專利名稱：風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于沙塵暴研究的大氣粉塵采集儀器，具體地說(shuō)是一種能自動(dòng)跟蹤風(fēng)向來(lái)采集大氣中水平方向運(yùn)移的沙塵的風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x。
背景技術(shù)：
我國(guó)58％的土地分布在干旱半干旱地區(qū)，幾乎三分之一的國(guó)土遭受荒漠化的影響，西北和華北等廣大地區(qū)遭受沙塵暴的襲擊，荒漠化和沙塵暴造成的經(jīng)濟(jì)損失每年65億美元以上。我國(guó)從上世紀(jì)70年代開始對(duì)沙塵暴天氣進(jìn)行研究，尤其在1993年“5·5”特大黑風(fēng)暴發(fā)生以來(lái)，對(duì)沙塵暴及其危害的研究廣泛開展。有關(guān)資料表明國(guó)內(nèi)外對(duì)沙塵暴的研究主要是從氣象學(xué)角度，在大尺度范圍內(nèi)，以氣象衛(wèi)星和氣象雷達(dá)為主要手段，研究大氣環(huán)流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及諸多氣候應(yīng)子的異常變化與沙塵暴過(guò)程的關(guān)系，從而探究沙塵暴的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)報(bào)，從而進(jìn)一步研究沙塵暴的發(fā)生歷史，年際變化和沙塵暴的危害等。目前沙塵暴研究中主要采用雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行氣溶膠濃度的測(cè)定，而雷達(dá)只能用于距離地面50m以上的高空，50m以下的近地表區(qū)域?qū)倮走_(dá)盲區(qū)。而對(duì)近地表沙塵暴進(jìn)行全面、系統(tǒng)、深入的研究有助于進(jìn)一步探索荒漠化發(fā)生機(jī)理及逆轉(zhuǎn)方法，對(duì)近地表沙塵暴結(jié)構(gòu)的深入研究有助于探索沙塵暴的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和沙塵暴的危害方式及危害程度，為沙塵暴治理奠定理論基礎(chǔ)。但是適合于近地表50m范圍收集空氣中沙塵含量的儀器很少?，F(xiàn)在常用的干收集缸和濕收集缸，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但受環(huán)境影響大、收集量不夠準(zhǔn)確，而且只能收集垂直方向的降塵，不能反映空氣含沙塵的濃度。另外有一些強(qiáng)制吸入膜吸附的儀器，由于受電源的限制不能在曠野使用，收集的樣品也不能代表空氣總沙塵的通量。國(guó)外利用光散射的原理制造的儀器價(jià)格昂貴，不合國(guó)情，不能滿足多點(diǎn)位多層次的梯度研究。因此急需研制出適合國(guó)情而且性能可靠的沙塵收集儀系列產(chǎn)品來(lái)用于沙塵暴的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝使用方便，在曠野使用，能滿足全方位風(fēng)向條件，無(wú)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，能反映指定時(shí)間間隔內(nèi)地大氣沙塵通量的風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征在于它由集塵筒、風(fēng)向標(biāo)、旋轉(zhuǎn)裝置和底座組成；旋轉(zhuǎn)裝置包括主軸、球軸承、軸承套、防塵帽和固定螺母；球軸承安裝于軸承套的上、下兩端，上球軸承的上端和下球軸承的下端分別安裝有防塵氈墊，主軸安裝于軸承內(nèi)，防塵帽扣合在軸承套上端，軸承套垂直固定于底座，固定螺母與主軸下端螺紋連接，將球軸承、軸承套、主軸固定在一起；集塵筒、風(fēng)向標(biāo)垂直固定連接于主軸，集塵筒、風(fēng)向標(biāo)位于相同的方位。
集塵筒包括進(jìn)風(fēng)管、錐形導(dǎo)風(fēng)罩，集塵袋和護(hù)套；錐形導(dǎo)風(fēng)罩前、后兩端分別連接進(jìn)風(fēng)管與護(hù)套，集塵袋固裝在進(jìn)風(fēng)管后端且位于護(hù)套內(nèi)。
風(fēng)向標(biāo)包括風(fēng)向指針、連接套和風(fēng)向板；連接套側(cè)壁安裝風(fēng)向板，連接套側(cè)壁與風(fēng)向板對(duì)應(yīng)的位置安裝風(fēng)向指針，即風(fēng)向指針與風(fēng)向板位于同一直線上，處在同一平面。
集塵筒的進(jìn)風(fēng)管與風(fēng)向標(biāo)的風(fēng)向指針保持方向一致。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、無(wú)動(dòng)力要求、安裝使用方便、成本低，能自動(dòng)跟蹤風(fēng)向收集氣流中的沙塵，既能用于定點(diǎn)觀測(cè)，又能進(jìn)行流動(dòng)觀測(cè)，適用于野外測(cè)量氣流中沙塵含量和水平通量。
當(dāng)該儀器放置于風(fēng)場(chǎng)中，風(fēng)向標(biāo)帶動(dòng)集塵筒轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持集塵筒的進(jìn)風(fēng)管始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。工作時(shí)，風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)向自動(dòng)調(diào)整集塵筒的進(jìn)風(fēng)管的方向，氣流從進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入集塵袋，通過(guò)集塵袋的過(guò)濾作用收集沙塵，清潔氣流則沿集塵袋護(hù)套水平排出。
集塵袋應(yīng)選用具有質(zhì)地均勻，抗拉強(qiáng)度大，特別是對(duì)沙塵的透過(guò)率低和對(duì)氣流的阻力小的材料制作，調(diào)整進(jìn)風(fēng)口面積與集塵袋面積的比率控制集塵袋(膜)對(duì)氣流阻力趨近于零的工作狀態(tài)。
集塵量的確定先將集塵袋烘干后稱重，再將集塵袋固裝到進(jìn)風(fēng)管后端口；定時(shí)收集沙塵完畢后，取出集塵袋，再烘干稱重，兩次重量之差即為規(guī)定時(shí)段內(nèi)的集沙量。


圖1是風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是集塵筒的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是風(fēng)向標(biāo)結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4旋轉(zhuǎn)裝置和底座裝配關(guān)系示意圖。
圖中1-集塵筒，2-風(fēng)向標(biāo)，3-旋轉(zhuǎn)裝置，4-底座，101-進(jìn)風(fēng)管，102-錐形導(dǎo)風(fēng)罩，103-密封槽，104-集塵袋，105-密封膠圈，106-集塵筒護(hù)套，107-連接螺母，201-風(fēng)向指針，202-連接套，203-風(fēng)向板，301-轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，302-防塵帽，303-上防塵氈墊，304-球軸承，305-軸承套，306-固定螺母，401-空心螺桿，402-固定螺孔。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，它由集塵筒1、風(fēng)向標(biāo)2、旋轉(zhuǎn)裝置3和底座4組成；參見(jiàn)圖4旋轉(zhuǎn)裝置3包括主軸301、球軸承304、軸承套305、防塵帽302和固定螺母306；球軸承304安裝于軸承套305的上、下兩端，上球軸承304的上端和下球軸承304的下端分別安裝有防塵氈墊303，防塵氈墊303的內(nèi)緣與主軸301外緣接觸且能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止滑油溢出和沙塵侵入，保持球軸承304轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；主軸301安裝在軸承304內(nèi)圈；防塵帽302扣合在軸承套305上端，防塵帽302是尼綸防塵帽，防塵帽302與主軸301緊密配合與軸承套305外緣留有一定間隙，避免二者摩擦產(chǎn)生阻力；底座4上端設(shè)有空心螺桿401，軸承套305設(shè)有內(nèi)螺紋，空心螺桿401設(shè)有外螺紋，軸承套305與空心螺桿401螺紋連接，將軸承套305固定于底座4，軸承套305也起到對(duì)球軸承304和主軸301的密封作用；固定螺母306與主軸301下端螺紋連接，將球軸承304、軸承套305、主軸301固定在一起；參見(jiàn)圖2集塵筒1由進(jìn)風(fēng)管101、錐形導(dǎo)風(fēng)罩102，集塵袋104和護(hù)套106，組成；進(jìn)風(fēng)管101后端平行焊接兩個(gè)鋼絲環(huán)，兩環(huán)之間構(gòu)成密封槽103，錐型導(dǎo)風(fēng)罩102焊接在進(jìn)風(fēng)管101前端；密封膠圈105將集塵袋104的口部緊密固定于密封槽103，護(hù)套106套過(guò)集塵袋104與錐型導(dǎo)風(fēng)罩102插接。護(hù)套106下端固定有連接螺母107，連接螺母107與主軸301上端螺紋連接，將集塵筒1固接在主軸301的上部。集塵筒1、風(fēng)向標(biāo)2位于相同的方位。
進(jìn)風(fēng)管101和護(hù)套106均為圓筒狀，錐型導(dǎo)風(fēng)罩102為圓臺(tái)狀桶。進(jìn)風(fēng)管101起收集氣樣作用，護(hù)套106起保護(hù)集塵袋104的作用，錐型導(dǎo)風(fēng)罩102起降低阻力的作用。工作原理是風(fēng)平行通過(guò)進(jìn)風(fēng)管101進(jìn)入集塵袋104，然后通過(guò)集塵袋104和集塵筒護(hù)套106之間的間隙排出，沙塵被集塵袋104過(guò)濾并保存在集塵袋104內(nèi)。
參見(jiàn)圖3風(fēng)向標(biāo)2由風(fēng)向指針201、連接套202和風(fēng)向板203組成；連接套202側(cè)壁安裝風(fēng)向板203，連接套202側(cè)壁與風(fēng)向板203對(duì)應(yīng)的位置安裝風(fēng)向指針201。風(fēng)向指針201與風(fēng)向板203位于同一直線、處在同一平面，且風(fēng)向指針201與進(jìn)風(fēng)管101的進(jìn)風(fēng)口保持同一方向，當(dāng)風(fēng)向板203被風(fēng)吹動(dòng)，風(fēng)向指針201和進(jìn)風(fēng)管101始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)方向。
風(fēng)向板203是兩片等腰梯形不銹鋼板，兩片不銹鋼板的一端與連接套202焊接成一體，兩片不銹鋼板之間呈45°角，并由一根起固定作用的連接桿支撐(圖中未標(biāo)出)；風(fēng)向指針201的頭部呈線錘狀，錘尖指向來(lái)風(fēng)方向，風(fēng)向指針201后端與連接套202螺紋連接，將套裝于主軸301的連接套202固定在主軸301上，使風(fēng)向標(biāo)2固定連接在主軸301上、位于集塵筒1下方。
底座4設(shè)有固定螺孔402便于使用時(shí)安裝。
使用時(shí)，將本發(fā)明固定于觀測(cè)處，攜塵氣流經(jīng)進(jìn)風(fēng)管101進(jìn)入集塵袋104，由于集塵袋104的過(guò)濾，沙塵積于集塵袋104中，純凈空氣則穿透過(guò)集塵袋104從集塵筒的護(hù)套106排出。觀測(cè)結(jié)束后，卸下護(hù)套106，取下集塵袋104稱量，即可計(jì)算出該收集點(diǎn)在收集時(shí)段內(nèi)水平沙塵通量和沙塵暴沙塵氣溶膠濃度。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征在于它由集塵筒(1)、風(fēng)向標(biāo)(2)、旋轉(zhuǎn)裝置(3)和底座(4)組成；所述旋轉(zhuǎn)裝置(3)包括主軸(301)、球軸承(304)、軸承套(305)、防塵帽(302)和固定螺母(306)；所述球軸承(304)安裝于所述軸承套(305)的上、下兩端，上球軸承(304)的上端和下球軸承(304)的下端分別安裝有防塵氈墊(303)，所述主軸(301)安裝于所述軸承(304)，所述防塵帽(302)扣合在所述軸承套(305)上端，所述軸承套(305)垂直固定于所述底座(4)，所述固定螺母(306)與主所述軸(301)下端螺紋連接，將所述球軸承(304)、所述軸承套(305)、所述主軸(301)固定在一起；所述集塵筒(1)、所述風(fēng)向標(biāo)(2)垂直固定連接于所述主軸(301)，所述集塵筒(1)、所述風(fēng)向標(biāo)(2)位于相同的方位。
2.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征是所述集塵筒(1)由進(jìn)風(fēng)管(101)、錐形導(dǎo)風(fēng)罩(102)，集塵袋(104)和護(hù)套(106)組成；所述錐形導(dǎo)風(fēng)罩(102)前、后兩端分別連接所述進(jìn)風(fēng)管(101)與所述護(hù)套(106)，所述集塵袋(104)固裝在所述進(jìn)風(fēng)管(101)后端且位于所述護(hù)套(106)內(nèi)；所述護(hù)套(106)下端固定有連接螺母(107)，所述連接螺母(107)與所述主軸(301)上端螺紋連接，將所述集塵筒(1)固接在主軸(301)的上部。
3.如權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征是所述進(jìn)風(fēng)管(101)后端平行焊接兩個(gè)鋼絲環(huán)，所述兩鋼絲環(huán)之間構(gòu)成密封槽(103)，所述錐型導(dǎo)風(fēng)罩(1020焊接在所述進(jìn)風(fēng)管(101)前端；密封膠圈(105)將所述集塵袋(104)的口部緊密固定于所述密封槽(103)，所述護(hù)套(106)套過(guò)所述集塵袋(104)與所述錐型導(dǎo)風(fēng)罩(102)插接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征是所述風(fēng)向標(biāo)(2)由風(fēng)向指針(201)、連接套(202)和風(fēng)向板(203)組成；所述連接套(202)側(cè)壁安裝所述風(fēng)向板(203)，所述連接套(202)側(cè)壁與所述風(fēng)向板(203)對(duì)應(yīng)的位置安裝所述風(fēng)向指針(201)；所述風(fēng)向指針(201)與所述進(jìn)風(fēng)管(101)方向一致。
5.如權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征是所述風(fēng)向板(203)是兩片等腰梯形板，所述兩片等腰梯形板的一端與所述連接套(202)焊接成一體，所述兩片板之間呈45°角；所述風(fēng)向指針(201)的頭部呈線錘狀，所述風(fēng)向指針(201)后端與所述連接套(202)螺紋連接，將套裝于所述主軸(301)的所述連接套(202)固定在所述主軸(301)上。
6.如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征是所述底座(4)上端設(shè)有空心螺桿(401)，所述軸承套(305)設(shè)有內(nèi)螺紋，所述空心螺桿(401)設(shè)有外螺紋，所述軸承套(305)與所述空心螺桿(401)螺紋連接，將所述軸承套(305)固定于所述底座(4)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，其特征是所述底座(4)設(shè)有固定螺孔(402)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)向跟蹤濾袋式沙塵水平通量?jī)x，它由集塵筒、風(fēng)向標(biāo)、旋轉(zhuǎn)裝置和底座組成；旋轉(zhuǎn)裝置包括主軸、球軸承、軸承套、防塵帽和固定螺母；球軸承安裝于軸承套的上、下兩端，上球軸承的上端和下球軸承的下端分別安裝防塵氈墊，主軸安裝于軸承，防塵帽扣合在軸承套上端，軸承套垂直固定于底座，固定螺母與主軸下端螺紋連接，將球軸承、軸承套、主軸固定在一起；集塵筒、風(fēng)向標(biāo)垂直固定連接于主軸，集塵筒、風(fēng)向標(biāo)位于相同的方位。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、無(wú)動(dòng)力要求、安裝使用方便、成本低，能自動(dòng)跟蹤風(fēng)向收集氣流中的沙塵，既能用于定點(diǎn)觀測(cè)，又能進(jìn)行流動(dòng)觀測(cè)，適用于野外測(cè)量氣流中沙塵含量和水平通量。
文檔編號(hào)G01N1/20GK1932477SQ20061010469
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者趙明, 方峨天, 張錦春, 張應(yīng)昌, 詹科杰, 楊自輝, 常兆豐 申請(qǐng)人:甘肅省治沙研究所