一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，包括控制器、顆粒物再懸浮箱、切割器、送樣氣路和采樣氣路；所述控制器控制采樣泵進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、起停來控制兩路獨(dú)立的采樣氣路通斷，并保持采樣流量的穩(wěn)定，所述控制器控制送樣泵，通過送樣氣路將送樣瓶中的送樣氣體吹入顆粒再懸浮箱；所述切割器位于顆粒物再懸浮箱下方。本結(jié)構(gòu)的非在線大氣顆粒物分級采集裝置具有如下優(yōu)點：（1）本實用新型在滿足懸浮時間的前提下，體積緊湊、自動化性能優(yōu)越；（2）本實用新型的再懸浮腔底盤可升降，便于切割器的膜片更換和切割器清洗；（3）本實用新型的采樣氣路由流量控制模塊精確控制。
【專利說明】一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種采集裝置，尤其涉及大氣環(huán)境領(lǐng)域中開放源樣品實驗室研宄的粒徑分級采集的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣環(huán)境對人們的生活及健康有著至關(guān)重要的影響，因此對于大氣環(huán)境中的顆粒物的監(jiān)測也尤為重要。目前，一般認(rèn)定大氣環(huán)境中顆粒物的粒徑段為:總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物及呼吸性顆粒物，總懸浮顆粒物即TSP(Total Suspended Particulate)，其動力學(xué)粒徑為100 μ m以內(nèi)，可吸入顆粒物的動力學(xué)粒徑為10 μ m以內(nèi)，用PMlO (Particleswith Diameters of 1um or less)表示，呼吸性顆粒物的動力學(xué)粒徑在5μηι以內(nèi)，可分別用ΡΜ5、ΡΜ2.5及PMl表示?，F(xiàn)實中不僅限于對單個粒徑段的監(jiān)測和研宄，還要同時獲得所有粒徑段的顆粒物的數(shù)據(jù)，以研宄它們的分散性和組分特性，來區(qū)別這些顆粒污染物的來源及對人體可能造成的危害。
[0003]顆粒物污染是我國大氣污染研宄和控制的重點。顆粒物研宄一部分屬于現(xiàn)場實驗，另一部分屬于實驗室基礎(chǔ)性研宄，如無組織揚(yáng)塵源顆粒的粒徑分布與成分譜研宄。目前實驗室基礎(chǔ)性研宄對還原現(xiàn)場的方法多采用手工揚(yáng)塵或者使用整個房屋還原現(xiàn)場，但上述兩種方式不僅效果不好，費(fèi)時費(fèi)力且占用大量人力物力。當(dāng)前實驗室基礎(chǔ)性研宄中需要擁有一套顆粒物再懸浮和檢測系統(tǒng)，即在實驗室穩(wěn)定發(fā)生一定范圍質(zhì)量濃度和粒徑分布的多分散粉塵顆粒物，并進(jìn)行檢測。
[0004]環(huán)境空氣中顆粒物的來源復(fù)雜，無組織、無規(guī)則排放的開放源對于環(huán)境空氣中的顆粒物有很大的貢獻(xiàn)，而對開放源顆粒物進(jìn)行采樣則是研宄開放源的第一步手段。目前在實驗室基礎(chǔ)性研宄中進(jìn)行源成分譜分析的設(shè)備多不能進(jìn)行多種粒徑顆粒物的同時采集。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是解決實驗室基礎(chǔ)性研宄中采集的問題，提供一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，可以對開放源樣品進(jìn)行非在線的粒徑分級二次采集，為后續(xù)實現(xiàn)不同粒徑源成分譜分析提供二次樣品。
[0006]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，包括控制器、顆粒物再懸浮箱、切割器、送樣氣路和采樣氣路；所述控制器控制采樣泵進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、起停來控制兩路獨(dú)立的采樣氣路通斷，并保持采樣流量的穩(wěn)定，所述控制器控制送樣泵，通過送樣氣路將送樣瓶中的送樣氣體吹入顆粒再懸浮箱；所述切割器位于顆粒物再懸浮箱下方。
[0007]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，顆粒物再懸浮箱包括再懸浮腔、升降底盤和支撐架，所述再懸浮箱下部固接支撐架，所述升降底盤上固接有若干切割器，所述升降底盤連接絲桿，其底端通過聯(lián)軸器與控制電機(jī)連接。
[0008]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，采樣氣路包括采樣泵和循環(huán)氣路，所述循環(huán)氣路將采樣泵、顆粒物再懸浮箱、切割器和控制器串接。
[0009]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，采樣氣路還包括濾水分離器，位于切割器和控制器之間的循環(huán)氣路上。
[0010]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，送樣氣路包括送樣泵，所述送樣泵一端連接控制器，另一端連接送樣瓶，所述送樣瓶管連接顆粒物再懸浮箱的送樣口。
[0011]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，送樣氣路還包括過濾器，所述過濾器位于送樣泵和送樣瓶之間的管道上。
[0012]作為本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述送樣瓶為球形瓶，所述送樣瓶設(shè)有三個連接口，所述三個連接口中一個連接口位于送樣瓶中下部，另兩個連接口位于送樣瓶上部。
[0013]作為本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述送樣泵為活塞搖擺式泵。
[0014]作為本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述采樣泵為旋片泵。
[0015]本實用新型采用的有益效果是:本結(jié)構(gòu)的非在線大氣顆粒物分級采集裝置具有如下優(yōu)點:(1)本實用新型在滿足懸浮時間的前提下，體積緊湊、自動化性能優(yōu)越；(2)本實用新型的再懸浮腔底盤可升降，便于切割器的膜片更換和切割器清洗；(3)本實用新型的采樣氣路由流量控制模塊精確控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的系統(tǒng)框架圖。
[0017]圖2為本實用新型的示意圖。
[0018]圖3為本實用新型的送樣瓶示意圖。
[0019]圖中所示:1顆粒物再懸浮箱，2送樣氣路，3送樣瓶，4采樣氣路，5空氣過濾器，6采樣泵，7空氣過濾器，8送樣泵，9濾水過濾器，10濾水過濾器，11控制器，12控制電機(jī)，13聯(lián)軸器，14切割器，15升降底盤，16切割器，17絲桿，18支撐架，19導(dǎo)向桿。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合圖1至圖3，對本實用新型做進(jìn)一步的說明。
[0021 ] 如圖所示，一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，包括控制器11、顆粒物再懸浮箱1、切割器、送樣氣路2、采樣氣路4。所述控制器11可控制電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)和起停、控制兩路獨(dú)立的采樣氣路通斷并保持采樣流量的穩(wěn)定、控制送樣氣路的通斷；所述顆粒物再懸浮箱體包括再懸浮腔、升降底盤和支撐架；所述切割器包括PM2.5切割器和PMlO切割器、所述送樣氣路包括送樣泵、過濾裝置、流量計、送樣瓶、送樣管路、送樣口 ；所述采樣氣路包括采樣泵、循環(huán)氣路、2路相同且獨(dú)立的氣路，每一路氣路包含過濾裝置、濾水分離器、流量控制模塊、采樣管路。送樣氣體通過送樣泵、經(jīng)過空氣過濾器進(jìn)入轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)流量，一定流量的潔凈送樣氣體通過管路進(jìn)入送樣瓶中，送樣瓶內(nèi)的樣品源被送樣氣體吹起，樣品源通過送樣管路進(jìn)入送樣口，再均勻進(jìn)入再懸浮腔內(nèi)；再懸浮腔密閉，擁有一定初速度的樣品源在腔內(nèi)進(jìn)行一定時間的懸浮并緩慢沉降；兩路采樣氣路通過一個采樣泵控制，每一路都經(jīng)過流量控制模塊進(jìn)行流量的精確控制，再經(jīng)過空氣過濾器進(jìn)行過濾，采樣氣路前端連接切割器，采樣泵的另一端出氣端接入濾水分離器、并通過管路將潔凈干燥氣體送入再懸浮腔內(nèi)構(gòu)成循環(huán)氣路；切割器安裝于再懸浮腔底盤上，切割器將再懸浮腔內(nèi)沉降下來的樣品源進(jìn)行粒徑分級捕獲，一定粒徑范圍的顆粒物被采集到切割器內(nèi)膜片上；電機(jī)控制再懸浮腔底盤進(jìn)行升降，底盤下降到一定位置時停止，將切割器內(nèi)膜片取出，為后續(xù)源成分譜分析提供所需的二次樣品。
[0022]顆粒物再懸浮箱的材料為拋光不銹鋼卷板，盡可能減小再懸浮腔內(nèi)部的吸附。
[0023]送樣瓶的結(jié)構(gòu)因保證將送樣瓶底部樣品吹起并通過一定氣流方向送入送樣口，為樣品源提供合理的初速度，因此送樣瓶3為球形瓶，所述送樣瓶3設(shè)有三個連接口，所述三個連接口中一個連接口位于送樣瓶3中下部，另兩個連接口位于送樣瓶3上部。送樣瓶的材質(zhì)可以選擇為玻璃材質(zhì)，其較低的摩擦系數(shù)減小樣品的附著，透光性使得送樣過程可視化。
[0024]所述送樣泵8為活塞搖擺式泵，可以為送樣提供脈動氣流。
[0025]所述采樣泵6為旋片泵，可以為采樣提供平穩(wěn)無脈動氣流。
[0026]顆粒物的沉降末速度和顆粒物的初始速度無關(guān)，只和顆粒物的自身特性以及空氣介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。因此，在空氣中運(yùn)動的具有相同空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑的顆粒物不管以多大的初始速度下落，最終都將以一個相等的終了沉降末速度勻速下降。由公式推算可知，一般情況下(初始速度不是特別大的情況)，可認(rèn)為顆粒物從一開始就以恒定的沉降末速度運(yùn)動。根據(jù)特定粒徑的沉降末速度，可進(jìn)行送樣氣路流速以及再懸浮腔尺寸參數(shù)的設(shè)計。
[0027]本結(jié)構(gòu)的非在線大氣顆粒物采集裝置是如下工作的:
[0028]通過送樣系統(tǒng)將已經(jīng)干燥并篩分好的粉末樣品吹送入顆粒物再懸浮箱中，使其與潔凈空氣混合，將顆粒物樣品再次懸浮起來，再通過采樣氣路利用切割器將所需粒徑范圍的樣品收集到濾膜上，控制系統(tǒng)保證分級采集系統(tǒng)各功能的穩(wěn)定正常運(yùn)行，并實時監(jiān)測再懸浮箱體內(nèi)的壓力和溫濕度。
[0029]送樣泵8執(zhí)行空氣壓縮機(jī)的功能，將氣體送入送樣管路2中，氣體由送樣泵8產(chǎn)生，首先送入0.1 ym空氣過濾器進(jìn)行過濾，保證送樣氣體為潔凈氣體，再通過送樣管路2送入送樣瓶3中，將送樣瓶3中放置的開放源樣品吹起，樣品隨送樣氣流經(jīng)過送樣管路2以一定的初速度均勻送入顆粒物再懸浮箱I腔體內(nèi)，控制器11控制送樣泵的啟停，樣品在再懸浮腔內(nèi)模擬外界大氣環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行沉降。送樣過程完畢后進(jìn)行采樣過程，將切割器14、16內(nèi)放入膜片，再將切割器14、16安裝在升降底盤15上，控制器11控制電機(jī)12啟停和正反轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過聯(lián)軸器13帶動絲桿17轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)底盤15配合的導(dǎo)向桿19轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)底盤15的升降直線運(yùn)動，將旋轉(zhuǎn)底盤15上升，使再懸浮腔密封起來，控制系統(tǒng)控制采樣泵8啟停，為切割器提供16.7L/min的穩(wěn)定氣流，用來采集再懸浮腔內(nèi)均勻沉降下來的樣品，切割器14、16下方均接入空氣過濾器進(jìn)行過濾。采樣泵8的出氣口接入濾水分離器5，隨后潔凈干燥的采樣過濾氣流經(jīng)過采樣管路4又送入密閉的再懸浮腔內(nèi)，保證腔內(nèi)壓力平衡并提尚米樣和清洗效率。
[0030]本結(jié)構(gòu)的非在線大氣顆粒物分級采集裝置具有如下優(yōu)點:(I)本實用新型在滿足懸浮時間的前提下，體積緊湊、自動化性能優(yōu)越；(2)本實用新型的再懸浮腔底盤可升降，便于切割器的膜片更換和切割器清洗；(3)本實用新型的采樣氣路由流量控制模塊精確控制。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，本實用新型的保護(hù)方案不僅限于上述的實施例，還可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種排列組合與變換，在不違背本實用新型精神的前提下，對本實用新型進(jìn)行的各種變換均落在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，其特征是包括控制器(11)、顆粒物再懸浮箱(1)、切割器(14、16)、送樣氣路(2)和采樣氣路(4);所述控制器(11)控制采樣泵(6)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、起停來控制兩路獨(dú)立的采樣氣路(4)通斷，并保持采樣流量的穩(wěn)定，所述控制器(11)控制送樣泵(8 )，通過送樣氣路(2 )將送樣瓶(3 )中的送樣氣體吹入顆粒再懸浮箱(I);所述切割器(14、16 )位于顆粒物再懸浮箱(I)下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，其特征是所述顆粒物再懸浮箱(I)包括再懸浮腔、升降底盤(15)和支撐架(18)，所述再懸浮箱下部固接支撐架(18)，所述升降底盤(15)上固接有若干切割器(14、16)，所述升降底盤(15)連接絲桿(17)，其底端通過聯(lián)軸器(13)與控制電機(jī)(12)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，其特征是所述采樣氣路(4)包括采樣泵(6)和循環(huán)氣路，所述循環(huán)氣路將采樣泵(6)、顆粒物再懸浮箱(1)、切割器(14、16)和控制器(11)串接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，其特征是所述采樣氣路(4)還包括濾水分離器(9、10 )，位于切割器(14、16 )和控制器(11)之間的循環(huán)氣路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，其特征是所述送樣氣路(2 )包括送樣泵(8 )，所述送樣泵(8 ) —端連接控制器(11)，另一端連接送樣瓶(3 )，所述送樣瓶(3 )管連接顆粒物再懸浮箱(I)的送樣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種非在線大氣顆粒物分級采集裝置，其特征是所述送樣氣路(2)還包括空氣過濾器(5)，所述空氣過濾器(5)位于送樣泵(8)和送樣瓶(3)之間的管道上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的一種非在線大氣顆粒物采集裝置，其特征是所述送樣瓶(3)為球形瓶，所述送樣瓶(3)設(shè)有三個連接口，所述三個連接口中一個連接口位于送樣瓶(3)中下部，另兩個連接口位于送樣瓶(3)上部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的一種非在線大氣顆粒物采集裝置，其特征是所述送樣泵(8)為活塞搖擺式泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的一種非在線大氣顆粒物采集裝置，其特征是所述采樣泵(6)為旋片泵。
【文檔編號】G01N1/22GK204165799SQ201420680441
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】張帥, 吳玉笛, 化利東, 戴龐達(dá), 葉叢雷, 曹永 , 徐合林 申請人:安徽藍(lán)盾光電子股份有限公司