一种用于分析仪器的重力过滤器

摘要

本发明公开了一种用于分析仪器的重力过滤器，包括进气管、排气管、沉降管、中空细管、涡轮叶片、调节管和升降装置，进气管与排气管均水平设置，排气管一端安装有沉降管，进气管与沉降管下部连通，沉降管内套装有中空细管，中空细管上套设有可转动的涡轮叶片，且涡轮叶片与进气管对齐，中空细管顶部套装有调节管，沉降管内顶部设有带动调节管上下滑动的升降装置。本发明通过沉降管、排气管、进气管和中空细管，可在气体进入沉降管后沿着沉降管的管壁逐渐上升，在上升过程中杂质在自身重力作用从气体中分离出来，留下洁净的空气从中空细管进入气体分析仪器内，实现气体过滤，免去了滤芯结构，可实现长期稳定运行。

权利要求

1.一种用于分析仪器的重力过滤器，其特征在于：包括进气管、排气管、沉降管、中空细管、涡轮叶片、调节管和升降装置，所述进气管与排气管均水平设置，且排气管位于进气管下方，所述排气管一端安装有竖直设置的沉降管，所述进气管与沉降管下部连通，所述沉降管内套装有中空细管，中空细管顶部位于沉降管上部，中空细管底部穿过排气管与气体检测设备连通，中空细管上套设有可转动的涡轮叶片，且涡轮叶片与进气管对齐，所述中空细管顶部套装有调节管，沉降管内顶部设有带动调节管沿中空细管上下滑动的升降装置，所述升降装置包括环形气囊、支撑板和连接杆，支管与环形气囊连接，环形气囊的底部固定在沉降管上，环形气囊顶部设有支撑板，支撑板底面中部通过连接杆与调节管连接，所述进气管上设有与升降装置连接的支管，通过支管为升降装置提供驱动力。

2.根据权利要求1所述的用于分析仪器的重力过滤器，其特征在于：所述环形气囊上设有循环管，所述循环管上设有调压阀。

3.根据权利要求1所述的用于分析仪器的重力过滤器，其特征在于：所述沉降管的长度可根据处理气体的介质进行选取不同长度、直径的沉降管和中空细管。

4.根据权利要求1所述的用于分析仪器的重力过滤器，其特征在于：所述进气管的管径小于排气管的管径。

5.根据权利要求1所述的用于分析仪器的重力过滤器，其特征在于：所述沉降管的侧壁上沿长度方向加工有螺旋槽。

说明书

一种用于分析仪器的重力过滤器

技术领域

[0001] 本发明涉及过滤器技术领域，特别是涉及一种用于分析仪器的重力过滤器。

背景技术

[0002] 在气体分析技术领域中，气体过滤是非常重要的环节，气体过滤技术气体分析的重点，也是气体分析的难点，现在市面上的过滤器种类多，按滤芯分类，可分为金属烧结过滤器、纤维过滤器、膜式过滤器等，但上述过滤器均需要定期更换滤芯，尤其是工况条件较差时，过滤器的更换频率更高，造成气体分析的成本增加。现有技术中也有不需要更换滤芯的过滤器，其是利用重力来分离气体杂质的，但是现有不需要更换滤芯过滤器结构简单，不能适应复杂气体的检测环境，在遇到气体复杂的情况如气压不稳定，气体成分变化大的时候，其过滤效果不稳定。另外，有的气体介质中含水量较大，在遇到有水的情况，对过滤器的过滤效果也存在影响。为此，需要一种可适应复杂环境且不需更换滤芯的过滤器。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种用于分析仪器的重力过滤器，该重力过滤器可使用复杂的气体过滤，而且还不用更换滤芯。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0005] 一种用于分析仪器的重力过滤器，包括进气管、排气管、沉降管、中空细管、涡轮叶片、调节管和升降装置，所述进气管与排气管均水平设置，且排气管位于进气管下方，所述排气管一端安装有竖直设置的沉降管，所述进气管与沉降管下部连通，所述沉降管内套装有中空细管，中空细管顶部位于沉降管上部，中空细管底部穿过排气管与气体检测设备连通，中空细管上套设有可转动的涡轮叶片，且涡轮叶片与进气管对齐，所述中空细管顶部套装有调节管，沉降管内顶部设有带动调节管沿中空细管上下滑动的升降装置，所述进气管上设有与升降装置连接的支管，通过支管为升降装置提供驱动力。

[0006] 所述升降装置包括环形气囊、支撑板和连接杆，所述支管与环形气囊连接，环形气囊的底部固定在沉降管上，环形气囊顶部设有支撑板，支撑板底面中部通过连接杆与调节管连接。

[0007] 所述环形气囊上设有循环管，所述循环管上设有调压阀。

[0008] 所述沉降管的长度可根据处理气体的介质进行选取不同长度、直径的沉降管和中空细管。

[0009] 所述进气管的管径小于排气管的管径。

[0010] 所述沉降管的侧壁上沿长度方向加工有螺旋槽。

[0011] 本发明提供的用于分析仪器的重力过滤器具有的有益效果是：

[0012] （1）通过竖直设置沉降管与水平设置的排气管连接，并在沉降管底部设置与沉降管垂直的进气管，通过套装在沉降管内套装中空细管，可在气体进入沉降管后分成两路，一路向下管排出，另一部分沿着沉降管的管壁逐渐上升，在上升过程中颗粒物、油滴、水分子等在自身重力作用从气体中分离出来，留下洁净的空气从中空细管进入气体分析仪器内，实现气体过滤，而流入中空细管的气体在上升过程中逐渐得到过滤，免去了滤芯结构，可实现长期稳定运行；

[0013] （2）通过在中空细管上设置调节管，可在气体输送压力变大时利用升降装置提高调节管的高度，以增加过滤气体的行程，从而保证气体的过滤效率，有效避免了杂质进入气体分析仪器内；

[0014] （3）通过在中空细管上设置涡轮叶片，可在沉降管内产生涡流，用于提高气体内杂质的流动速度，从而提高杂质与气体的分离效率，以提高分离效果；

[0015] （4）通过在沉降管上加工螺旋槽，可在气体在沉降管内呈螺旋流动时，利用螺旋槽将旋转气流中的杂质从气体内分离出来，进一步提高了过滤效果；

[0016] （5）通过设置升降装置，利用环形气囊根据气体压力自动进行调整调节管的高度，可避免气体压力较高时，气体中的杂质向上流动，影响气体分析仪的检测结果。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

[0018] 图1为本发明实施例提供的结构示意图。

[0019] 附图标记：1、进气管；11、支管；2、排气管；3、沉降管；31、螺旋槽；4、中空细管；5、涡轮叶片；6、调节管；7、升降装置；71、环形气囊；72、支撑板；73、连接杆；74、调压阀。

具体实施方式

实施例

[0020] 如图1所示，本实施例提供的用于分析仪器的重力过滤器包括进气管1、排气管2、沉降管3、中空细管4、涡轮叶片5、调节管6和升降装置7，所述进气管1与排气管2均水平设置，且排气管2位于进气管1下方，所述排气管2一端安装有竖直设置的沉降管3，沉降管3竖直设置，可使气体中的杂质在自身重力的作用下沉积在沉降管3下部，并沿排气管2排出，所述进气管1与沉降管3下部连通，所述沉降管3内套装有中空细管4，中空细管4顶部位于沉降管3上部，中空细管4底部穿过排气管2与气体检测设备连通，气体在向上飘动时从中空细管4流入气体检测设备进行检测，中空细管4上套设有可转动的涡轮叶片5，且涡轮叶片5与进气管1对齐，涡轮叶片5在进气管1流入气体的推动下转动，用于带动气体在沉降管3内螺旋转动，气体中的杂质在自身重力的作用下沉积在成价格高下部，而洁净的气体在螺旋转动时缓慢上升，依靠重力对气体进行过滤，所述中空细管4顶部套装有调节管6，沉降管3内顶部设有带动调节管6沿中空细管4上下滑动的升降装置7，调节管6可升降可使用气体压力不稳定时及时提高中空细管4的进气高度，以避免气体压力过大造成涡轮叶片5转速增加而将杂质扬起造成杂质进入气体检测设备内，影响气体检测结果，所述进气管1上设有与升降装置7连接的支管11，通过支管11为升降装置7提供驱动力，所述升降装置7包括环形气囊71、支撑板72和连接杆73，所述支管11与环形气囊71连接，环形气囊71的底部固定在沉降管3上，环形气囊71顶部设有支撑板72，支撑板72底面中部通过连接杆73与调节管6连接，所述环形气囊71上设有循环管，所述循环管上设有调压阀74，调压阀74可调整环形气囊71的初始高度，使调节管6可根据气压变化实时调整，以适应复杂工矿的气体过滤。

[0021] 由于气体分析仪所分析的气体种类多，而且每种气体所在的工矿也不一样，为此，所述沉降管3的长度可根据处理气体的介质进行选取不同长度、直径的沉降管3和中空细管4。

[0022] 所述进气管1的管径小于排气管2的管径，以便于提高气体的流速，以便于推动涡轮叶片5转动，从而来保证气体杂质的分离效率。

[0023] 所述沉降管3的侧壁上沿长度方向加工有螺旋槽31，气体在涡流叶片的作用下沿沉降管3的长度方向螺旋上升，由于杂质的重量较重，在气体螺旋上升的过程中，杂质会优先进入螺旋槽31内，从而可快速的将杂质分离出来。

[0024] 本发明的使用方法是：

[0025] 使用时，通过进气管1输送待检测的气体，而待检测的气体中存在颗粒物、油滴等杂质，一部分气体进入沉降管3内，另一部分气体从支管11流向环形气囊71，此时调节调压阀74，环形气囊71内的气体缓慢流出，通过气体调节环形气囊71的高度，使其具有上升和下降的能力，以便于调整调节管6的高度。待分析的气体从进气管1送入沉降管3后，吹动涡轮叶片5，使涡轮叶片5旋转，在涡轮叶片5旋转的作用下带动气体呈螺旋状在沉降管3内流动，气体螺旋流动时，气体中的杂质在自身重力下下移，并从排气管2流出，洁净的气体沿沉降管3内壁缓慢上升，漫过调节管6从中空细管4进入气体分析仪器内进行检测。在气体压力增大时，流入环形气囊71内的空气增多，会带动环形气囊71膨胀，从而推动支撑板72上移，支撑板72上移时通过连接杆73带动调节管6上升，以应对气体压力过大增加了涡轮叶片5的流速，从而使气体中的杂质高度上升，造成杂质进入气体分析仪的问题，极大的提高了过滤器的过滤效率；在气体压力减小时，流入环形气囊71的空气减少，此时环形气囊71会收缩，从而支撑板72下移，支撑板72下移时通过连接杆73带动调节管6下移，以应当气压减小造成过滤的气体不能及时输送影响气体检测的结果。

[0026] 气体中的杂质在沉降的过程中，颗粒物受到的作用力为：

[0027]   （式1）

[0028] 其中：FA为颗粒物受到的总的作用力，Fb为颗粒物受到的向上的浮力，FD为向下的阻力，Fg为颗粒物自身的重力。

[0029] 式1用微分方程表示为：

[0030]     （式2）

[0031] 其中，CD为阻力系数，S为流体流动方向上的投影面积，ρ为流体密度，Vp为粒子体积，ρp为粒子密度，v为粒子相对于介质的速度，g为重力加速度。

[0032] 将颗粒物近似看作球形粒子，则有如下计算公式：

[0033] 球形颗粒物的体积近似于：

[0034]     （式3）

[0035] 球形颗粒物在流体流动方向上的投影面积近似于：

[0036]   （式4）

[0037] 将式（3）和式（4）代入式（2）可以得出：

[0038]   （式5）

[0039] 其中，CD为阻力系数，S为流体流动方向上的投影面积，ρ为流体密度，Vp为粒子体积，ρp为粒子密度，v为粒子相对于介质的速度，g为重力加速度。

[0040] 由此可见，当粒子达到平衡状态时，颗粒物有三种运动状态：

[0041] （1）

[0042] （2）

[0043] （3）

[0044] 第一种颗粒物悬浮于流体中，既不会沉降，也不会上升进入中空细管4，第二种状态下，颗粒物会慢慢下降到底部，被吹扫气带出，第三种状态下颗粒物会随着竖直中空管被带到待测气流路中。因此只要满足第二种条件，就能得到理想的过滤器变量参数，即：

[0045]

[0046] 在满足上述条件时，杂质颗粒粒子依靠自身重力下降，从而起到过滤作用。

[0047] 以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。