬态连续测量外，灵敏度也很高。在欧美市场上所见的消光烟度计，一般只能测量黑烟的瞬态变化，为了保持光源和光电管两处的透镜清洁，都在这两个部位通入压缩空气，迫使烟气不接触透镜，以保证透镜清洁而不污染。这样做不仅使设备增加，结构复杂，而且，测量的结果是烟气被压缩空气稀释后的烟度，压缩空气的流量和压力变化严重影响测量精度。
本实用新型的目的在于，研制一种瞬态烟度测量仪，利用黑烟对透射光吸收后的光强测量黑烟浓度，同时利用白烟对光线散射后的散射光强测量白烟浓度，为生产和科学研究提供测量白烟的有效手段。该烟度测量仪应进行充分的冷却，以保证光源和光电管在正常工作时的稳定性和可靠性；对两端的透镜采用特殊的保洁措施，即利用拉伐尔喷管的引射原理和L／d＞16的粉尘气体力学的原理，达到久用而不被污染。
本实用新型的构成在于，符合上述要求的烟度测量仪主要包括烟气通道、光源、黑烟光强接收装置和白烟光强接收装置。烟气通道设置在本体内，本体分上下两部分，上部为测量区，下部为冷却区，在本体底部的主进气管进入冷却区后，分成两个进气支管从本体的两端同测量区连通。在测量区的两端，分别安装了一个起引射作用的拉伐尔喷管，焊接在本体上的伸入管的端部正好位于拉伐尔喷管的喉口中心位置，光源端的伸入管与黑烟伸入管是同轴线的，只有白烟伸入管倾斜安置在黑烟伸入管的上方。
在光源端，装满细钢管束或整体型多孔管组的保洁管靠螺钉紧固在本体的一侧，并与伸入管对齐，光源座与保洁管也靠螺钉连接，两者之间安装了一块平面透镜，光源座内设有抛物镜，以便于把灯泡的发光变成一束平行光。光源座和保洁管的外圆柱面上加工了散热肋片，保洁管与本体和光源座之间加石棉垫隔热。黑烟光强接收装置与白烟光强接收装置完全相同，下面以黑烟光强接收装置为例说明其结构特点。与光源端一样，装满细钢管束或整体型多孔管组的保洁管靠螺钉紧固在本体的另一侧，并与黑烟伸入管对齐，黑烟光强接收管与保洁管也靠螺钉连接，两者之间安装了一块凸透镜，把平行光束聚焦在光电管上，黑烟光强接收管与保洁管的外圆柱面上加工了散热肋片，保洁管与本体和黑烟光强接收管之间加石棉垫隔热。上述的所有保洁管上都开了一个清扫孔，内部的细钢管束或整体型多孔管组的孔的长度与孔径之比L／d＞16。
上述的烟度测量仪的工作原理如下光源发出的平行光束透射过黑烟，直接进入黑烟光强接收装置，由凸透镜聚焦在测量黑烟烟度的光电管上；当烟气中存在白烟时，平行光束发生散射，散射光进入白烟光强接收装置，由凸透镜聚焦在测量白烟烟度的光电管上。由于平行光束对黑烟的透射光强取决于黑烟的浓度，对白烟的散射光强取决于白烟的浓度，所以，记录上述两者光电管的瞬态输出信号，就可测出黑烟和白烟各自浓度的瞬态变化。
附图1是一种瞬态烟度测量仪的总体结构示意图。
附图2是光源端结构剖视图。
附图3是黑烟光强接收装置剖视图。
下面是本实用新型的最佳实施例，通过对该实施例和附图的描述，给出本实用新型的进一步细节。
附图1是一种瞬态烟度测量仪的结构示意图。其总体尺寸长×高×宽＝810×386×170毫米，本体〔1〕采用钢板焊接结构，分为测量区和冷却区两部分，主进气管〔6〕从本体〔1〕的底部进入冷却区后，分成进气支管〔4〕〔5〕分别从本体〔1〕的两端与测量区连通。在测量区中，拉伐尔喷管〔2〕〔3〕和伸入管〔13〕〔17〕〔20〕都焊接在本体〔1〕上，不过除伸入管的端部必须位于拉伐尔喷管的喉口中心位置外，伸入管〔13〕和伸入管〔17〕必须保持同轴线，只有伸入管〔20〕以15～20度的夹角倾斜安置在伸入管〔17〕的上方。本体〔1〕的上部有排气管〔7〕，法兰〔9〕用于外接排气管，主进气管〔6〕上的法兰〔8〕接发动机等需要测量烟度的装置。本体〔1〕的冷却区内充满了水，采用水浴蒸发式冷却，冷却对象主要是进气支管〔4〕〔5〕，以便降低进入测量区烟气的温度。烟气的走向是这样的，进入主进气管〔6〕的烟气分别流入进气支管〔4〕〔5〕，到达测量区两端的空间〔16〕〔12〕，再流过拉伐尔喷管〔3〕〔2〕的喉口，汇合于空间〔10〕，最后从排气管〔7〕排走。上述的拉伐尔喷管〔3〕的几何形状可以同时引射伸入管〔17〕〔20〕的气体。
附图2示出了光源端的具体结构。保洁管〔14〕的外圆柱面上加工了5个散热筋片〔28〕，中间装了34根内径为3.2毫米的细钢管〔29〕，并靠端部法兰加石棉垫〔31〕后用螺钉〔30〕把紧在本体〔1〕上，另一端加石棉垫〔25〕后，用螺钉〔26〕与外圆上加工有4个散热肋片〔23〕的光源座〔15〕连接在一起，两者之间装有平面透镜〔27〕，光源座〔15〕内设有焦距等于5毫米的抛物镜〔37〕，灯泡〔24〕安装在中央位置，簧片〔32〕为电源的一极，另一极为加绝缘垫〔34〕〔35〕后，把簧片〔32〕固定的螺钉〔33〕，灯泡〔24〕的型号为6.3伏、2.5瓦，也可以根据实际需要选用。抛物镜〔37〕把灯泡〔24〕的发光变成平行光束，依次透过平面透镜〔27〕、保洁管〔14〕中的细钢管〔29〕、伸入管〔13〕，射入本体〔1〕的空间〔10〕。在保洁管〔14〕上开有一个清扫孔〔36〕。
附图3是黑烟光强接收装置的剖视图。保洁管〔18〕的外圆柱面上加工了5个散热肋片〔40〕，中间装了34根内径为3.2毫米的细钢管〔41〕，并靠端部法兰加石棉垫〔38〕后用螺钉〔39〕把紧在本体〔1〕上，另一端加石棉垫〔43〕后，用螺钉〔42〕与外圆上加工有5个散热肋片〔44〕的黑烟光强接收管〔19〕连接在一起，两者之间装有凸透镜〔48〕，黑烟光强接收管〔19〕内安装光电管〔46〕，用螺钉〔45〕固定。来自光源的平行光束，依次透射过本体〔1〕空间〔10〕中的黑烟、伸入管〔17〕，保洁管〔18〕中的细钢管〔41〕，由凸透镜〔48〕聚焦在光电管〔46〕上，光电管〔46〕的输出信号由连接导线〔47〕接记录仪记录下来。上述的保洁管〔18〕上也开有一个清扫孔〔49〕。
白烟光强接收装置的结构同上述的黑烟光强接收装置完全相同，附图1中仅示出了伸入管〔20〕、保洁管〔21〕和白烟光强接收管〔22〕的位置。白烟光强接收装置之所以能倾斜安装而保证测量效果，主要利用了白烟对光的散射原理。
本实用新型的效果在于，上述的瞬态烟度测量仪安装在2135柴油机上进行烟度测量，在1500转／分时，分别测量了0.25％、50％、75％、100％、125％负荷下的烟度变化，同时，还测取了自由加速时的烟度值。测量结果表示，记录曲线灵敏地反映了柴油机废气中黑烟和白烟生成的动态规律，为柴油机研究提供了一种既方便又有效的瞬态烟度测量手段，由于拉伐尔喷管的引射作用和细钢管束的保洁作用，透镜久用而不被污染，冷却效果良好。该瞬态烟度测量仪不仅可用于科研和生产上需要监测烟度的场所，而且还可用于收集排气碳粒净化废气的自动控制系统中，尤其适用于功率在400马力以下的增压和非增压的中高速柴油机的瞬态烟度测量。
权利要求
1.一种烟度测量仪，它主要包括一个本体[1]，光源座[15]中的灯泡[24]和抛物镜[37]、平面透镜[27]、凸透镜[48]和黑烟光强接收管[19]中的光电管[46]，灯泡[24]的发光经抛物镜[37]后的一束平行光，透过平面透镜[27]、本体[1]中的空间[10]、凸透镜[48]，聚焦在光电管[46]上，记录光电管[46]随空间[10]中黑烟浓度变化的输出信号实现瞬态测量，本实用新型的特征在于，它还包括伸入管[13][17]、保洁管[14][18]、拉伐尔喷管[2][3]，保洁管[14]位于光源座[15]和伸入管[13]之间，保洁管[18]位于黑烟光强接收管[19]和伸入管[17]之间，伸入管[13][17]的端部分别位于拉伐尔喷管[2][3]的喉口中心，上述的本体[1]分为测量区和冷却区，烟气从主进气管[6]流入由冷却水包围的进气支管[4][5]，再从本体[1]的两端空间[16][12]分别经拉伐尔喷管[3][2]进入测量区后排出。
2.据权利要求
1所述的烟度测量仪，其特征在于，倾斜安装了一个由伸入管〔20〕、保洁管〔21〕和白烟光强接收管〔22〕组成的白烟光强接收装置，伸入管〔20〕对伸入管〔17〕的倾角为15～20度，上述的拉伐尔喷管〔3〕的几何形状可以同时引射伸入管〔17〕〔20〕的气体。
3.据权利要求
1或2所述的烟度测量仪，其特征在于，上述的保洁管〔14〕〔18〕〔21〕中均装满了L／d＞16的细钢管或整体型多孔管组。
专利摘要
一种瞬态烟度测量仪，属于废气烟度测量装置。其利用黑烟对透射光吸收后的光强测量黑烟浓度，利用白烟对光线散射后的光强测量白烟浓度，测量结果通过记录光电管的瞬态输出信号来完成。测量仪采用了充分的冷却措施，并利用拉伐尔喷管的引射作用和L/d＞16细钢管束的清洁原理，有效地保证透镜久用而不被污染。测量仪在400马力以下发动机的研究和生产中可得到广泛的应用，还可用于收集碳粒净化废气的自动控制系统中。
文档编号G01N21/47GK86206685SQ86206685
公开日1987年8月5日 申请日期1986年9月2日
发明者黄松本, 花向阳 申请人:大连工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan