顆粒物再懸浮分級採樣裝置的製作方法

2023-05-30 06:49:52 1

本實用新型涉及一種顆粒物再懸浮分級採樣裝置。

背景技術：

為實現對顆粒物(揚塵、堆土、積灰等)分粒徑收集，方便後續實驗室稱重和化學分析，模擬其對環境空氣中PM10和PM2.5等的貢獻，以及對顆粒物汙染進行來源解析，需要對收集得到的顆粒物進行再懸浮。

然而現有的顆粒物再懸浮裝置，例如申請號為CN201520227447.2的實用新型公開的顆粒物再懸浮採樣箱、以及申請號為CN201420680441.6的實用新型公開的非在線大氣顆粒物分級採集裝置，均採用了直筒的柱形結構，並由一端進氣、另一端出氣，從而對顆粒物的擴散造成一定程度的限制，含有待分析顆粒物的氣體樣品混合效果不佳，且未對顆粒物在再懸浮裝置內壁上粘附的問題進行考慮。此外，由於顆粒物粒徑非常小，靜電對其影響會比較大，在靜電作用下顆粒物的運動軌跡會發生偏轉，甚至自身也帶上靜電，對分析結果會造成較大影響；而在檢測過程通常需要藉助電子設備完成，這很容易產生靜電。

另外，需要檢測的氣體樣品被抽出以採樣後，顆粒物再懸浮裝置的容腔內會形成負壓，並且通常抽氣的氣體流量較大，而送樣時是用零氣作為載氣將待分析顆粒物送入容腔內，氣流量不宜過大，故上述負壓會越來越明顯，最終使得分析工作不得不停止。

並且，經過分析後的氣體不再有用，通常也不會進行回收處理而直接排放，而送樣則需要額外抽取空氣，這樣就造成了能源的浪費。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種用於充分再懸浮和混合含有顆粒物的樣品氣、並對其進行採樣分析的顆粒物再懸浮分級採樣裝置。

為實現以上目的，本實用新型通過以下技術方案實現：

一種顆粒物再懸浮分級採樣裝置，其包括供氣裝置、再懸浮箱和分級採樣裝置；所述再懸浮箱包括箱體和氣流攪拌裝置，所述箱體具有容腔，所述容腔為錐形或圓臺形，其中所述容腔的較小端為頂端，所述氣流攪拌裝置安裝在所述頂端；所述供氣裝置連接於所述再懸浮箱、用於將含有待分析顆粒物的氣體樣品送入所述容腔地設置；所述分級採樣裝置連接於所述再懸浮箱、用於抽出經過再懸浮的氣體樣品並分級採樣地設置。

根據本實用新型的一個實施例，所述供氣裝置包括氣源、洩壓閥和樣品瓶，所述樣品瓶連接於所述氣源和所述箱體之間；所述洩壓閥也連接到所述氣源。

根據本實用新型的一個實施例，所述氣源和所述樣品瓶通過送樣導氣管連接，所述洩壓閥設置於所述送樣導氣管上。

根據本實用新型的一個實施例，所述再懸浮箱還包括補氣口，所述補氣口連通所述容腔的頂端。

根據本實用新型的一個實施例，所述補氣口還連接有補氣空氣過濾器。

根據本實用新型的一個實施例，所述再懸浮箱包括至少一個採樣口，所述採樣口設置於所述箱體並連通所述容腔；所述分級採樣裝置包括分級器、膜託、採樣流量控制器和採樣泵，所述分級器連接於所述採樣口，所述採樣泵、所述採樣流量控制器、所述膜託和所述分級器順次連接。

根據本實用新型的一個實施例，所述採樣泵和送樣泵通過回氣管連接，所述回氣管上設置有回氣空氣過濾器。

根據本實用新型的一個實施例，所述顆粒物再懸浮分級採樣裝置還包括氣壓傳感器，所述氣壓傳感器設置於所述容腔。

根據本實用新型的一個實施例，所述顆粒物再懸浮分級採樣裝置還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置於所述容腔。

根據本實用新型的一個實施例，所述氣流攪拌裝置為風扇。

本實用新型提供的顆粒物再懸浮分級採樣裝置，符合空氣動力學原理，載氣將樣品顆粒物送入再懸浮箱之後，錐體的結構配合氣流攪拌裝置使得含有顆粒物的樣品氣體更充分地再懸浮、更均勻地混合，從而再現顆粒物在真實環境下的運動和演變過程。

本實用新型提供的顆粒物再懸浮分級採樣裝置的再懸浮箱設置有補氣口，向容腔內補充氣壓，使分析工作無需停止，可連續進行。

本實用新型提供的顆粒物再懸浮分級採樣裝置可在採樣過後，將需排出的部分樣品氣進行回收再利用，減少了能源消耗。

附圖說明

圖1為本實用新型一種顆粒物再懸浮分級採樣裝置的系統框圖；

圖2為圖1中顆粒物再懸浮分級採樣裝置的再懸浮箱的結構示意圖；

圖3示出了具有缺口的法蘭；

圖4為圖1中顆粒物再懸浮分級採樣裝置中採用的洩壓閥；

圖5為圖4中洩壓閥的剖視圖，用於示出其內部結構和工作原理；

圖6為圖2中再懸浮箱的底面視圖；

圖7為本實用新型另一種顆粒物再懸浮分級採樣裝置的再懸浮箱的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行詳細的描述：

實施例一

參考圖1，顆粒物再懸浮分級採樣裝置，包括再懸浮箱，送樣泵將零氣經送樣流量控制模塊送入樣品瓶，由樣品瓶中帶出待分析的顆粒物後混合成樣品氣體，樣品氣體再送入再懸浮箱內。再懸浮箱內的氣體由採樣泵抽吸，依次流經分級器、膜託、採樣流量控制模塊。來自外界的補充空氣經補氣過濾器流入再懸浮箱內。再懸浮箱還設置有溫度傳感器和氣壓傳感器，監測再懸浮箱內氣體溫度和壓強。

參考圖2，為再懸浮箱的結構示意圖。再懸浮箱包括箱體1和風扇2。箱體1為圓臺形並具有一上小下大的圓臺形容腔，風扇2設置於箱體1容腔的頂部，用於攪動送入箱體1容腔內的待分析樣品氣體，使其混合均勻，再現顆粒物在真實環境中的運動和演變過程。

箱體1由上半部1和下半部2蓋合而成，上半部11和下半部12之間通過法蘭3連接，法蘭3中間設有密封圈。參考圖3，法蘭3的邊緣具有缺口31。在下半部12的法蘭下方，至少兩根鎖緊螺杆41的一端可轉動地連接在下半部12上，其向上翻轉可嵌入缺口31中，並在鎖緊螺杆41的另一端設有鎖緊螺母42，鎖緊螺杆41和鎖緊螺母42將上半部11和下半部12通過法蘭緊壓在一起。

上半部11的側壁設置有進樣口5，用於向箱體1容腔內輸入待分析氣體樣品。箱體1容腔的表面經鏡面處理，從而減少顆粒物在容腔內粘附的損失，使測量結果更精確。

箱體1由不鏽鋼材料製成，易於將靜電傳導出箱體1，避免在檢測過程中靜電對顆粒物造成吸附，或靜電場對顆粒物運動軌跡的偏轉作用。

上半部11設有頂板，頂板上開設有補氣口21，補氣口21用於向箱體的容腔內通入經過過濾的空氣，以補充容腔內的氣壓，由風扇2將補充的空氣與原有氣體混合；下半部12則設有底板，底板上按檢測所需的通道數設置有若干採樣口，容腔內混合的含有待檢測顆粒物的樣品氣體由採樣口被抽出。

在本實施例中，送樣泵通過送樣導氣管連接到樣品瓶，在送樣導氣管上設置有洩壓閥6作為送樣流量控制模塊，參考圖4。該洩壓閥能近似線性地對供氣管道進行洩壓，從而保證送樣氣流壓力波動較小，供氣平穩。

洩壓閥6的內部結構參考圖5。洩壓閥6包括閥體61，閥體61為薄壁柱狀結構，具有一內腔。閥體61具有兩端：壓力入口611和尾端65，其中壓力入口611用於連接壓力管路並使帶有壓力的氣體進入閥體61的內腔。尾端65封閉，靠近壓力入口611的內腔表面設置有一圈限位凸塊66。閥體61內部的內腔中設有活塞62和彈簧63，活塞62可沿內腔的內壁往復移動，彈簧63為壓縮彈簧，其一端抵靠於尾端65，另一端抵靠於活塞62，並將活塞62向壓力入口611推動而抵靠在限位凸塊66上。

閥體61側壁開設有長條形的洩壓槽64，洩壓槽64通常被活塞62封閉在活塞62和尾端65之間。當壓力氣體進入壓力入口611後，隨著氣體壓力不斷增大，活塞62被推動，氣壓達到預設值時活塞62被推動到足以露出洩壓槽64，壓力氣體由露出的洩壓槽64排出壓力管道而洩壓。氣壓越高，彈簧63壓縮越多，洩壓槽64用於洩壓的長度也越長。而彈簧63的壓縮量與受到的壓力是線性關係，與管道內氣壓也呈線性關係(忽略活塞所受摩擦)，因此可線性釋壓，保持供氣壓力平穩。

在本實施例中，選擇參數合適的彈簧，保持送樣泵的氣體流量為1LPM。

參考圖6，在再懸浮箱的箱體底部設置有採樣口13，採樣口13連通再懸浮箱內部容腔。在本實施例中，採樣口13數量為四個，對應四個採樣通道。由採樣口13出發，每個採樣通道順次連接分級器、膜託、採樣流量控制模塊和採樣泵，採樣泵是抽氣泵，將待分析氣體由再懸浮箱的容腔內抽出。將抽出的待分析氣體中所含顆粒物進行切割以獲得該通道對應大小的顆粒物；膜託用於設置濾膜，前述流程中篩選出的顆粒物由濾膜進行收集完成採樣。採樣流量控制模塊精確控制每個通道的採樣流量為5LPM。

採樣泵的抽氣流量遠遠大於送樣泵的送氣流量。補氣口31用於向再懸浮箱的容腔內補充空氣，消除可能產生的負壓。

採樣泵與送樣泵通過回氣管連接，由採樣泵抽出的空氣中的一部分通過回氣管送回送樣泵。在回氣管上設置回氣空氣過濾器，避免回氣對樣品產生汙染。

再懸浮箱的內腔也可設置為錐形，取消頂板，其餘與本實施例一致。

實施例二

參考圖7，在實施例一的基礎上，上半部11和下半部12之間可轉動地連接，從而上半部11可由下半部12的上端掀開並置於下半部的一側；二者連接的轉軸處還安裝有平衡器7，平衡器7用於在掀起上半部11時平衡上半部11的自重，尤其是箱體採用不鏽鋼等金屬材料製成的情況下，可極大地節省工作人員的勞動強度。

用於平衡轉軸處的扭矩的平衡器7可為彈簧平衡器、氣體彈簧平衡器或其他類似的旋轉軸平衡器。

本實用新型中的實施例僅用於對本實用新型進行說明，並不構成對權利要求範圍的限制，本領域內技術人員可以想到的其他實質上等同的替代，均在本實用新型保護範圍內。