[發明專利]用于大型噴霧場激光粒度儀的光路切換裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201610177369.9
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105865989B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 張大林;邊嘉偉;孫汝雷;巫英偉;田文喜;蘇光輝;秋穗正
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及噴霧頭霧化性能評價領域，屬于對大流量、大覆蓋噴霧場液滴顆粒度測量相關技術設備，與噴霧激光粒度儀配合使用，具體涉及一種用于大型噴霧場激光粒度儀的光路切換裝置及使用方法。

背景技術

噴霧液滴的直徑大小，即液滴粒度，表征噴霧頭霧化工質的能力，是用于評價噴霧頭霧化效果的關鍵性指標之一。在噴霧頭的設計研發及技術驗證過程中，需要通過試驗測試的方法對噴霧形成的霧化液滴顆粒度進行實地測量，以驗證噴霧頭的技術特性。使用激光粒度儀進行粒度分布測量是目前常用的測量方法。激光粒度儀根據光的散射原理工作，平行光束穿過大小不同的顆粒，光束經過大顆粒的散射角較小，經過小顆粒的散射角較大，散射后的光束經過透鏡折射到光電探測器上，不同大小顆粒的散射光投射到光電探測器的不同位置處，進而即可得到不同尺寸顆粒散射圖數值，再由此確定待測區域內顆粒粒徑范圍及分布情況。對于日常用到小流量壓力噴嘴，噴霧激光粒度儀具有較好的適用性。

在實際試驗生產實踐中發現，針對大流量、大覆蓋的以核電廠安全殼噴霧頭及穩壓器噴霧頭為代表的大型噴淋場噴霧頭，噴淋覆蓋范圍直徑可達五米及以上，而且液滴濃度較高，使激光粒度儀的使用具有一定的局限性。首先，噴霧激光粒度儀在測試之前需要調整測試背景至適當的值才能進行樣品測量，對于大流量噴霧頭測試，自系統開啟至形成穩定的噴淋場需要一定的時間，為測試帶來很多不便，每調節一次工況均需要將整個系統關閉，重新調節測試背景無誤后，再將系統啟動調節噴霧頭流量至需要測試的工況。使每個工況的調節及測試時間長，效率低。同時由于背景測試與樣品測試之間間隔時間較長，無法保證測量時的背景穩定不變，即可能會引入測量誤差。另一方面大流量噴霧頭的流量密度比較高，液滴非常密集，使激光衰減程度過高，激光接收端接收到的光信號較微弱，導致測量不準確。所以激光粒度儀不適合直接用于大型噴霧場的液滴粒度測試，要使激光粒度儀能夠適用于大型噴霧場的粒度測量需要添加適當的附加裝置，使儀器工作在合適的測試條件下。

目前尚未有以激光粒度儀為測試主體的測試系統能夠滿足高流量、大覆蓋面的大型噴霧場的測試需求。

例如，中國專利104865171A公開了一種噴頭霧化三維液滴粒徑譜動態測試系統及其使用方法。系統通過在框式試驗臺架的兩側壁各安裝一個引導移動裝置，以及電動螺旋升降機和行程開關，在側壁外側設計一刻度尺，電動螺旋升降機絲桿部分配置一個兩端安裝圓柱型導軌的橫梁，并設計激光束擋板機構和回水循環收集系統。該發明確保激光粒度儀能測量噴頭噴施液滴的完整動態霧化過程，保證激光粒度儀對液滴粒徑測試結果的可靠性。但是大型噴霧場激光粒度測試中需要解決液滴濃度過高及背景測量與樣品測量快速切換的問題，該項發明并未涉及這些問題，因此該測試系統不適用大型噴霧場的激光粒度測量。

又如，中國專利201410034846.7涉及一種噴嘴氣霧特性的測試裝置，包括測試裝置箱體，噴嘴，測試平臺系統，氣路和水路系統，以及激光成像系統。本裝置用來測試不同噴嘴在不同氣壓水壓下，不同噴射高度下的液滴粒徑，液滴速度，不同位置處的水流密度，液滴粒徑分布等氣霧特性。但是該發明測試區域采用封閉式結構，不能進行大型噴霧場的噴霧特性測試，也無法解決液滴濃度過高及背景測量與樣品測量快速切換的問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的缺點，解決實際問題，提供了一種用于大型噴霧場激光粒度儀的光路切換裝置及使用方法，本發明解決了大型噴霧場液滴濃度過高及背景測量與樣品測量快速切換的問題，實現了大型噴霧場液滴粒度的快速連續可靠測量；裝置結構簡單可靠，易于調節，切實有效，有效增強了激光粒度儀在大型噴霧場粒度測量中的適用性、易用性和準確性。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于大型噴霧場激光粒度儀的光路切換裝置，包括轉動中軸3，轉動中軸3兩端轉動設置在基座立柱1上，且兩端還分別轉動設置有光路對中器5和對位的光路對中器11，光路對中器5和對位的光路對中器11上端開有通光孔13；轉動中軸3上通過遮光套筒立柱8固定設置有隨轉動中軸3一同轉動的一體式遮光套筒4和分離式遮光套筒7，所述一體式遮光套筒4和分離式遮光套筒7間互成預設角度；還包括激光粒度儀發射極12和激光粒度儀接收極6。

所述分離式遮光套筒7中間間隔位置處管外徑設計了末端錐度14，靠近邊緣部分壁厚逐漸增厚使端面傾斜，內徑保持不變。

所述一體式遮光套筒4和分離式遮光套筒7內表面均涂以黑色吸光涂層，減少不必要的光線反射。