專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超大流量氣溶膠采樣方法及采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，具體涉及一種用于超大流量大氣氣溶膠取樣的采樣
O
背景技術(shù)：
大氣氣溶膠是大氣中很多污染物的主要形態(tài)，對(duì)人體健康具有很多不利影響，是環(huán)境監(jiān)測(cè)和研究中重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象之一，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)一般對(duì)其采樣富集，然后測(cè)量其中各組分的含量。由于環(huán)境中污染物濃度差異很大，因此需要不同的采樣流量進(jìn)行富集。根據(jù)環(huán)保總局發(fā)布的技術(shù)要求(HJ/T374-2007總懸浮顆粒物采樣器技術(shù)要求及檢測(cè)方法)，按流量將采樣器分為中流量采樣器(工作點(diǎn)流量6m3/h)和大流量采樣器(工作點(diǎn)流量63m3/ h)，國(guó)內(nèi)大流量采樣器市售產(chǎn)品主要有武漢市天虹智能儀表廠的TH-1000C型和青島嶗應(yīng) 2031型等。若待測(cè)污染物濃度更低，比如大氣中放射性核素，則需要用到的流量大于450m3/ h的采樣器。此類(lèi)采樣器目前尚無(wú)統(tǒng)一稱(chēng)呼，為便于與已有的采樣器相區(qū)別，稱(chēng)為超大流量氣溶膠采樣器。與較小流量的采樣器類(lèi)似，超大流量氣溶膠采樣器也采用過(guò)濾方法捕集氣溶膠，但需要抽吸流量更大的真空泵或風(fēng)機(jī)作為采樣動(dòng)力，濾材的面積也相應(yīng)增加。2010年1月公開(kāi)的中國(guó)專(zhuān)利集成式超大流量自動(dòng)采樣器QO1010104439. 0)公開(kāi)了一種超大流量采樣器，采用真空風(fēng)機(jī)連接進(jìn)氣管道與出氣管道，進(jìn)氣管道的進(jìn)口端連接大氣氣溶膠采樣艙，采樣艙內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流器、濾材艙，濾材安裝在濾材艙底板的通孔上。其存在的問(wèn)題是，一是由于目前國(guó)內(nèi)很多地區(qū)會(huì)出現(xiàn)季節(jié)性大氣顆粒物嚴(yán)重污染情況，常常會(huì)引發(fā)濾材堵塞，樣品的取樣體積不能滿(mǎn)足要求，而要克服這種情況，一般使用更大功率的抽氣泵，不僅增加采樣器的體積和重量，而且增加能耗。二是使用大功率的抽氣泵，導(dǎo)致采樣器的體積和重量較大，一般只能進(jìn)行固定安裝，難以變更取樣地點(diǎn)，影響其監(jiān)測(cè)范圍。造成上述問(wèn)題的根本是取樣中濾材的阻力較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種用撞擊器進(jìn)行分級(jí)取樣以減小濾材壓阻的方法，并應(yīng)用其研發(fā)了 一種可拆分、便于移動(dòng)的超大流量氣溶膠采樣器。本發(fā)明的解決方案是一種超大流量氣溶膠采樣方法，包括以下步驟1含有氣溶膠顆粒的氣體被抽入采樣器；2氣體經(jīng)多個(gè)噴嘴噴射后，流向噴嘴下方的收集槽；3收集槽使氣流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，粒徑較大的顆粒被收集在收集槽的無(wú)紡布上，粒徑較小的顆粒物跟隨流體沿流線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，被收集槽下方設(shè)置的濾材收集。一種超大流量氣溶膠采樣器，其特殊之處是包括取樣管路箱體、動(dòng)力箱體、設(shè)置在取樣管路箱體內(nèi)的進(jìn)氣通道和濾材、設(shè)置在動(dòng)力箱體內(nèi)的抽氣泵，所述取樣管路箱體和動(dòng)力箱體上下密封連接，所述抽氣泵安裝在進(jìn)氣通道的下部，進(jìn)氣通道入口處設(shè)置有撞擊器，所述撞擊器包括波浪形上板和在上板下方設(shè)置的內(nèi)裝無(wú)紡布的多個(gè)收集槽，所述上板的波谷處設(shè)置有多個(gè)狹長(zhǎng)縫噴嘴，所述收集槽設(shè)置在對(duì)應(yīng)狹長(zhǎng)縫噴嘴的正下方，所述的濾材安裝在收集槽的下方。上述波浪形上板波谷間距為30cm 35cm，波谷夾角為90° 100°。上述進(jìn)氣通道包括喇叭口和設(shè)置在喇叭口下部的過(guò)渡段，所述喇叭口大直徑端與撞擊器外殼密封連接，喇叭口小直徑端與過(guò)渡段密封連接。上述狹長(zhǎng)縫噴嘴的縫寬為1 3mm。上述的進(jìn)氣通道上方設(shè)置有防止雨水淋入進(jìn)氣通道的可拆卸風(fēng)帽。上述抽氣泵的進(jìn)氣口朝上，通過(guò)軟管與進(jìn)氣通道的過(guò)渡段直通連接；所述抽氣泵的出氣口設(shè)置在采樣器的側(cè)方，通過(guò)管道弓I出采樣器側(cè)壁。上述進(jìn)氣通道的過(guò)渡段中部設(shè)置有流量計(jì)；采樣器下方安裝有轉(zhuǎn)輪。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、撞擊器上板采用波浪式結(jié)構(gòu)，可顯著減少上板氣溶膠的損失，實(shí)測(cè)上板捕集的氣溶膠質(zhì)量不大于5%。噴嘴縫寬過(guò)小則撞擊器本身阻力較大且容易堵塞，過(guò)寬則對(duì)較大顆粒的捕集效果較差，以1 3mm為宜。收集槽中放置無(wú)紡布，可以有效阻止顆粒的反彈，也便于樣品收集。2、本發(fā)明采用撞擊器捕集較大顆粒，減小了濾材上的壓阻，因此可以使用較小功率的真空泵，從而從根本上減小了采樣器的體積和重量。3、進(jìn)氣通道上方設(shè)置有可拆卸的風(fēng)帽，用于防止雨水淋入采樣器內(nèi)部。4、采樣器過(guò)渡段中部設(shè)置有流量計(jì)，便于流量測(cè)量和濃度計(jì)算。5、采樣器下方安裝有轉(zhuǎn)輪，便于移動(dòng)更換地點(diǎn)。6、抽氣泵的進(jìn)氣口朝上，通過(guò)軟管與過(guò)渡段直通連接，可以減少因管道彎曲帶來(lái)的壓力損失。


圖1是撞擊器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是分體式氣溶膠采樣器結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記如下1-波浪形上板，2-噴嘴，3-收集槽，4-無(wú)紡布，5-濾材，6-濾材架， 7-風(fēng)帽，8-喇叭口，9-流量計(jì)，10-過(guò)渡段，11-壓力傳感器，12-溫度傳感器，13-變頻器， 14-電控箱，15-積算儀，16-法蘭，17-軟管，18-抽氣泵，19-散熱風(fēng)扇，20-支架，21-轉(zhuǎn)輪， 22-取樣管路箱體，23-動(dòng)力箱體。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，超大氣溶膠采樣器主體包括風(fēng)帽7、取樣管路箱體22及動(dòng)力箱體23，三部分皆可拆分，一體時(shí)可以作為采樣器使用，需要運(yùn)輸時(shí)可以拆開(kāi)。風(fēng)帽7為四塊板拼裝而成，需要時(shí)可以拆開(kāi)便于運(yùn)輸。風(fēng)帽7設(shè)于取樣管路箱體22正上方，與取樣管路箱體22之間以套管式螺栓連接，螺栓頂端有活頁(yè)和鎖緊機(jī)構(gòu)，取樣管路箱體22四面門(mén)板可拆卸，方便運(yùn)輸及維修，取樣管路箱體22進(jìn)氣口設(shè)有撞擊器，撞擊器包括波浪形上板1和在上板1下方設(shè)置的內(nèi)裝無(wú)紡布4的多個(gè)收集槽3，無(wú)紡布用于收集較大顆粒；上板1的波谷處設(shè)置有多個(gè)狹長(zhǎng)縫噴嘴2，收集槽3設(shè)置在對(duì)應(yīng)狹長(zhǎng)縫噴嘴2的正下方，撞擊器下方設(shè)有濾材架6，濾材5安裝在濾材架6上，濾材架6下方連接喇叭口 8，喇叭口 8下方連接過(guò)渡段 10，取樣管路箱體22與動(dòng)力箱體23之間以螺栓連接，管路以法蘭16連接，電路以電纜轉(zhuǎn)接連接，動(dòng)力箱體23的四邊門(mén)板可拆卸，方便運(yùn)輸及維修，在左右對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)門(mén)板上安裝有散熱風(fēng)扇19，動(dòng)力箱體23中主要設(shè)有抽氣泵18，抽氣泵18與取樣管路以軟管17連接，動(dòng)力箱體23下方設(shè)有支架20，支架20為伸縮式，運(yùn)輸時(shí)收回至動(dòng)力箱體下，采樣時(shí)可以打開(kāi)， 支撐采樣器，動(dòng)力箱體23底座下方四角安裝有轉(zhuǎn)輪21，方便采樣器移動(dòng)。撞擊器的波浪形上板1波谷間距為34cm，波谷夾角為98°，撞擊器噴嘴2狹縫寬度為2mmο過(guò)渡段10中設(shè)有流量計(jì)9及壓力傳感器11和溫度傳感器12，取樣管路箱體21中設(shè)有變頻器13及電控箱14，電控箱14中設(shè)有積算儀15及電源開(kāi)關(guān)，流量計(jì)9、壓力傳感器 11、溫度傳感器12、變頻器13及積算儀15之間以電線(xiàn)連接。其工作過(guò)程是將分體式采樣器由自下而上的方式安裝，依次開(kāi)啟總電源，積算儀電源、散熱風(fēng)扇電源、變頻器電源，設(shè)置積算儀參數(shù)及變頻器參數(shù)，啟動(dòng)真空泵，儀器進(jìn)入采樣狀態(tài)，流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量、壓力及溫度變化，并將信號(hào)傳送至流量積算儀，由流量積算儀將流量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋給變頻器，變頻器通過(guò)調(diào)節(jié)真空泵的頻率來(lái)控制流量。撞擊器分上板1和收集槽3，上板為波浪式結(jié)構(gòu)，噴嘴縫2寬1 3mm。收集槽3 中放置無(wú)紡布，收集槽安裝在邊框上，邊框與濾材架之間安裝濾材5。氣溶膠經(jīng)噴嘴2后，氣流指向收集槽3，收集槽使流體發(fā)生偏轉(zhuǎn)，粒徑較大的顆粒不能跟隨流線(xiàn)偏轉(zhuǎn)而撞擊在收集槽的無(wú)紡布上4，粒徑較小的顆粒物跟隨流體沿流線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，最終被濾材5收集。上板1正面的三角形結(jié)構(gòu)不利于顆粒物的沉積，同時(shí)，顆粒物隨氣流撞擊到無(wú)紡布上時(shí)部分會(huì)向上反彈，波浪型結(jié)構(gòu)增加了無(wú)紡布表面至上板的距離，顆粒物不易反彈至下表面，進(jìn)而有效減少板損失。將收集槽內(nèi)放置無(wú)紡布可有效阻止反彈，同時(shí)將較大粒徑的顆粒物收集，既可以減小濾材的壓阻又達(dá)到了完全收集的效果。風(fēng)帽7為四塊板拼裝而成，本例中采用兩塊三角形和兩塊梯形板，板邊緣焊接有短圓管段，相互的兩塊板在連接部的圓管段相互錯(cuò)開(kāi)。安裝時(shí)用插銷(xiāo)插入，并固定。拼成風(fēng)帽后，為防止漏雨，在連接處用特制膠帶保護(hù)。流量測(cè)量采用流速式，在本例中流量計(jì)9使用均速管，通過(guò)測(cè)量均速管中的動(dòng)壓和靜壓，根據(jù)事先標(biāo)定的參數(shù)，可以通過(guò)流量積算儀實(shí)時(shí)計(jì)算得到流量。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保持采樣器的穩(wěn)定性以及減少帶來(lái)壓力損失的彎管，采用抽氣泵 18立式安裝，在流量測(cè)試管路后用軟管過(guò)渡連接到抽氣泵。排氣管為90°圓弧彎管。為了方便移動(dòng)，采樣器底部安裝萬(wàn)向輪，在確定取樣位置后，使用折疊式支架固定。拆分過(guò)程1、將風(fēng)帽7取下，拔出各片間的連接插銷(xiāo)，分為四片，放入包裝箱。2、打開(kāi)取樣管路箱體16的側(cè)面板，松開(kāi)流量測(cè)量管段末端法蘭的螺栓，拔開(kāi)電纜連接頭，并分別固定。3、拆下取樣管路箱體16和動(dòng)力箱體17的連接螺栓。
4、取下取樣管路箱體16，裝入包裝箱。5、將動(dòng)力箱體17底部的支架折回，將動(dòng)力箱體裝入包裝箱。6、安裝過(guò)程為上述過(guò)程的逆過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種超大流量氣溶膠采樣方法，其特征在于包括以下步驟1含有氣溶膠顆粒的氣體被抽入采樣器；2氣體經(jīng)多個(gè)噴嘴噴射后，流向噴嘴下方的收集槽；3收集槽使氣流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，粒徑較大的顆粒被收集在收集槽的無(wú)紡布上，粒徑較小的顆粒物跟隨流體沿流線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，被收集槽下方設(shè)置的濾材收集。
2.一種超大流量氣溶膠采樣器，其特征在于包括取樣管路箱體、動(dòng)力箱體、設(shè)置在取樣管路箱體內(nèi)的進(jìn)氣通道和濾材、設(shè)置在動(dòng)力箱體內(nèi)的抽氣泵，所述取樣管路箱體和動(dòng)力箱體上下密封連接，所述抽氣泵安裝在進(jìn)氣通道的下部，進(jìn)氣通道入口處設(shè)置有撞擊器，所述撞擊器包括波浪形上板和在上板下方設(shè)置的內(nèi)裝無(wú)紡布的多個(gè)收集槽，所述上板的波谷處設(shè)置有多個(gè)狹長(zhǎng)縫噴嘴，所述收集槽設(shè)置在對(duì)應(yīng)狹長(zhǎng)縫噴嘴的正下方，所述的濾材安裝在收集槽的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超大流量氣溶膠采樣器，其特征在于所述波浪形上板波谷間距為30cm 35cm，波谷夾角為90° 100°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超大流量氣溶膠采樣器，其特征在于所述進(jìn)氣通道包括喇叭口和設(shè)置在喇叭口下部的過(guò)渡段，所述喇叭口大直徑端與撞擊器外殼密封連接，喇叭口小直徑端與過(guò)渡段密封連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超大流量氣溶膠采樣器，其特征在于所述狹長(zhǎng)縫噴嘴的縫寬為1 3mmο
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超大流量氣溶膠采樣器，其特征在于所述的進(jìn)氣通道上方設(shè)置有防止雨水淋入進(jìn)氣通道的可拆卸風(fēng)帽。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超大流量氣溶膠采樣器，其特征在于所述抽氣泵的進(jìn)氣口朝上，通過(guò)軟管與進(jìn)氣通道的過(guò)渡段直通連接；所述抽氣泵的出氣口設(shè)置在采樣器的側(cè)方， 通過(guò)管道引出采樣器側(cè)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超大流量氣溶膠采樣器，其特征在于所述進(jìn)氣通道的過(guò)渡段中部設(shè)置有流量計(jì)；采樣器下方安裝有轉(zhuǎn)輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大流量氣溶膠采樣方法和采樣器，采樣方法包括以下步驟，將含有氣溶膠顆粒的氣體被抽入采樣器；氣體經(jīng)噴嘴噴射后流向收集槽；收集槽使氣流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，粒徑較大的顆粒被收集在收集槽的無(wú)紡布上，粒徑較小的顆粒物跟隨流體沿流線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，被收集槽下方設(shè)置的濾材收集。本發(fā)明采用撞擊器捕集較大顆粒，減小了濾材上的壓阻，因此可以使用較小功率的真空泵，從而從根本上減小了采樣器的體積和重量。本發(fā)明提出了一種用撞擊器進(jìn)行分級(jí)取樣以減小濾材壓阻的方法，并應(yīng)用其研發(fā)了一種可拆分、便于移動(dòng)的超大流量氣溶膠采樣器。
文檔編號(hào)G01N1/22GK102323111SQ201110233070
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者萬(wàn)可友, 劉龍波, 吳艷敏, 唐寒冰, 張志弘, 王長(zhǎng)海 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所