专利名称：一种超大流量气溶胶采样方法及采样器的制作方法
技术领域：
本发明属于环境监测设备，具体涉及一种用于超大流量大气气溶胶取样的采样
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背景技术：
大气气溶胶是大气中很多污染物的主要形态，对人体健康具有很多不利影响，是环境监测和研究中重点关注的对象之一，大气环境监测一般对其采样富集，然后测量其中各组分的含量。由于环境中污染物浓度差异很大，因此需要不同的采样流量进行富集。根据环保总局发布的技术要求(HJ/T374-2007总悬浮颗粒物采样器技术要求及检测方法)，按流量将采样器分为中流量采样器(工作点流量6m3/h)和大流量采样器(工作点流量63m3/ h)，国内大流量采样器市售产品主要有武汉市天虹智能仪表厂的TH-1000C型和青岛崂应 2031型等。若待测污染物浓度更低，比如大气中放射性核素，则需要用到的流量大于450m3/ h的采样器。此类采样器目前尚无统一称呼，为便于与已有的采样器相区别，称为超大流量气溶胶采样器。与较小流量的采样器类似，超大流量气溶胶采样器也采用过滤方法捕集气溶胶，但需要抽吸流量更大的真空泵或风机作为采样动力，滤材的面积也相应增加。2010年1月公开的中国专利集成式超大流量自动采样器QO1010104439. 0)公开了一种超大流量采样器，采用真空风机连接进气管道与出气管道，进气管道的进口端连接大气气溶胶采样舱，采样舱内设置有导流器、滤材舱，滤材安装在滤材舱底板的通孔上。其存在的问题是，一是由于目前国内很多地区会出现季节性大气颗粒物严重污染情况，常常会引发滤材堵塞，样品的取样体积不能满足要求，而要克服这种情况，一般使用更大功率的抽气泵，不仅增加采样器的体积和重量，而且增加能耗。二是使用大功率的抽气泵，导致采样器的体积和重量较大，一般只能进行固定安装，难以变更取样地点，影响其监测范围。造成上述问题的根本是取样中滤材的阻力较大。
发明内容
本发明提出了一种用撞击器进行分级取样以减小滤材压阻的方法，并应用其研发了 一种可拆分、便于移动的超大流量气溶胶采样器。本发明的解决方案是一种超大流量气溶胶采样方法，包括以下步骤1含有气溶胶颗粒的气体被抽入采样器；2气体经多个喷嘴喷射后，流向喷嘴下方的收集槽；3收集槽使气流发生偏转，粒径较大的颗粒被收集在收集槽的无纺布上，粒径较小的颗粒物跟随流体沿流线运动，被收集槽下方设置的滤材收集。一种超大流量气溶胶采样器，其特殊之处是包括取样管路箱体、动力箱体、设置在取样管路箱体内的进气通道和滤材、设置在动力箱体内的抽气泵，所述取样管路箱体和动力箱体上下密封连接，所述抽气泵安装在进气通道的下部，进气通道入口处设置有撞击器，所述撞击器包括波浪形上板和在上板下方设置的内装无纺布的多个收集槽，所述上板的波谷处设置有多个狭长缝喷嘴，所述收集槽设置在对应狭长缝喷嘴的正下方，所述的滤材安装在收集槽的下方。上述波浪形上板波谷间距为30cm 35cm，波谷夹角为90° 100°。上述进气通道包括喇叭口和设置在喇叭口下部的过渡段，所述喇叭口大直径端与撞击器外壳密封连接，喇叭口小直径端与过渡段密封连接。上述狭长缝喷嘴的缝宽为1 3mm。上述的进气通道上方设置有防止雨水淋入进气通道的可拆卸风帽。上述抽气泵的进气口朝上，通过软管与进气通道的过渡段直通连接；所述抽气泵的出气口设置在采样器的侧方，通过管道弓I出采样器侧壁。上述进气通道的过渡段中部设置有流量计；采样器下方安装有转轮。本发明的优点是1、撞击器上板采用波浪式结构，可显著减少上板气溶胶的损失，实测上板捕集的气溶胶质量不大于5%。喷嘴缝宽过小则撞击器本身阻力较大且容易堵塞，过宽则对较大颗粒的捕集效果较差，以1 3mm为宜。收集槽中放置无纺布，可以有效阻止颗粒的反弹，也便于样品收集。2、本发明采用撞击器捕集较大颗粒，减小了滤材上的压阻，因此可以使用较小功率的真空泵，从而从根本上减小了采样器的体积和重量。3、进气通道上方设置有可拆卸的风帽，用于防止雨水淋入采样器内部。4、采样器过渡段中部设置有流量计，便于流量测量和浓度计算。5、采样器下方安装有转轮，便于移动更换地点。6、抽气泵的进气口朝上，通过软管与过渡段直通连接，可以减少因管道弯曲带来的压力损失。
图1是撞击器结构示意图；图2是分体式气溶胶采样器结构示意图；附图标记如下1-波浪形上板，2-喷嘴，3-收集槽，4-无纺布，5-滤材，6-滤材架， 7-风帽，8-喇叭口，9-流量计，10-过渡段，11-压力传感器，12-温度传感器，13-变频器， 14-电控箱，15-积算仪，16-法兰，17-软管，18-抽气泵，19-散热风扇，20-支架，21-转轮， 22-取样管路箱体，23-动力箱体。
具体实施例方式如图1和图2所示，超大气溶胶采样器主体包括风帽7、取样管路箱体22及动力箱体23，三部分皆可拆分，一体时可以作为采样器使用，需要运输时可以拆开。风帽7为四块板拼装而成，需要时可以拆开便于运输。风帽7设于取样管路箱体22正上方，与取样管路箱体22之间以套管式螺栓连接，螺栓顶端有活页和锁紧机构，取样管路箱体22四面门板可拆卸，方便运输及维修，取样管路箱体22进气口设有撞击器，撞击器包括波浪形上板1和在上板1下方设置的内装无纺布4的多个收集槽3，无纺布用于收集较大颗粒；上板1的波谷处设置有多个狭长缝喷嘴2，收集槽3设置在对应狭长缝喷嘴2的正下方，撞击器下方设有滤材架6，滤材5安装在滤材架6上，滤材架6下方连接喇叭口 8，喇叭口 8下方连接过渡段 10，取样管路箱体22与动力箱体23之间以螺栓连接，管路以法兰16连接，电路以电缆转接连接，动力箱体23的四边门板可拆卸，方便运输及维修，在左右对称的两个门板上安装有散热风扇19，动力箱体23中主要设有抽气泵18，抽气泵18与取样管路以软管17连接，动力箱体23下方设有支架20，支架20为伸缩式，运输时收回至动力箱体下，采样时可以打开， 支撑采样器，动力箱体23底座下方四角安装有转轮21，方便采样器移动。撞击器的波浪形上板1波谷间距为34cm，波谷夹角为98°，撞击器喷嘴2狭缝宽度为2mmο过渡段10中设有流量计9及压力传感器11和温度传感器12，取样管路箱体21中设有变频器13及电控箱14，电控箱14中设有积算仪15及电源开关，流量计9、压力传感器 11、温度传感器12、变频器13及积算仪15之间以电线连接。其工作过程是将分体式采样器由自下而上的方式安装，依次开启总电源，积算仪电源、散热风扇电源、变频器电源，设置积算仪参数及变频器参数，启动真空泵，仪器进入采样状态，流量计、压力传感器、温度传感器实时监测流量、压力及温度变化，并将信号传送至流量积算仪，由流量积算仪将流量数据实时反馈给变频器，变频器通过调节真空泵的频率来控制流量。撞击器分上板1和收集槽3，上板为波浪式结构，喷嘴缝2宽1 3mm。收集槽3 中放置无纺布，收集槽安装在边框上，边框与滤材架之间安装滤材5。气溶胶经喷嘴2后，气流指向收集槽3，收集槽使流体发生偏转，粒径较大的颗粒不能跟随流线偏转而撞击在收集槽的无纺布上4，粒径较小的颗粒物跟随流体沿流线运动，最终被滤材5收集。上板1正面的三角形结构不利于颗粒物的沉积，同时，颗粒物随气流撞击到无纺布上时部分会向上反弹，波浪型结构增加了无纺布表面至上板的距离，颗粒物不易反弹至下表面，进而有效减少板损失。将收集槽内放置无纺布可有效阻止反弹，同时将较大粒径的颗粒物收集，既可以减小滤材的压阻又达到了完全收集的效果。风帽7为四块板拼装而成，本例中采用两块三角形和两块梯形板，板边缘焊接有短圆管段，相互的两块板在连接部的圆管段相互错开。安装时用插销插入，并固定。拼成风帽后，为防止漏雨，在连接处用特制胶带保护。流量测量采用流速式，在本例中流量计9使用均速管，通过测量均速管中的动压和静压，根据事先标定的参数，可以通过流量积算仪实时计算得到流量。系统设计中，为保持采样器的稳定性以及减少带来压力损失的弯管，采用抽气泵 18立式安装，在流量测试管路后用软管过渡连接到抽气泵。排气管为90°圆弧弯管。为了方便移动，采样器底部安装万向轮，在确定取样位置后，使用折叠式支架固定。拆分过程1、将风帽7取下，拔出各片间的连接插销，分为四片，放入包装箱。2、打开取样管路箱体16的侧面板，松开流量测量管段末端法兰的螺栓，拔开电缆连接头，并分别固定。3、拆下取样管路箱体16和动力箱体17的连接螺栓。
4、取下取样管路箱体16，装入包装箱。5、将动力箱体17底部的支架折回，将动力箱体装入包装箱。6、安装过程为上述过程的逆过程。
权利要求
1.一种超大流量气溶胶采样方法，其特征在于包括以下步骤1含有气溶胶颗粒的气体被抽入采样器；2气体经多个喷嘴喷射后，流向喷嘴下方的收集槽；3收集槽使气流发生偏转，粒径较大的颗粒被收集在收集槽的无纺布上，粒径较小的颗粒物跟随流体沿流线运动，被收集槽下方设置的滤材收集。
2.一种超大流量气溶胶采样器，其特征在于包括取样管路箱体、动力箱体、设置在取样管路箱体内的进气通道和滤材、设置在动力箱体内的抽气泵，所述取样管路箱体和动力箱体上下密封连接，所述抽气泵安装在进气通道的下部，进气通道入口处设置有撞击器，所述撞击器包括波浪形上板和在上板下方设置的内装无纺布的多个收集槽，所述上板的波谷处设置有多个狭长缝喷嘴，所述收集槽设置在对应狭长缝喷嘴的正下方，所述的滤材安装在收集槽的下方。
3.根据权利要求2所述的超大流量气溶胶采样器，其特征在于所述波浪形上板波谷间距为30cm 35cm，波谷夹角为90° 100°。
4.根据权利要求2或3所述的超大流量气溶胶采样器，其特征在于所述进气通道包括喇叭口和设置在喇叭口下部的过渡段，所述喇叭口大直径端与撞击器外壳密封连接，喇叭口小直径端与过渡段密封连接。
5.根据权利要求4所述的超大流量气溶胶采样器，其特征在于所述狭长缝喷嘴的缝宽为1 3mmο
6.根据权利要求4所述的超大流量气溶胶采样器，其特征在于所述的进气通道上方设置有防止雨水淋入进气通道的可拆卸风帽。
7.根据权利要求4所述的超大流量气溶胶采样器，其特征在于所述抽气泵的进气口朝上，通过软管与进气通道的过渡段直通连接；所述抽气泵的出气口设置在采样器的侧方， 通过管道引出采样器侧壁。
8.根据权利要求4所述的超大流量气溶胶采样器，其特征在于所述进气通道的过渡段中部设置有流量计；采样器下方安装有转轮。
全文摘要
本发明涉及一种大流量气溶胶采样方法和采样器，采样方法包括以下步骤，将含有气溶胶颗粒的气体被抽入采样器；气体经喷嘴喷射后流向收集槽；收集槽使气流发生偏转，粒径较大的颗粒被收集在收集槽的无纺布上，粒径较小的颗粒物跟随流体沿流线运动，被收集槽下方设置的滤材收集。本发明采用撞击器捕集较大颗粒，减小了滤材上的压阻，因此可以使用较小功率的真空泵，从而从根本上减小了采样器的体积和重量。本发明提出了一种用撞击器进行分级取样以减小滤材压阻的方法，并应用其研发了一种可拆分、便于移动的超大流量气溶胶采样器。
文档编号G01N1/22GK102323111SQ201110233070
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者万可友, 刘龙波, 吴艳敏, 唐寒冰, 张志弘, 王长海 申请人:西北核技术研究所