一种活性炭吸附率和脱附率的快速检测装置的制作方法

本发明涉及煤质颗粒活性炭性能的检测，尤其涉及活性炭吸附率和脱附率的检测装置。

背景技术：

如图1所示，测量活性炭吸附率的检测系统，依次为压缩空气进入空气净化罐后，经过干燥器后通入四氯化碳蒸汽发生器中，压缩空气气流带动四氯化碳气体经过流量计进入保温水箱中，依次通过蛇形管和测定管。

现有技术中对活性炭吸附率和脱附率的检测是采用两套不同的设备进行的，其区别在于，检测吸附率时，检测装置中设有四氯化碳蒸汽发生器，水浴箱体内没有加热装置，水浴温度保持在25±1℃。检测脱附率时，检测装置中没有四氯化碳蒸汽发生器，水浴箱体内设有加热装置，水浴温度保持在80±5℃。两套装置明显造成资源浪费，并且占用实验室的操作空间。

再次，当检测多批次活性炭试样时，使用现有技术的设备，如图2所示，四氯化碳蒸汽发生器的出口端需要连接多个硅胶管，每个硅胶管连接一个流量计后进入保温水箱中，在保温水箱中每个硅胶管连接一个测定管后再分别连接一个输出管，所有的输出管汇集到尾气回收装置中实现尾气的排放和处理。对于这种检测装置，从四氯化碳蒸汽发生器的出口端开始，涉及多个排气通道，多根硅胶管，多个流量计，效率低、装置复杂。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的缺陷，提出了一种既可以测量活性炭吸附率又可以测量脱附率的检测装置，简化设备结构、提高设备的自动化。

本发明的第一个发明目的在于，减少现有设备中四氯化碳的输入和输出硅胶管、减少流量计和蛇形管的数量，具体技术方案如下：

该检测设备，从压缩空气通入开始直到气体进入保温水箱之前，检测装置和现有技术相同，主要对保温水箱内检测装置进行了发明改造和创新。该装置的结构包括：保温水箱，进气口处连接的蛇形管，与蛇形管尾端连接的上环形管，置于上环形下方的装卡装置，置于装卡装置下端的下环形管，通过第二堵头分别与上环形管和下环形管的第一堵头连接的测定管，安装在保温水箱内壁上的加热板；安装在保温水箱内的感温计。

进一步地，前述上环形管的内侧设有分配孔、分配口连通气管、气管尾部胶合安装有堵头，堵头中部为空心管结构。

进一步地，前述装卡装置包括卡座、设置在卡座上的卡孔。

进一步地，前述下环形管的内侧设有收集孔、收集口连通气管、气管尾部胶合安装有堵头，堵头中部为空心管结构。

进一步地，所述装卡装置的底部设计有内螺纹的连接壳，所述保温水箱的底部中间设计有外螺纹的定位，其功能在于，将装卡装置固定在保温水箱中。

进一步地，在保温水箱的内壁上设置有搅拌器。

进一步地，为解决本发明的相同技术问题，起到等同的技术效果，将前述下环形管替换为尾气排放箱，箱体顶面设有多个收集孔。因为上下环形管为硅胶材质，它们与测定管连接时，相对于尾气排放箱更为柔性，便于安装。

进一步地，前述蛇形管、气管、测定管均为石英材质，或其他传热传质效果等效的材质。

该发明方案的技术效果在于：1.上环形管和下环形管完全替代了现有技术中接入保温水箱中的多根硅胶管，以及从保温水箱中引出的多根硅胶管，因为进入水箱的多根硅胶管替换成了一个上环形管，只有一个接入口，因此四氯化碳气体发生器的排出端就只需要连接一根硅胶管和一个流量计即可。2.装卡装置上的卡座上设计有卡孔，正好卡住测定管的管体，能够稳定固定测定管。3.在装卡装置的底部设计有内螺纹的连接壳，并在保温水箱的底部中间设计有外螺纹的定位台，将装卡装置固定在水箱底部，既实现定位牢固，又避免了装卡装置在水箱中发生漂浮的现象。4.水箱内壁上安装加热板，当该检测装置用于测量活性炭脱附率时，加热板用于加热，使水浴温度达到要求。5.保温水箱的内壁上设置有搅拌器，可确保水箱壁和水箱中心的水温保持一致，实现均匀水箱内水温的作用。

上述技术方案，当需要测定的活性炭批次数正好等于上环形管内侧的分配孔数量时，使用时不会出现问题，但如果需要测定的活性炭批次数小于上环形管上分配孔的数量时，则上环形管和下环形管或尾气排放箱就无法实现密封，因此本发明的第二个发明目的在于，确保上环形管和下环形管或尾气排放箱的密封性，具体技术方案为：在第一个技术方案的基础上增加以下技术特征：

环形管的每一个分配孔，以及下环形管或尾气排放箱的每一个收集孔处均设置有阀门。

进一步地，所述阀门为手动阀或电磁阀中的一种，当分配孔数量较多时，优选电磁阀。

该技术方案的技术效果在于，1.当装有活性炭试样的测定管数量少于环形管的分配孔数量时，将装有活性炭试样的测定管的上下端口分别与分配孔和收集孔上的堵头连接，安装完毕后，打开安装有测定管的分配孔和收集孔的阀门，关闭未安装测定管的分配孔和收集孔的阀门。2.当选用的阀门为电磁阀时，给各电磁阀编号，电磁阀与整个检测系统的plc控制器连接，且plc控制器连接输入模块，在输入模块中选择安装有测定管的电磁阀编号，则系统自动打开安装有测定管的分配孔和收集孔的阀门，关闭未安装测定管的分配孔和收集孔的阀门。通过以上实现上环形管和下环形管或尾气排放箱的密封。

本发明的第三个发明目的在于，确保高温天气使用该检测装置测量活性炭吸附率时，水温恒定在25±1℃。具体技术方案如下：

在技术方案一的基础上，增加以下技术特征：在保温水箱的外部设有冷却系统，依次由保温水箱、电磁阀、水泵、蒸发器构成的闭环回路，以及依次由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀构成的闭环回路。

该技术方案的技术效果在于，由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀构成的闭环回路始终确保蒸发器处于低温状态，当保温水箱中的温度高于25℃，检测系统的plc控制器打开闭环回路中的电磁阀，保温水箱中的水经过蒸发器的冷却再流入保温水箱中，当水温达到25℃，plc控制器关闭电磁阀，实现水温的恒定控制。

本发明第四个发明目的在于，实现下环形管或者尾气排放箱排出的四氯化碳气体的回收净化，防止对环境的污染。具体技术方案如下：

在上述技术方案的基础上增加以下技术特征：下环形管或尾气排放箱与保温水箱外部的尾气处理装置连通。

附图说明

图1是现有技术的检测系统示意图，其中a、空气净化罐，b、干燥器，c、四氯化碳蒸汽发生器，d、流量计，e、保温水箱，f、蛇形管，g、测定管，h、感温计；

图2是采用现有技术同时检测多批次活性炭试样的吸附率时的部分装置示意图；

图3是本发明装置的结构示意图；

图4是本发明装置中气管、堵头、测定管连接后的纵剖面示意图；

图5是本发明装置冷却系统的结构布置示意图；

图6是实施例二去掉保温水箱后的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图，优选几个实施例对本发明做详细阐述。

实施例一

如图3和图4所示，一种活性炭吸附率和脱附率的快速检测装置，其结构包括：保温水箱1，进气口处连接的蛇形管2，与蛇形管1尾端连接的上环形管3，置于上环形管3下方的装卡装置4，置于装卡装置4下端的下环形管5，通过堵头33与上环形管和下环形管连接的测定管6，安装在保温水箱内壁上的加热板7，安装在保温水箱内的感温计。其中，上环形管的内侧设有分配孔31、分配孔连通气管32、气管尾部胶合安装有堵头33，堵头中部为空心管结构；前述装卡装置4包括卡座41、设置在卡座上的卡孔42；前述下环形管5的内侧设有收集孔51、收集口连通气管52、气管尾部胶合安装有堵头33，堵头中部为空心管结构；保温水箱1的内壁上还设置有搅拌器；装卡装置4的底部设计有内螺纹的连接壳(附图中未示意)，保温水箱1的底部中间设计有外螺纹的定位台(附图中未示意)，将装卡装置4通过连接壳与定位台的连接固定在保温水箱中。

用于检测活性炭吸附率时，将该发明装置安装于活性炭吸附率的检测系统中，该系统依次连接有压缩空气泵、干燥器、四氯化碳蒸汽发生器、流量计、保温水箱及其内的装置、尾气处理装置，实验前，将水箱中的水温调至25℃，将活性炭试样装入测定管6中，并将测定管放置在装卡装置4的卡座41的卡孔42里，用上环形管和下环形管的堵头密封测定管，将装卡装置4的连接壳16对准箱底的定位台17并与其螺旋连接，关闭保温水箱的上盖，使保温水箱保持密封，开启四氯化碳蒸汽发生器，使其开始产生四氯化碳蒸汽，启动压缩空气泵，为整个检测系统通过压缩空气，压缩空气进入空气净化罐后，经过干燥器后通入四氯化碳蒸汽发生器中，压缩空气气流带动四氯化碳气体经过流量计进入保温水箱中，依次通过蛇形管、上环形管、测定管、下环形管，最后排放到设置在保温水箱外的尾气处理装置中。

用于检测活性炭脱附率时，将该发明装置安装于活性炭脱附率的检测系统中，该系统依次连接有压缩空气泵、干燥器、流量计、保温水箱及其内的装置、尾气处理装置，实验前，启动加热板7加热水，同时搅拌器也开始工作，使水箱内的水温达到80℃，将活性炭试样装入测定管6中，并将测定管放置在装卡装置4的卡座41的卡孔42里，用上环形管和下环形管的堵头密封测定管，将装卡装置4的连接壳对准箱底的定位台，并与其螺旋连接，关闭保温水箱1的上盖，使保温水箱保持密封，启动压缩空气泵，为整个检测系统通过压缩空气，压缩空气进入空气净化罐后，干燥器后经过流量计进入保温水箱中，依次通过蛇形管、上环形管、测定管、下环形管。

实施例二

如图6所示，将实施例一中下环形管5替换为尾气排放箱9，箱体顶面设有多个收集孔91，其他技术特征、工作原理和实施例一完全相同。

实施例三

在实施例一和实施例二中的每一个分配孔31和收集孔51处均设置有电磁阀8，并对每个分配孔31和收集孔51进行编号，电磁阀8与检测系统的plc控制器连接，且plc控制器连接输入模块，在输入模块中选择安装有测定管的电磁阀编号，则系统自动打开安装有测定管的分配孔和收集孔的阀门，关闭未安装测定管的分配孔和收集孔的阀门，实现上环形管和下环形管或尾气排放箱的密封。其他工作原理和工作过程和实施一相同。

实施例四

如图5所示，在实施例一的基础上增设冷却系统，依次由保温水箱1、电磁阀8、水泵11、蒸发器12构成的闭环回路，以及依次由蒸发器12、压缩机13、冷凝器14、膨胀阀15构成的闭环回路。

高温天气使用该发明装置对活性炭进行吸附率和脱附率检测时，按实施例一的实施方式进行，当感温计测得温度高于25℃，检测系统的plc控制器打开闭环回路中的电磁阀，保温水箱中的水经过蒸发器的冷却再流入保温水箱中，在此过程中保温水箱中的搅拌器也在工作，使水箱中各部位的水温均匀，当水温达到25℃，plc控制器关闭电磁阀。低温天气使用时，当感温计测得温度低于25℃，plc控制器启动加热板7，进行准确的温度补偿，直至水温达到25℃，停止加热，实现水温的恒定控制。

实施例五

将实施一中的下环形管，或者实施例二中的尾气排放箱9连接保温水箱外的尾气处理装置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。