专利名称：多功能高负载气溶胶恒流采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采样设备，尤其涉及一种多功能高负载气溶胶恒流采样器，属于环保监测和疾病控制领域。
背景技术：
I、现有的气溶胶采样设备。代表型的采样系统，包括颗粒物切割器、过滤器(一般为石英滤膜)、吸附剂、抽气动力、流量计和流量调节装置。一个过滤器(如石英滤膜、四氟乙烯膜、乙酸、硝基纤维滤膜等材质)用于吸附空气中的颗粒物样品，气态物质等用聚氨基甲酸脂(PUF)、XAD-2等捕集。抽气动力使空气通过过滤器和吸附剂装置。在采集SVOC样品时，用滤膜采集颗粒态样品，用PUF、XAD-2等捕集气态样品，采样气路阻力约为15KPa以上，当用石英滤膜(或四氟乙烯膜)采集PMlO样品时气路阻力约为lOKPa，采集氟化物样品 时，用二张浸溃磷酸氢二钾的乙酸-硝酸纤维微孔滤膜(孔径约为5μπι)间隔串联组成一个过滤器，气路阻力约为12KPa以上。由于气路的阻力很大，为保证气体以一定的流量通过过滤器和吸附装置，现有技术是用一个真空泵为抽气动力，在抽气动力前加一个转子流量计和流量调节阀来进行采样。由于转子流量计一般是20°C、101. 325KPa状态下刻度的，而实际采样时环境的温度，大气压力和转子流量计前的过滤器的阻力是变化的，导致采样的工况流量和转子流量计指示的流量不一致。正确的方法是将工况的温度和压力记录下，再将转子流量计上指示的刻度流量值进行换算成实际的工况流量，然后调节转子流量计的刻度指示值至实际工况流量值。由于环境的温度、大气压力和过滤器的阻力都在随时变化，这就要求现场采样人员随时随变化调整转子流量计至实际工况流量值。这个工作在现场很麻烦，费事费力，效果还不好，导致采样误差大，且现场操作人员不易说明白。由于同一个颗粒物切割器，在不同的流量下所采集到的颗粒物样品的粒径大小是不一样的，当偏离规定的采样流量值时，将造成所采集的样品粒径偏离目标，失去真实性。2、用户在采集TSP/PM1(i/PM5/PM2.5/PM1/微生物/氟化物/SVOC/油烟等气溶胶样品时，需要多台不同用途的采样器。如用16. 7L/min的采样流量采集PM1(I/PM2.5的样品，用28L/min的采样流量采集PM3.5样品，用烟尘采样器采集油烟样品，这就需购买多台采样器，造成采购费用大，储存保存的房间多，浪费资源和资金及人力，并且仪器的质量也不能满足要求。3、现有的过滤器和颗粒物切割器是串接在一起的，每次装卸取下费事费力，也容易损坏切割器，且密封效果不好。4、在采集SVOC样品时，要求过滤器中的材料用不锈钢、四氟乙烯，阳极氧化铝材等不吸附气体的材料制作。现有的滤膜托用不锈钢丝网制作。滤网的四周被夹持在铝制的支撑架上，在结构上造成滤膜的固定周边与滤膜托的顶面不在一个平面上，容易造成滤膜样品取下困难或破损。5、现在的PMltl切割器的喷嘴体和冲击板在结构设计不合理，导致切割器内喷嘴体的喷嘴与冲击板之间的气体流场不均，造成切割效率不佳。
实用新型内容针对现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种多功能高负载气溶胶恒流采样器，具有多项不同的用途，当选用不同的切割器时，分别可采集TSP/PmicZPM5A3M3VPM2VPM1/等颗粒物/微生物样品及SVOC/氟化物/油烟等气溶胶样品和气体样品。为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是，一种多功能高负载气溶胶恒流采样器，包括切割器、过滤器和抽气动力，其还包括滤膜夹、锁紧装置、压力传感器、温度传感器、大气压力传感器、环境温度传感器、单片机、打印机、键盘、显示器、抽气动力出气嘴、气体缓冲器、用于测量经过过滤器的气体流量的流量传感器，切割器位于滤膜夹的前端、滤膜夹固定在过滤器之中，锁紧装置固定在过滤器的外壳上，锁紧装置位于过滤器的下方，过滤器的出气口与流量传感器的进气口相接，在流量传感器进气口前与过滤器的出气 口之间的管路中接有压力传感器和温度传感器均与单片机电联接；所述气体缓冲器的一端气嘴位于抽气动力的进气口的前端，通过管路与抽气动力密封连接，另一端气嘴通过管路与流量传感器的出气口密封连接；所述大气压力传感器、环境温度传感器与单片机电联接；所述显示器、键盘和打印机分别与单片机电联接；所述流量传感器和抽气动力与单片机电联接。优化的，上述多功能高负载气溶胶恒流采样器，其切割器为冲击式切割器或旋风式切割器。优化的，上述多功能高负载气溶胶恒流采样器，其冲击式切割器内设有喷嘴体，喷嘴体下方设有冲击板，冲击板上设有通气孔，喷嘴体与冲击板在结构上平行安装在同轴的腔体内，喷嘴体上设有若干喷嘴，任一喷嘴与冲击板上的通气孔的轴向投影互不重叠，通气孔的形状为圆形、矩形或长圆形。优化的，上述多功能高负载气溶胶恒流采样器，其喷嘴体上设有I 2000个相同直径的圆孔喷嘴，圆孔喷嘴在以喷嘴体的纵轴线为圆心的圆周上均匀分布，圆孔喷嘴的直径在50μπι和30mm之间；所述冲击板上沿喷嘴体上的喷嘴在冲击板上的轴向投影位置的内、外侧开设两个以上的通气孔，冲击板上内外两侧通气孔的面积相等。优化的，上述多功能高负载气溶胶恒流采样器，其喷嘴体上开有I 2000个矩形孔喷嘴或长圆形孔喷嘴，喷嘴在喷嘴体上对称分布；所述冲击板上设有两个以上的矩形通气孔或长圆形通气孔。优化的，上述多功能高负载气溶胶恒流采样器，其过滤器包括连接体、顶盘、密封圈、过渡体、座体、紧固盖、底板、导向柱、滑套，底板上设有导向柱，导向柱和座体之间设有滑套，座体上设有过渡体，座体和过渡体之间设有滤膜夹，过渡体上设有密封圈,连接体和顶盘位于过滤器的上部，紧固盖位于过滤器的下部。优化的，上述多功能高负载气溶胶恒流采样器，其滤膜夹由压紧环、支撑架、滤膜、滤膜托组成，支撑架内设有滤膜托，滤膜托上设有滤膜，滤膜上方设有压紧环，压紧环和支撑架的侧边分别设有密封垫II和密封垫I。优化的，上述多功能高负载气溶胶恒流采样器，其滤膜托采用不锈钢灌板制成，滤膜托上设有若干直径相同的小孔。[0016]本实用新型其有以下的有益效果与以往的技术相比，本实用新型的单片机自动控制抽气泵的转速来使实际的采样流量等于设定的采样流量，实现恒流量采样的目的，采样误差�。唤谠剂俗试春妥式鸺叭肆Γ⑶姨岣吡艘瞧鞯闹柿浚煌ü糇爸每梢允构似骱颓懈钇鞯淖靶度∠率∈笔×Γ庋筒蝗菀姿鸹登懈钇鳎颐芊庑Ч浅：茫宦四さ墓潭ㄖ鼙哂肼四ね械亩ッ嬖谝桓銎矫嫔希奖懵四ぱ啡∠拢慌缱焯搴统寤靼宓慕峁股杓坪侠恚懈钇髂谂缱焯宓呐缱煊氤寤靼逯涞钠辶鞒【龋岣吡饲懈钚省�
以下结合附图
及其实施例对本实用新型进一步详细说明；图I是本实用新型的整体结构示意图；图2是本实用新型的过滤器在锁紧装置放松状态下的剖视图；·图3是图2中滤膜夹的局部放大图；图4是本实用新型的过滤器在锁紧装置在工作状态下的剖视图；图5是本实用新型的实施例I的带圆孔喷嘴的喷嘴体结构示意图；图6是本实用新型的实施例I的冲击板结构示意图；图7是本实用新型的实施例2的带长圆孔喷嘴的喷嘴体结构示意图；图8是本实用新型的实施例2的冲击板结构示意图；图9是本实用新型的滤膜托的结构示意图。
具体实施方式
实施例I如图I所示，本实用新型为一种多功能高负载气溶胶恒流采样器，包括切割器I、过滤器5和抽气动力16，其还包括滤膜夹4、锁紧装置6、压力传感器7、温度传感器8、大气压力传感器9、环境温度传感器10、单片机11、打印机12、键盘13、显示器14、抽气动力出气嘴15、气体缓冲器17、用于测量经过过滤器的气体流量的流量传感器18，切割器I位于滤膜夹4的前端、滤膜夹4固定在过滤器5之中，锁紧装置6固定在过滤器5的外壳上，锁紧装置6位于过滤器5的下方，过滤器5的出气口与流量传感器18的进气口相接，在流量传感器18进气口前与过滤器5的出气口之间的管路中接有压力传感器7和温度传感器8均与单片机11电联接；所述气体缓冲器17的一端气嘴位于抽气动力16的进气口的前端，通过管路与抽气动力16密封连接，另一端气嘴通过管路与流量传感器18的出气口密封连接；所述大气压力传感器9、环境温度传感器10与单片机11电联接，用于测量经过流量传感器的气体压力和温度并将测量的数据至单片机；所述显示器14、键盘13和打印机12分别与单片机11电联接；所述流量传感器18和抽气动力16与单片机11电联接。抽气动力可以为抽气泵，气体经过切割器、过滤器、流量传感器、气体缓冲器、抽气动力后，被排至大气。需要采集的样品被过滤器中的滤膜采集。切割器为冲击式切割器，所述的切割器，其采样流程范围一般在(O. l_100)L/min之间，也可以大于100L/min，以满足用不同流量的切割器采集TSP/PM10/PM5/PM2.5/PM1/PM3.5 等颗粒物样品。如图5和图6所不，冲击式切割器I内设有喷嘴体2，喷嘴体2下方设有冲击板3,喷嘴体与冲击板在结构上平行安装在同轴的腔体内，喷嘴体上设有若干喷嘴，冲击板3上设有通气孔，任一喷嘴与冲击板上的通气孔的轴向投影互不重叠，通气孔的形状为圆形、矩形或长圆形。根据喷嘴体2和冲击板3结构的不同和不同的采样流量，可设计PM1(i/PM5/PM2^PM1等不同粒径的切割器。如图5所示，喷嘴体2上的喷嘴数量及直径或面积，根据喷嘴喷流的雷诺数在(500 3000)之间为最佳选择。喷嘴体2上设有I 2000个相同直径的圆孔喷嘴，圆孔喷嘴在以喷嘴体的纵轴线为圆心的圆周上均勻分布，圆孔喷嘴的直径在50 μ m和30mm之间，其中A为圆形嗔嘴，B为定位孔；如图6所不，所述冲击板3上沿嗔嘴体上的嗔嘴在冲击板上的轴向投影位置的内、外侧开设两个以上的通气孔，冲击板上内外两侧通气孔的面积相等，以保持从喷嘴中喷出的气体，在喷嘴与冲击板顶面之间的气体流场均匀分布，不偏向内、夕卜任一侧的通气孔，C为内通气孔，4个外通气孔D，内通气孔与外通气孔的面积应相等，E为定位孔。如图2和图4所示，过滤器5包括连接体19、顶盘20、密封圈21、过渡体22、座体23、紧固盖24、底板28、导向柱27、滑套26，底板28上设有导向柱27，导向柱27和座体23之间设有滑套26，座体23上设有过渡体22，座体23和过渡体22之间设有滤膜夹4，过渡体22上设有密封圈21，连接体19和顶盘20位于过滤器5的上部，紧固盖24位于过滤器5的下部。如图3所示，滤膜夹4由压紧环30、支撑架31、滤膜32、滤膜托33组成，支撑架31内设有滤膜托33，滤膜托33上设有滤膜32，滤膜32上方设有压紧环30，压紧环30和支撑架31的侧边分别设有密封垫1129和密封垫I 34，密封垫2911和密封垫I 34用于滤膜夹4的端面密封，被固定安装在过滤器5中。如图9所示，滤膜托33采用不锈钢灌板制成，滤膜托33上设有若干直径相同的小孔。其厚度一般为O. 05 2mm之间，在这个圆片上设计了 N个直径相同的小孔，孔径一般选择在直径O. I 5mm之间，其加工方法可用冲孔、激光加工或腐蚀的方法获得。采样前，锁紧装置6放松，如图2所示，先将滤膜夹4放入过滤器5中座体23内的密封垫I 34之上，再将过渡体22压放在滤膜夹4上，通过锁紧装置将气路封闭联接好，用户通过键盘设定采样流量、采样时间等数据。采样时，将锁紧装置6操作至如图4所示位置，此时，座体23随锁紧装置6的手柄上提从而向上移动，锁紧装置6自锁后，过渡体22与联接体19两接触面通过密封圈21联接密封，过渡体22与滤膜夹4的接触面之间通过密封垫29密封，保证了滤膜夹4在过滤器5中密封；按启动键后，仪器开始工作。大气压力传感器，环境温度传感器将测得数据至单片机。工作时，在单片机11的控制下，根据空气动力学原理，气体经过PM2.5切割器I中的喷嘴体2后，大于2. 5 μ m的颗粒物被撞击到冲击板3上，PM2 5的颗粒随气体通过冲击板3的通气孔随气流流出，被留在过滤器5中的滤膜32上，剩余气体经流量传感器18、缓冲器17、抽气动力16、抽气动力排气嘴15被排至大气。压力传感器、温度传感器、流量传感器将测量的信号至单片机11，经单片机11计算出流过流量传感器的流量值。并与设定的采样流量比较。当单片机11检测到经过流量传感器18的采样流量小于设定的采样流量时，单片机11控制抽气动力16增加转速，使实际的采样流量达到设定的采样流量，且维持恒流量采样；反之，单片机11控制抽气动力16减少转速，使实际的采样流量达到设定的采样流量，且维持恒流量采样，从而实现恒流量采样的目的。采样结束后，将锁紧装置6放松，如图2所示，座体23随锁紧装置6的手柄下压向下移动，使过渡体22与连接体19两接触面分离后，将过渡体22取下，最后将滤膜夹4从过滤器5内取出放入样品盒内，送试验室分析。实施例2如图7和图8所示，本实施例与实施例I中相同的部分不再累述，区别在于喷嘴体上开有I 2000个长圆形孔喷嘴，喷嘴在喷嘴体上对称分布，F为喷嘴，G为定位孔；所述冲击板上设有两个以上的长圆形通气孔，两个通气孔H对称排列在冲击板上，能将通过图7中的喷嘴F后的气体的流场保持均衡的通过冲击板，K为定位孔。本实用新型的单片机自动控制抽气泵的转速来使实际的采样流量等于设定的采样流量，实现恒流量采样的目的，采样误差�。唤谠剂俗试春妥式鸺叭肆Γ⑶姨岣吡艘瞧� 的质量；通过锁紧装置可以使过滤器和切割器的装卸取下省时省力，这样就不容易损坏切割器，且密封效果非�：茫宦四さ墓潭ㄖ鼙哂肼四ね械亩ッ嬖谝桓銎矫嫔希奖懵四ぱ啡∠拢慌缱焯搴统寤靼宓慕峁股杓坪侠恚懈钇髂谂缱焯宓呐缱煊氤寤靼逯涞钠辶鞒【龋岣吡饲懈钚�。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种多功能高负载气溶胶恒流采样器，包括切割器、过滤器和抽气动力，其特征在于还包括滤膜夹、锁紧装置、压力传感器、温度传感器、大气压力传感器、环境温度传感器、单片机、打印机、键盘、显示器、抽气动力出气嘴、气体缓冲器、用于测量经过过滤器的气体流量的流量传感器，切割器位于滤膜夹的前端、滤膜夹固定在过滤器之中，锁紧装置固定在过滤器的外壳上，锁紧装置位于过滤器的下方，过滤器的出气口与流量传感器的进气口相接，在流量传感器进气口前与过滤器的出气口之间的管路中接有压力传感器和温度传感器均与单片机电联接；所述气体缓冲 器的一端气嘴位于抽气动力的进气口的前端，通过管路与抽气动力密封连接，另一端气嘴通过管路与流量传感器的出气口密封连接；所述大气压力传感器、环境温度传感器与单片机电联接；所述显示器、键盘和打印机分别与单片机电联接；所述流量传感器和抽气动力与单片机电联接。
2.根据权利要求I所述的多功能高负载气溶胶恒流采样器，其特征在于所述切割器为冲击式切割器或旋风式切割器。
3.根据权利要求2所述的多功能高负载气溶胶恒流采样器，其特征在于所述冲击式切割器内设有喷嘴体，喷嘴体下方设有冲击板，冲击板上设有通气孔，喷嘴体与冲击板在结构上平行安装在同轴的腔体内，喷嘴体上设有若干喷嘴，任一喷嘴与冲击板上的通气孔的轴向投影互不重叠，通气孔的形状为圆形、矩形或长圆形。
4.根据权利要求3所述的多功能高负载气溶胶恒流采样器，其特征在于所述喷嘴体上设有I 2000个相同直径的圆孔喷嘴，圆孔喷嘴在以喷嘴体的纵轴线为圆心的圆周上均匀分布，圆孔喷嘴的直径在50 μ m和30mm之间；所述冲击板上沿喷嘴体上的喷嘴在冲击板上的轴向投影位置的内、外侧开设两个以上的通气孔，冲击板上内外两侧通气孔的面积相坐寸ο
5.根据权利要求3所述的多功能高负载气溶胶恒流采样器，其特征在于所述喷嘴体上开有I 2000个矩形孔喷嘴或长圆形孔喷嘴，喷嘴在喷嘴体上对称分布；所述冲击板上设有两个以上的矩形通气孔或长圆形通气孔。
6.根据权利要求I所述的多功能高负载气溶胶恒流采样器，其特征在于所述过滤器包括连接体、顶盘、密封圈、过渡体、座体、紧固盖、底板、导向柱、滑套，底板上设有导向柱，导向柱和座体之间设有滑套,座体上设有过渡体,座体和过渡体之间设有滤膜夹,过渡体上设有密封圈，连接体和顶盘位于过滤器的上部，紧固盖位于过滤器的下部。
7.根据权利要求6所述的多功能高负载气溶胶恒流采样器，其特征在于所述滤膜夹由压紧环、支撑架、滤膜、滤膜托组成，支撑架内设有滤膜托，滤膜托上设有滤膜，滤膜上方设有压紧环，压紧环和支撑架的侧边分别设有密封垫II和密封垫I。
8.根据权利要求7所述的多功能高负载气溶胶恒流采样器，其特征在于所述滤膜托采用不锈钢灌板制成，滤膜托上设有若干直径相同的小孔。
专利摘要本实用新型公开了一种多功能高负载气溶胶恒流采样器，包括切割器、过滤器和抽气动力，其还包括滤膜夹、锁紧装置、压力传感器、温度传感器、大气压力传感器、环境温度传感器、单片机、打印机、用于测量经过过滤器的气体流量的流量传感器，切割器位于滤膜夹的前端、滤膜夹固定在过滤器之中，锁紧装置固定在过滤器的外壳上，锁紧装置位于过滤器的下方，过滤器的出气口与流量传感器的进气口相接。本实用新型的单片机自动控制抽气泵的转速来使实际的采样流量等于设定的采样流量，实现恒流量采样的目的，采样误差�。唤谠剂俗试春妥式鸺叭肆Γ⑻岣吡艘瞧鞯闹柿浚煌ü糇爸每梢允构似骱颓懈钇鞯淖靶度∠率∈笔×Γ灰姿鸹登懈钇鳎颐芊庑Ч浅：�。
文档编号G01N1/24GK202770678SQ20122021625
公开日2013年3月6日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者王鹏 申请人:青岛恒远检测技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
