振蕩天平自動(dòng)更換濾芯裝置結(jié)構(gòu)與原理

樊海春 張濤 李勇

摘要：設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)更換濾芯裝置，它涉及大氣監(jiān)測(cè)環(huán)保儀器研發(fā)領(lǐng)域。其待測(cè)氣體入口頂部通過導(dǎo)柱設(shè)置有移動(dòng)橫梁，移動(dòng)橫梁上設(shè)置有待測(cè)氣體入口，移動(dòng)橫梁一側(cè)設(shè)置有工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工作盤相連，移動(dòng)橫梁上還設(shè)置有新濾芯沖壓頭，新濾芯沖壓頭下方設(shè)置有濾芯沖壓座，工作盤上還設(shè)置有密封橡膠、臟濾芯粘取頭.密封橡膠與丟棄的臟濾芯吸出口相連，保溫殼體上部側(cè)板設(shè)置有濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過濾芯原料帶與濾芯卷輪相連。該裝置不需要人力的耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約，也契合環(huán)保的理念。自動(dòng)更換濾芯裝置具有相當(dāng)高的效率，能在預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間點(diǎn)完成濾芯的更換。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)更換濾芯;環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器

中圖分類號(hào)：TE973

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）14-0149-03

1 引言

在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，基于振蕩天平技術(shù)檢測(cè)PM_2.5的裝置中目前有錐管微量振蕩天平（TEOM）和復(fù)合管微量振蕩天平（ CEOM）兩類技術(shù)，但是這兩類技術(shù)目前都沒有自動(dòng)更換濾芯的裝置。以前人們主要是依靠手工的方式實(shí)現(xiàn)濾芯的更換，這樣就會(huì)帶來很多的不便。例如，必須在指定時(shí)間內(nèi)安排人員去設(shè)備所在地點(diǎn)更換濾芯，這樣就會(huì)耗費(fèi)更多的時(shí)間和人力。本論文的目的在于提供一種使檢測(cè)更為高效的裝置，在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)濾芯更換的自動(dòng)化，在功能上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人為更換的代替，一舉兩得。

目前錐形管振蕩天平技術(shù)使用人工更換濾芯，在一定的時(shí)間必須要打開濾芯和進(jìn)氣口連接蓋，人工將事先準(zhǔn)備好的濾芯安裝在設(shè)備上。由于人工安放，必然會(huì)存在很多不確定的因素。比如在安放的時(shí)間點(diǎn)和準(zhǔn)確度上人為是不能保證的，安放的時(shí)間過晚或過早都可能導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生誤差，當(dāng)安放的濾膜位置和錐形元件不吻合時(shí)也會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果產(chǎn)生誤差。

而且原有技術(shù)必須在通氣口和復(fù)合振子CEOM上蓋板之間設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)裝置，當(dāng)需要更換濾芯時(shí)，需要人工打開這個(gè)裝置，將舊的濾芯更換掉，這樣既耗時(shí)、耗力、而且在多次開關(guān)之后會(huì)影響儀器的密封性，因而可能會(huì)導(dǎo)致儀器出現(xiàn)測(cè)量誤差。

2 自動(dòng)更換濾芯裝置結(jié)構(gòu)

裝置的目的是在于提供一種自動(dòng)更換濾芯裝置，不需要人力的耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)約，也契合環(huán)保的理念。自動(dòng)更換濾芯裝置具有相當(dāng)高的效率，能在預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間點(diǎn)完成濾芯的更換。

自動(dòng)更換濾芯裝置，包括待測(cè)氣體入口、工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作盤、導(dǎo)柱、移動(dòng)橫梁、濾芯卷輪、保溫殼體、橫梁升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)、新濾芯沖壓頭、濾芯沖壓座、濾芯原料帶和濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，待測(cè)氣體入口頂部通過導(dǎo)柱設(shè)置有移動(dòng)橫梁，移動(dòng)橫梁上設(shè)置有待測(cè)氣體人口，移動(dòng)橫梁一側(cè)設(shè)置有工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工作盤相連，移動(dòng)橫梁上還設(shè)置有新濾芯沖壓頭，新濾芯沖壓頭下方設(shè)置有濾芯沖壓座，工作盤上還設(shè)置有密封橡膠、臟濾芯粘取頭，密封橡膠與丟棄的臟濾芯吸出口相連，保溫殼體上部側(cè)板設(shè)置有濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過濾芯原料帶與濾芯卷輪相連，保溫殼體前側(cè)固定有橫梁升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)，橫梁升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與移動(dòng)橫梁相連，保溫殼體底部設(shè)置有待測(cè)氣體出口。

所述的待測(cè)氣體入口包括進(jìn)氣管、密封環(huán)，進(jìn)氣管通過密封環(huán)與濾芯座相連，濾芯座與復(fù)合振子CEOM相連，復(fù)合振子CEOM與待測(cè)氣體出口相連。

待測(cè)氣體入口通過密封環(huán)和上蓋板罩在復(fù)合振子CEOM上，兩個(gè)氣體入口是用于實(shí)現(xiàn)氣體進(jìn)入復(fù)合振子CEOM的通道;工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)工作盤運(yùn)轉(zhuǎn);工作盤上設(shè)有兩個(gè)復(fù)合振子CEOM進(jìn)氣密封環(huán)，一個(gè)新濾芯切割頭，一個(gè)新濾芯粘取頭，一個(gè)臟濾芯粘取頭;導(dǎo)柱是保證工作盤上下移動(dòng)的關(guān)鍵;移動(dòng)橫梁起支架作用;濾芯卷輪是濾芯原料帶運(yùn)動(dòng)的保證;保溫殼體是為了保證復(fù)合振子CEOM溫度的恒定;新濾芯沖壓頭和濾芯沖壓座是獲得新濾芯的保障。

本發(fā)明不需要人力的耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約，也契合環(huán)保的理念。自動(dòng)更換濾芯裝置具有相當(dāng)高的效率，能在預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間點(diǎn)完成濾芯的更換。

為了使該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步加以闡述。

參照?qǐng)D1～4，其具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：自動(dòng)更換濾芯裝置，包括待測(cè)氣體入口1、工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、工作盤3、導(dǎo)柱4、移動(dòng)橫梁5、濾芯卷輪6、保溫殼體7、橫梁升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、新濾芯沖壓頭9、濾芯沖壓座10、濾芯原料帶11和濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)12，待測(cè)氣體入口1頂部通過導(dǎo)柱4設(shè)置有移動(dòng)橫梁5，移動(dòng)橫梁5上設(shè)置有待測(cè)氣體人口1，移動(dòng)橫梁5-側(cè)設(shè)置有工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)2，工作盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)2與工作盤3相連，移動(dòng)橫梁5上還設(shè)置有新濾芯沖壓頭9，新濾芯沖壓頭9下方設(shè)置有濾芯沖壓座10，工作盤3上還設(shè)置有密封橡膠14、臟濾芯粘取頭15，密封橡膠14與丟棄的臟濾芯吸出口13相連，保溫殼體7上部側(cè)板設(shè)置有濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)1 2，濾芯卷輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)1 2通過濾芯原料帶11與濾芯卷輪6相連，保溫殼體7前側(cè)固定有橫梁升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)8，橫梁升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)8通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與移動(dòng)橫梁5相連，保溫殼體7底部設(shè)置有待測(cè)氣體出口16。

待測(cè)氣體入口l包括進(jìn)氣管101、密封環(huán)102，進(jìn)氣管101通過密封環(huán)102與濾芯座104相連，濾芯座104與復(fù)合振子CFOM 103相連，復(fù)合振子CEOM 103與待測(cè)氣體出口16相連所述的工作盤3上還設(shè)置有新濾芯切割頭30i，新濾芯切割頭301內(nèi)設(shè)置有新濾芯粘取頭302，工作盤3外圈設(shè)置有齒形帶303。

濾芯沖壓座10上沒置有真空吸附環(huán)，真空吸附環(huán)為兩個(gè)半環(huán)結(jié)構(gòu)：當(dāng)濾芯粘取頭把沖壓下來的濾芯提起來時(shí)，真空吸附環(huán)將濾芯原料帶吸住使其不被組合濾芯沖壓粘取頭帶起來。

3工作原理

移動(dòng)橫梁處于下壓狀態(tài)：用于正常工作狀態(tài)，粘取臟濾芯狀態(tài)，抽取臟濾芯狀態(tài)，沖壓新濾芯狀態(tài)和安放新濾芯狀態(tài);移動(dòng)橫梁處于上升狀態(tài)：靠彈簧的作用，工作盤下降3 mm，使進(jìn)氣管與密封環(huán)脫離接觸，工作盤可以轉(zhuǎn)到不同的工位;正常工作狀態(tài)：密封橡膠罩在復(fù)合振子CEOM上，當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)到丟棄臟濾芯工位.橫梁下降使粘有臟濾芯的粘取頭進(jìn)入真空抽吸口內(nèi)。本具體實(shí)施方式當(dāng)儀器正常工作時(shí)，兩個(gè)復(fù)合振子CEOM進(jìn)氣密封環(huán)都足和下端的復(fù)合振子CEOM緊密貼緊的，當(dāng)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待到需要更換濾芯時(shí)，工作盤就會(huì)在移動(dòng)橫梁升降系統(tǒng)的作用下上升，移動(dòng)橫梁升降系統(tǒng)中帶有彈簧，當(dāng)轉(zhuǎn)軸下降時(shí)，彈簧會(huì)迫使工作盤回到原位;工作盤上升后在齒形帶的作用下工作盤旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度β₁，使得臟濾芯粘取頭移動(dòng)至密封環(huán)位置，然后下降工作盤，吸取走原位上的舊濾芯，再上升工作盤，再次移動(dòng)一個(gè)角度β₂，將舊濾芯旋轉(zhuǎn)至帶有空氣抽氣泵的工位，用抽氣泵吸掉密封環(huán)上的舊濾芯并丟棄掉舊的濾芯，如此重復(fù)兩次就能把硼個(gè)臟濾芯全部換掉。

本具體實(shí)施方式的整個(gè)機(jī)械手臂和復(fù)合振子CEOM完美的結(jié)合在一起，密封性好，集成度高，儀器方便攜帶和安裝，在一定的時(shí)候只需要更換濾芯紙帶。更換濾芯的全部過程都是通過單片機(jī)控制電機(jī)和抽氣泵實(shí)現(xiàn)的，穩(wěn)定性很高，比價(jià)可靠。設(shè)備測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。