一种基于凸轮机构更换滤膜的颗粒物采样装置的制作方法

本发明属于气体检测装置技术改进领域，尤其涉及一种基于凸轮机构更换滤膜的颗粒物采样装置。

背景技术：

大气颗粒物是最重要的大气污染物之一，是大气中固体和液体颗粒物的总称。按照粒径可分为粗分散体系（>10μm）和胶体分散体系（0.001-10μm）。其中粒径在10μm以下的颗粒物（PM10）称为可吸入颗粒物，粒径在2.5μm以下的颗粒物（PM2.5）称为可入肺颗粒物。粒径在10um以下的颗粒物（如PM10、PM2.5等）可通过呼吸系统进入人体肺部，增加呼吸系统的发病率，甚至影响心肺功能。PM2.5对重金属以及气态污染物等的吸附作用明显，对污染物有明显的富集作用，还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病推波助澜，对人体健康产生极大危害。同时PM10、PM2.5是致使灰霾天气产生的最终元凶，近几年中国的雾霾天成了困扰中国十几亿人口的难题。

中国的大气污染控制自2000年以来已由从SO2、NOx和TSP控制转向PM10控制，并将逐渐转向控制PM2.5，同时，国家环保总局要求环境空气中颗粒物达标的城市从直辖市、省会和单列市等45个重点环境保护城市扩展到300个。美国环境保护署（USA-EPA）于1997年提出了PM2.5环境空气质量标准，欧盟也明确提出将削减PM2.5浓度作为削减PM10浓度的总体规划的一部分。 2011年12月底，环保部常务会议审议通过的新《环境空气质量标准》首次增设了PM2.5平均浓度限值。据我国环境监测资料表明， 中国大气颗粒物的污染问题十分严峻，目前已经上升为环境空气质量的首要影响因素，特别是细微大气颗粒物对人体的危害相当严重，因此，对大气颗粒物进行相关的研究和控制十分必要。

我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法。其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10的浓度。计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下（0℃、101.3kPa）的体积，对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。

现有的颗粒物采样器滤膜安装在切割头内，通过旋紧式装置更换滤膜，耗时费力不方便；空气中颗粒物粒径大小不一样，现有技术分离PM10、PM2.5效率低下且不准确，无法满足高效采样的要求；对于环境大气气压、温度、气体流量等测量不准确，直接影响到采样气体的体积从工况换算成标况时的准确性，并导致测量结果不正确。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于凸轮机构更换滤膜的颗粒物采样装置，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种基于凸轮机构更换滤膜的颗粒物采样装置，所述颗粒物采样装置包括控制装置、凸轮机构、滤膜更换机构、采样管、切割器、采样器头及机箱，所述控制装置、凸轮机构及滤膜更换机构分别设于所述机箱内，所述滤膜更换机构设于所述凸轮机构上，所述滤膜更换机构设于所述机箱的顶板上，所述控制装置设于所述机箱的底面上，所述控制装置通过气管连接所述滤膜更换装置，所述滤膜更换机构通过所述采样管连接所述切割器，所述切割器连接所述采样器头。

本发明的进一步技术方案是：所述凸轮机构包括调整底板、摇杆固定块、调整凸轮、摇杆、凸轮固定件、摇杆手柄环及摇杆手柄，所述摇杆固定块设于所述调整底板上，所述凸轮固定件通过螺钉设于所述调整凸轮上，所述摇杆分别穿过所述摇杆固定块、凸轮固定件及调整凸轮将所述调整凸轮设于所述调整底板上，所述摇杆手柄环设于所述摇杆的一端，所述摇杆手柄设于所述摇杆手柄环上。

本发明的进一步技术方案是：所述调整底板上设有一方形的开口。

本发明的进一步技术方案是：所述滤膜更换机构包括上固定组件、中固定组件、下固定组件及连接组件，所述上固定组件通过所述中固定组件连接所述下固定组件，所述连接组件连接所述下固定组件。

本发明的进一步技术方案是：所述连接组件包括调整法兰、调整挡块、调节连头及滚珠轴承，所述调节连头的一端连接所述调整法兰，所述调节连头的另一端穿过所述调整挡块与所述滚珠轴承通过转轴连接，所述调整法兰及调整挡块分别连接所述下固定组件。

本发明的进一步技术方案是：所述下固定组件包括下固定板、设于所述下固定板上四个角位置的滑块，一端设于所述下固定板中心上的过滤套筒，设于所述过滤套筒的另一端上的第一滤膜固定筒，套设于所述第一滤膜固定筒上的第二滤膜固定筒。

本发明的进一步技术方案是：所述中固定组件包括中间固定板，穿过所述中间固定板与所述第二滤膜固定筒连接的中间连接头，分别设于所述中间固定板的四个角位置的滑块。

本发明的进一步技术方案是：所述上固定组件包括上固定板、上连接头及四根导轴，所述上连接头的一端连接所述中间连接头，所述上连接头的另一端穿过所述上固定板的中心连接所述采样管，每根所述导轴上套设有一根弹簧，每根所述导轴的一端分别连接所述上固定板的角位置，每根所述导轴的另一端分别穿过所述中间固定板角位置的滑块及下固定板角位置的滑块连接所述调整底板。

本发明的进一步技术方案是：所述采样管通过紧固环连接所述上连接头。

本发明的进一步技术方案是：该颗粒物采样装置还包括支脚，所述支脚设于所述机箱的底板上。

本发明的有益效果是：凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。凸轮机构布局整洁，结构简单、紧凑、设计方便，动作连贯，稳定，一经调整故障少、寿命长。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，只要做出适当的凸轮轮廓，就能使从动杆得到任意预定的运动规律，实现各种复杂的运动要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于凸轮机构更换滤膜的颗粒物采样装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的凸轮机构、滤膜更换机构、采样管、切割器及采样器头的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的凸轮机构和滤膜更换机构的结构示意图。

具体实施方式

附图标记：10-采样器头 20-切割器 30-机箱 40-滤膜更换机构 50-凸轮机构 60-控制装置 70-支脚 80-手柄 90-采样管 100-紧固环 401-上固定板 402-上连接头 403-导轴 404-中间连接头 405-滑块 406-中间固定板 407-第二滤膜固定筒 408-过滤套筒 409-下固定板 410-调整法兰 411-调整挡块 412-调节连头 413-滚珠轴承 501-调整底板 502-调整凸轮 503-摇杆固定块 504-摇杆手柄环 505-摇杆 506-摇杆手柄。

图1示出了本发明提供的基于凸轮机构更换滤膜的颗粒物采样装置，所述颗粒物采样装置包括控制装置60、凸轮机构50、滤膜更换机构40、采样管90、切割器20、采样器头10及机箱30，所述控制装置60、凸轮机构50及滤膜更换机构40分别设于所述机箱30内，所述滤膜更换机构40设于所述凸轮机构50上，所述滤膜更换机构40设于所述机箱30的顶板上，所述控制装置60设于所述机箱30的底面上，所述控制装置60通过气管连接所述滤膜更换机构40，所述滤膜更换机构40通过所述采样管90连接所述切割器20，所述切割器20连接所述采样器头10。

所述凸轮机构50包括调整底板501、摇杆固定块503、调整凸轮502、摇杆505、凸轮固定件、摇杆手柄环504及摇杆手柄506，所述摇杆固定块503设于所述调整底板501上，所述凸轮固定件通过螺钉设于所述调整凸轮502上，所述摇杆505分别穿过所述摇杆固定块503、凸轮固定件及调整凸轮502将所述调整凸轮502设于所述调整底板501上，所述摇杆手柄环504设于所述摇杆505的一端，所述摇杆手柄506设于所述摇杆手柄环504上。

所述调整底板501上设有一方形的开口。

所述滤膜更换机构0包括上固定组件、中固定组件、下固定组件及连接组件，所述上固定组件通过所述中固定组件连接所述下固定组件，所述连接组件连接所述下固定组件。

所述连接组件包括调整法兰410、调整挡块411、调节连头412及滚珠轴承413，所述调节连头412的一端连接所述调整法兰410，所述调节连头412的另一端穿过所述调整挡块411与所述滚珠轴承413通过转轴连接，所述调整法兰410及调整挡块411分别连接所述下固定组件。

所述下固定组件包括下固定板409、设于所述下固定板409上四个角位置的滑块405，一端设于所述下固定板409中心上的过滤套筒408，设于所述过滤套筒408的另一端上的第一滤膜固定筒，套设于所述第一滤膜固定筒上的第二滤膜固定筒407。

所述中固定组件包括中间固定板406，穿过所述中间固定板406与所述第二滤膜固定筒407连接的中间连接头404，分别设于所述中间固定板406的四个角位置的滑块405。

所述上固定组件包括上固定板401、上连接头402及四根导轴403，所述上连接头402的一端连接所述中间连接头404，所述上连接头402的另一端穿过所述上固定板401的中心连接所述采样管90，每根所述导轴403上套设有一根弹簧，每根所述导轴403的一端分别连接所述上固定板401的角位置，每根所述导轴403的另一端分别穿过所述中间固定板406角位置的滑块405及下固定板409角位置的滑块405连接所述调整底板501。

所述采样管90通过紧固环100连接所述上连接头402。

该颗粒物采样装置还包括支脚70，所述支脚70设于所述机箱30的底板上。

在所述机箱30的两侧分别设有一个手柄80。通过手柄可以方便的移动装置的位置。

采样器通过流量测量及控制装置控制抽气泵以恒定流量16.7L/min（工作点流量）抽取环境空气样品，样品经过采样器入口、切割器，颗粒物被捕集在滤膜，气体经流量计、抽气泵由排气口排出。采样器实时测量流量计前压力、流量计前温度、环境大气压、环境温度等参数对采样流量进行控制。采样器配置不同的切割器（如TSP、PM10、PM2.5切割器等），即可分析不同的颗粒物（如TSP、PM10、PM2.5）浓度。

凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。凸轮机构布局整洁，结构简单、紧凑、设计方便，动作连贯，稳定，一经调整故障少、寿命长。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，只要做出适当的凸轮轮廓，就能使从动杆得到任意预定的运动规律，实现各种复杂的运动要求。凸轮机构的特点是可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。