一種空氣動力聚焦顆粒裝置製造方法

2023-05-22 02:39:46

一種空氣動力聚焦顆粒裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種空氣動力聚焦顆粒裝置，其包括兩端敞口的圓柱狀的外筒、依次安裝在外筒內部的五個圓孔薄片和安裝在外筒的出口處的階梯孔噴嘴，所述的五個圓孔薄片中的孔中心線與階梯孔噴嘴的中心線同軸，五個圓孔薄片中的孔中心線與外筒的中心線重合，相鄰的兩個圓孔薄片之間的間隔從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞增。本實用新型能夠高質量高效率聚焦空氣動力學直徑在0.2-4μm範圍的顆粒物，不僅可以使聚焦後的顆粒束寬在距離裝置出口幾十釐米處仍然保持0.1mm以內，而且可以使顆粒在裝置內的通過率高達95%；圓孔薄片孔徑的減小，使整個裝置整體外徑更小；圓孔薄片的間距優化，使整個裝置軸向長度更短。
【專利說明】一種空氣動力聚焦顆粒裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種空氣動力聚焦顆粒裝置，特別是涉及一種針對大氣顆粒物空氣動力學直徑在0.2-4um範圍的顆粒聚焦裝置。
【背景技術】
[0002]細顆粒物造成的灰霾天氣對人體健康的危害甚至要比沙塵暴更嚴重。粒徑在2.5微米以下的細顆粒物，直徑約於人類頭髮的1/10，不易被阻擋，當其被吸入人體後會直接進入支氣管，幹擾肺部的氣體交換，易引發哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。此外，細顆粒物的化學組成十分複雜，不同時間和空間，細顆粒物的化學成分是不同的，不同化學組分的顆粒物對人體健康和大氣能見度的影響亦不相同。隨著人們對大氣環境汙染的關注，實時檢測這些顆粒物在大氣中分布情況及其化學組成非常必要。目前廣泛用於實時檢測大氣顆粒物粒徑和成分的儀器是在線單顆粒氣溶膠質譜儀，要求其進樣裝置能夠將顆粒物從大氣壓引入真空並聚焦成亞毫米級的準直顆粒束，一般需要顆粒束的寬度在距離進樣端出口幾十釐米處不能超過0.3mm。圓孔薄片-噴嘴結構因為其能夠聚焦顆粒粒徑範圍較寬且傳輸率較高的特點被大多數在線氣溶膠質譜儀器採用。目前的圓孔薄片-噴嘴進樣裝置還存在對0.2-4um粒徑範圍的顆粒聚焦損失較大，聚焦效果不理想而影響顆粒物檢測的問題。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的，在於提供一種高質量高效率聚焦空氣動力學直徑在0.2-4um範圍顆粒物，並為實時監測大氣環境汙染物PM2.5濃度、大氣環境氣溶膠顆粒的源解析和表徵、材料合成、排放源檢測以及藥物檢測等方面提供高準直的顆粒聚焦裝置。
[0004]本實用新型解決其技術問題的解決方案是:一種空氣動力聚焦顆粒裝置，其包括兩端敞口的圓柱狀的外筒、依次安裝在外筒內部的五個圓孔薄片和安裝在外筒的出口處的階梯孔噴嘴，所述的五個圓孔薄片中的孔中心線與階梯孔噴嘴的中心線同軸，五個圓孔薄片中的孔中心線與外筒的中心線重合，相鄰的兩個圓孔薄片之間的間隔從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞增。
[0005]作為上述技術方案的進一步改進，所述外筒的內徑為20-26毫米，所述圓孔薄片的孔徑在廣20毫米內，圓孔薄片的直徑從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞減。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進，所述階梯孔噴嘴內包括第一孔和第二孔，靠近圓孔薄片的第一孔的直徑大於第二孔的直徑，第一孔的深度大於第二孔的深度。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述外筒入口和第一個圓孔薄片間的間距、相鄰的圓孔薄片間的間距以及最後一個圓孔薄片與階梯孔噴嘴間的間距在10-100毫米內，外筒的入口和第一個圓孔薄片間的間距、相鄰的圓孔薄片間的間距以及最後一個圓孔薄片與階梯孔噴嘴間的間距從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞增。
[0008]作為上述技術方案的進一步改進，所述外筒的入口設有套筒鎖緊連接，所述套筒鎖緊連接和外筒之間、圓孔薄片和外筒之間以及階梯孔噴嘴與外筒之間均安裝有密封圈。
[0009]本實用新型的有益效果是:相對於現有技術的有益效果是，其一，能夠高質量高效率聚焦空氣動力學直徑在0.2-4um範圍的顆粒物，不僅可以使聚焦後的顆粒束寬在距離裝置出口幾十釐米處仍然保持0.1mm以內，而且可以使顆粒在裝置內的通過率高達95%;其二，相比於現有的方案，圓孔薄片孔徑的減小，使整個裝置整體外徑更小；其三，圓孔薄片的間距優化，使整個裝置軸向長度更短。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結合附圖及實例對本實用新型作進一步的說明。
[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖，詳細說明本實用新型的應用。
[0013]參照圖1，兩端敞口的圓柱狀的外筒I內徑為20-26毫米；五個圓孔薄片2作為聚焦透鏡組合，依次安裝在外I筒內，五個圓孔薄片2的孔徑在廣20毫米範圍內，並圓孔薄片2的直徑從外筒I的入口處往外筒I的出口處依次遞減；階梯孔噴嘴3內包括第一孔30和第二孔31，靠近圓孔薄片的第一孔30的直徑大於第二孔31的直徑，第一孔30的深度大於第二孔31的深度，並安裝在外筒I的出口 ；外筒I入口和第一個圓孔薄片間的間距、相鄰的圓孔薄片間的間距以及最後一個圓孔薄片與階梯孔噴嘴間的間距在10-100毫米內，外筒的入口和第一個圓孔薄片間的間距、相鄰的圓孔薄片間的間距以及最後一個圓孔薄片與階梯孔噴嘴間的間距從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞增。外筒的入口設有套筒鎖緊連接5，所述套筒鎖緊連接5和 外筒I之間、圓孔薄片2和外筒I之間以及階梯孔噴嘴3與外筒I之間均安裝有密封圈4。採用空氣作為進樣載氣，聚焦裝置入口處氣壓控制在705Pa左右，聚焦裝置出口處氣壓控制在IPa左右。
[0014]本實用新型的工作原理是氣流進入薄片孔時，即從尺寸較寬的外筒入口進入到較窄尺寸的薄片孔，外筒內壁面處的氣體會產生向中心軸線的加速運動，氣流的速度急劇增加，氣體被壓縮通過薄片孔。那麼氣流在薄片孔前會形成收縮的流場，處於外筒內壁面附近並隨著氣流運動的顆粒會受到收縮流場的作用，具有向中心軸線運動的加速度。載流氣體通過薄片孔後，即從較窄尺寸的透鏡孔進入到較寬尺寸的外筒內部，氣體會向四周擴散，氣流在薄片孔後會形成擴張的流場。擴散的氣體速度較小，則擴張的氣流場對顆粒的軸向拖拽力也不大，此時顆粒的運動是顆粒自身的慣性起主要作用，即沿著靠近軸線運動。收縮-擴張氣流場中顆粒的運動軌跡是本身的慣性力和氣流對其拖拽力的綜合作用結果，即顆粒脫離原來的運動軌跡向中心軸線運動而聚焦成相對緊密的顆粒束。
[0015]以上是對本實用新型的較佳實施方式進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
【權利要求】
1.一種空氣動力聚焦顆粒裝置，其包括兩端敞口的圓柱狀的外筒、依次安裝在外筒內部的五個圓孔薄片和安裝在外筒的出口處的階梯孔噴嘴，其特徵在於:所述的五個圓孔薄片中的孔中心線與階梯孔噴嘴的中心線同軸，五個圓孔薄片中的孔中心線與外筒的中心線重合，相鄰的兩個圓孔薄片之間的間隔從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞增。
2.根據權利要求1所述的空氣動力聚焦顆粒裝置，其特徵在於:所述外筒的內徑為20-26毫米，所述圓孔薄片的孔徑在f20毫米內，圓孔薄片的直徑從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞減 。
3.根據權利要求1所述的空氣動力聚焦顆粒裝置，其特徵在於:所述階梯孔噴嘴內包括第一孔和第二孔，靠近圓孔薄片的第一孔的直徑大於第二孔的直徑，第一孔的深度大於第二孔的深度。
4.根據權利要求1所述的空氣動力聚焦顆粒裝置，其特徵在於:所述外筒入口和第一個圓孔薄片間的間距、相鄰的圓孔薄片間的間距以及最後一個圓孔薄片與階梯孔噴嘴間的間距在10-100毫米內，外筒的入口和第一個圓孔薄片間的間距、相鄰的圓孔薄片間的間距以及最後一個圓孔薄片與階梯孔噴嘴間的間距從外筒的入口處往外筒的出口處依次遞增。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的空氣動力聚焦顆粒裝置，其特徵在於:所述外筒的入口設有套筒鎖緊連接，所述套筒鎖緊連接和外筒之間、圓孔薄片和外筒之間以及階梯孔噴嘴與外筒之間均安裝有密封圈。
【文檔編號】H01J49/04GK203398086SQ201320461690
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】劉志影, 李磊, 黃正旭, 高偉, 周振, 李梅, 粘慧青 申請人:廣州禾信分析儀器有限公司, 崑山禾信質譜技術有限公司