採樣泵的恆流量控制裝置的製作方法

2023-08-05 07:10:36

專利名稱：採樣泵的恆流量控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種環境監測用採樣泵(器)的流量自動控制裝置。
目前國內生產的各種流量規格的可攜式採樣泵(器)均不具有流量自動控制功能，此缺陷會引起以下兩個問題1.總採氣量不準。因為總採氣量的計算式為V＝Qt。式中Q－單位時間內採氣體積，即體積流量，升／分；t－總採樣時間，分。隨著被採集物(如粉塵)在濾料上的積累，抽氣阻力不斷上升，電動機轉速因負載增加而降低，致使採氣流量下降，Q值不能保持在所要求的範圍內，因此，總採氣量的計算值與實際值之間必然出現誤差。補救辦法是取採樣流量初始讀數與終止讀數的算術均值。這樣處理的結果不僅給採樣工作帶來諸多不便，而且不可避免的會引入誤差；2.不能用來採集可吸入性粉塵或呼吸性粉塵。因為在這種情況下需要在採樣頭上附加粉塵粒徑分級器，以期將總粉塵分級，這就要求含塵氣體流速恆定，最大變化幅度≤5％，超出此範圍將導致分級結果無意義。
有些產品的設計試圖採用電動機穩速或穩定電樞電壓的措施來解決採樣泵的恆流量控制問題，但是，穩速不能恆流。這是因為泵的吸入口位於阻力(採樣頭)之後，即處在負壓下，隨著抽氣阻力的升高，空氣的密度也逐漸減小。在這種情況下即使控制了電動機的轉速恆定，也只能保持泵在單位時間內的抽氣次數和吸入或排出的幾何容積不變，但實際的抽氣量較之常壓下已有相當差異，尤其在採用薄膜泵結構時，膜片在負壓下還會發生變形，更不能保持常壓下的抽氣量。
國外雖有帶流量控制的採樣泵，但多用於個體採樣，最大流量不超過4.5升／分。在環境監測常用範圍(5～80升／分)內的恆流量採樣泵(器)，國內外均未見報導(「查新證明」附後)。
由此可見，採樣泵(器)的恆流量控制裝置，是解決現代環境監測和勞動保護檢測的關鍵技術之一。
本實用新型的目的是提供一種由直流永磁式電動機拖動的採樣泵的恆流量控制裝置，所採取的控制策略是隨著抽氣阻力的增加，電動機的轉速和轉矩也隨之增加，從而保持實際抽氣量在額定值的允許變化範圍內。
本實用新型的標貫錘具作業停放架是由一個平置的U形鋼板環，側端連接一個帶有斜杆支撐的立板以及通過螺栓與立板連接的安裝板組成。U形鋼板的前部上翹約40°。
附圖的圖面說明如下

圖1為本實用新型車裝鑽機結構及標貫錘具永久停放架和標貫錘具作業停放架安裝位置示意圖。
圖2為標貫錘具永久停放架的結構及安裝方式示意圖。
圖3為標貫錘具作業停放架裝配結構主視圖。
圖4為標貫錘具作業停放架結構俯視圖。
圖5為圖3的A－A剖面視圖。
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行描述。
附圖1給出本標貫錘具永久停放架1和作業停放架2的安裝位置。永久停放架1安裝在鑽機車體尾部
形橫梁的右端。作業停放架2安裝在直立塔架左側3.2m高處橫拉杆上。
附圖2給出了標貫錘具永久停放架的具體實施結構和安裝方式。上架板3為活動板，通過一轉軸向上可轉動180°，並有一長條形缺口，缺口外沿有三角形防脫擋卡。立板3為連接板，頂端與其垂直焊接一長條形鋼板，長條形鋼板下端加焊兩根φ14的鋼筋以便插入車體
形橫梁上的兩個穿孔內，其作用是使本停放架可方便安裝和取下。下架板5中間有一圓孔，從式中不難看出，欲使轉速對於負載的敏感度最低(即具有不變性)，電壓與電流的反饋比應等於A(s)≠β(s)，且儘可能接近Ra＋LaS之值，使［Ra＋La－A(s)≠β(s)］最小。
3)按上述原則設計的控制系統，屬於轉速對於負載轉矩具有不變性的範疇，仍為穩速控制，故必須在此基礎上附加按上升的阻力值提高轉速、轉矩的給定分量，構成增速控制系統，向電動機增供的這部分能量，恰用來彌補氣體狀態變化而導致實際流量不足的部分，實現增速的方法是在上述原則的基礎上，增加β(s)中的正反饋量，使得式(6)中的分子項在負載轉矩T1增加時出現正的增量，作為增速之用，具體實現措施是選取合適的Rs值。根據圖2的電路原理和推導出的方框圖(圖3)，選取Rs的步驟分兩步第一步，按轉速對負載不變原則計算Rs的理論值，過程如下∵A(s)＝ ((Rf+Zf)×270)/(R2≠Rf) ，β(s)＝ (R2≠Rs)/270 ，∴A(s)≠β(s)＝Ra＋Rs＋SLa，略去La值，則Rs＝ (Ra≠Rf)/(2f) ，按計算的理論值取精密電阻的標準值；第二步，在此基礎上再提高一檔取值，R＝0.2Ω。
例本實用新型的實施方案中有一組參數為Zf＝5600Ω，Rf＝75Ω，Ra＝10Ω，則Rs＝ (10×75)/5600 ＝0.13Ω，取標準值0.15Ω，再提高一檔，取0.2Ω，Rs選定後，正反饋作用不可能恰到好處，須由平衡正負反饋作用和給定作用的電位器2來調整。
附圖1--3符號說明1┄外加電源，Vin2┄電樞電流，Ia3┄電樞等效電阻，Ra4┄電樞等效電感，La5┄直流恆磁式電動機，6┄電樞端電壓，Vg7┄電動機電磁轉矩，Tg8┄電動機負載轉矩，T19┄電動機轉動部分慣性轉矩，Tj10┄電動機摩擦力矩，Tf11┄EFM反饋阻抗網絡，Zf12┄EMF反饋反壓比電阻，Rf13┄電樞電流取樣電阻，Rs14┄輸入電阻，27015┄正反饋量調節電位器，R216┄給定電位器，Ri17┄限流電阻，R18┄基極電阻，27019┄偏置電阻，2.2K20┄功率器件21┄主電路電流，Ⅰ22┄比較放大器，K223┄EMF反饋電壓，V24┄給定電壓，Ui25┄調節環節傳遞函數，A(s)＝(Rf＋Zf)270／R2Rf26┄電機電樞等效傳遞函數，1／Ra＋SLa27┄電動機轉矩常數，Km28┄轉動慣量，1／J1S＋D29┄泵體轉動慣量，1／J2S＋B30┄電動機反電勢係數，Ke31┄正反饋環節傳遞函數，β(s)＝R2≠Rs／270
權利要求1.本實用新型涉及一種環境監測用的、由直流恆激磁電動機拖動的採樣泵恆流量控制裝置，其特徵是利用電樞電壓負反饋和負載電流正反饋構成以流量為測控參數、抽氣阻力為擾動量的速度隨動控制系統。
2.根據權利要求1所述裝置，其特徵是由負載電流取樣電阻取出的正反饋信號和正反饋強度調節電位器的合理匹配，使得控制電路的輸出在抽氣阻力變化時不斷改變向電動機饋送的電能，使轉速和轉矩做相應的調整，以保持實際採氣量基本不變(控制精度為±5％)。
3.根據權利要求1所述裝置，其特徵是負載電流取樣電阻是纏繞在電動機外殼上的、具有正溫度係數的電阻絲，用作溫度補償。
4.根據權利要求1所述裝置，其特徵是通過改變採樣泵拖動電動機的轉速實現採樣流量的自動控制。
專利摘要本實用新型涉及一種環境監測或勞動衛生檢測用採樣泵(器)的流量自動控制裝置。其技術特徵是利用電樞電壓負反饋和電流正反饋構成以採樣流量為控制參數的速度隨動系統，當抽氣阻力在規定的範圍內變化時，該裝置能夠自動地保持採樣流量瞬時變化不超過設定值的±5％。可作為呼吸性粉塵採樣器的核心部分，也是提高現行的普通採樣器採樣精度的有效途徑。將該裝置串接於普通採樣器的直流供電裝置(或電池)與直流恆激磁電動機之間，即可使之成為恆流量採樣器。
文檔編號G05D7/06GK2129427SQ9220008
公開日1993年4月7日 申請日期1992年1月9日 優先權日1992年1月9日
發明者呂武軒, 王志民, 楊薇, 儲豔傑 申請人:勞動部勞動保護科學研究所