专利名称：多功能空气采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大气污染物监测的一种新型多功能采样装置。
大气污染包括生物性污染和非生物性污染两大类，前者如空气中的微生物(包括细菌、真菌和病毒)和空气过敏原(如花粉等)，后者如空气中的各种飘尘和有害气体。这些污染物都对人体健康和工农业生产带来一定的危害。为了监测这些污染物，国内外曾分别设计过多种采样装置，但是，这些装置有的只能采集生物污染物，有的只能采集非生物污染物中的飘尘，或者只能采集其中的气体。而现代大气污染监测中，这两大类污染物都要进行采集和测定。这样就要分别携带多种仪器，不仅耗费资金大，而且也带来诸多不便。
此外，已有的这些采样器绝大部分只能采集空气中污染物的总量，而不能区别采集空气中不同大小的粒子，而不同大小的粒子对于该粒子能否进入呼吸道，造成呼吸道的危害是有直接关系的。有些采样器，如Andersen采样器，虽能分别采集不同大小的粒子，但结构多达六层，每层400个圆孔喷嘴，要精确加工从孔径为1.81mm至0.25mm的2400个孔，不仅结构复杂，价格昂贵，使用也不便利。近年虽有改成两层者，孔数改为每层200，但因其两层采集面都是固定的，从每孔采集的粒子，特别是空气中数量很大的小粒子，容易在与孔相对的采集面上重叠堆积，而无法测定其粒子的大小和数量。
本实用新型的目的就是为了克服现有空气采样器的上述缺点，为大气污染的监测提供一种既能采集大气中生物性污染物，又能采集大气中的非生物性污染物；既能作这两类大气污染物单位体积空气中总量的采集，又能分别采集能进入呼吸道的和不能进入呼吸道的这两类污染物的一种多功能的两级惯性撞击式空气采样器，并且通过采集面和采样喷嘴的特殊设计，克服以往同类采样器标本重叠堆积的缺点。
本实用新型的目的是这样实现的设计了一种固定采集面和旋转采集面相结合的新型两级惯性撞击式采样装置。所谓惯性撞击式采样装置，即通过泵将一定量的空气抽进，并使之通过一狭缝或一定数量小圆孔，以形成高速气流，悬浮在此气流中的粒子也随之高速运动，当它们离开狭缝或圆孔时，由于粒子的运动惯性，继续朝直前进，撞击并粘着于其对面的采集面上，而气流则拐弯而去。上述狭缝或小孔称为喷嘴。但是，只有当粒子的动量(质量×速度)能克服喷嘴与采集面之间的空气阻力时，才能撞击于采集面，否则，粒子将随气流飘走。为了使这部份飘走的较小粒子也采集下来，可以另加一级采样装置，使喷嘴的面积变小，也即使气流速度加快，粒子的动量增加。这样就可使不同大小的粒子分别采集在不同采集面上，供分别测定。采集面一般均为圆形。
本实用新型的第一级，采集不能进入呼吸道的，粒径在10微米以上大粒子，第二级采集能进入呼吸道的，粒径10微米以下小粒子。由于不能进入呼吸道的大粒子，在空气中的含量少，故第一级设计成圆孔喷嘴和固定采集面。而能进入呼吸道的小粒子，在空气中的含量很多，采集面设计成旋转式的，使采集的粒子能满布在整个圆形采集面上。克服以往采样器的第二级采集面也为固定式的，所造成的大量粒子撞击在同一处，而致重叠堆积的缺点。其次，采集面的旋转不用电机或钟表机械，而设计一种很简单的风动叶轮结构，利用采样时抽进的空气，通过三个斜缝以形成一定风速，推动叶轮旋转，从而带动采集面旋转。第三，国内外曾设计过单级的，具有旋转采集面的空气微生物采样器，但是未见具有旋转采集面的两级空气采样器的报导。以往这些具有旋转采集面的单级空气采样器，其设计的采样喷嘴不外两种，一种是矩形狭缝，一种是成一线的多个圆孔，这两种喷嘴都是从中心向周边成一直线，呈辐条状。这种设计存在以下缺点，即靠中心处的喷嘴，由于其半径短，它的圆周形粒子撞击轨迹的周长也小，而离中心越远者，周长也越来越大，其结果，撞击在靠近中心处的粒子密度很大，产生重叠堆积，而离圆心越远，粒子就越稀，形成不均匀分布，导致采样结果的测定误差。本实用新型采取了新的喷嘴布局设计，即圆孔喷嘴不是成辐条状的一线排列，而是分散在从中心至外周各同心圆周的不同角度上，近中心处圆周上的喷嘴数安排少，往外的各圆周上的喷嘴数逐步增加，但不论在那个圆周上，相邻的两个喷嘴的中心点之间所占弧长均应相等，允许误差不大于±6％。也即使每个喷嘴射出的粒子，其撞击的范围相等，从而进一步克服了上述粒子分布不均和重叠堆积的缺点。
由于非生物性污染粒子与生物性污染粒子的采集机制是相同的，只是前者采集时，仅须在采集面上涂很薄一层粘性介质，而后者采集时则要加一定厚度的培养介质。为了使本实用新型对上述两类粒子均能有效采集，在第一级撞击采样机构和第二级撞击采样机构之间以及第二级撞击采样机构和基体之间，都采用两层橡皮垫圈，垫圈厚度均以2～3mm之间为宜。采集非生物性粒子时，均用一层垫圈；采集生物性粒子是，均用两层垫圈。
本实用新型具有以下优点(一)功能多；它既可作大气中生物性污染物，也可作非生物性污染物的采集；既可供单位体积大气中污染物含量的测定，也可供污染物粒子的形状、大小和数量的测定，并可区别采集能进入呼吸道的和不能进入呼吸道的污染物粒子供测定；(二)精确度高由于第二级采集面设计成旋转式的，而且第二级喷嘴的布局作了等距分散的这两种特殊设计，克服了以往采样器存在的粒子重叠堆积而致的测定误差；(三)采集面的旋转采用风动叶轮结构，而不采取常用的电机或钟表机构。结构简单。
本实用新型的具体结构，由以下的实施例及其附图绘出。附
图1为本实用新型的纵剖面图，附图2为第二级喷嘴的布局图，附图3为风动叶轮结构的横隔板上斜缝的俯视图及其剖面的侧视图。
从附图1可以看出本实用新型由保护盖(1)、第一级撞击采样机构(3)、第二级撞击采样机构(10)、第二级采集面的风动叶轮旋转机构(15)和基体(16)五部件组成。第一级撞击采样机构包括进气筒(2)，进气筒底部的圆孔喷嘴(4)，和第一级固定采集面(5)。第二级撞击采样机构包括第二级进气筒(6)、筒底的第二级圆孔喷嘴(7)和第二级采集面(9)。风动叶轮旋机构包括叶轮(15)、第二级采集面的托架(12)和具有3个斜缝(13)的横隔板(14)；基体(16)下部具有排气嘴(17)，在第一级和第二级采样机构相连接处有两层橡皮垫圈(8)，在第二级采样机构和基体相连接处有两层橡皮垫圈(11)。
工作时，取下保护盖(1)，当抽气泵启动时，空气按箭头所示，由进气筒(2)进入，经过筒底的圆孔喷嘴(4)形成高速气流后，将污染物粒子撞击在第一级固定采集面(5)上，然后进入第二级进气筒(6)，再经过筒底的分散圆孔喷嘴(7)，形成更高速度的气流后，将第一级未撞击下的污染物粒子撞击于旋转着的第二级采集面(9)。之后，空气经过横隔板(14)上的3个斜缝(13)形成一定速度的气流，吹向叶轮(15)，使叶轮旋转并带动第二级采集面托架(12)和第二级采集面(9)一道旋转，然后气流从基体(16)的排气嘴(17)排出，通到抽气装置(图中未列出)。实际上，抽气泵一启动时，所有上述气流都同时流动，也即撞击采样以及叶轮和第二级旋转采集面的旋转是同时进行的。
权利要求1.一种可供大气中生物性和非生物性两类污染物采集以及可区别采集能进入下呼吸道和不能进入下呼吸道的污染物粒子的多功能空气采样器，该采样器是一种新型两级固体撞击式采样装置，其特征在于第二级采集面(9)设计为旋转式的；第二级圆孔喷嘴(7)采取等距分散的布局形式。
2.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于第二级采集面(9)的旋转机构是由横隔板(14)面上每相隔120°角的3个斜缝(13)、一组简易叶轮(15)和第二级采集面的托架(12)构成。
3.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于第二级各圆孔喷嘴(7)不是分布在同一直线上，而且散布在以第二级进气筒(6)筒底中心为圆心的各同心圆周上，而且不论在那一圆周上的圆孔喷嘴，其相邻两喷嘴的中心点之间所占的弧长均应基本相等，允许误差不大于±6％。
专利摘要本实用新型为一种新型结构的两级固体撞击式空气采样器。不仅可供固体生物性污染物和非生物性污染物的采样，而且也可供这两类污染物中的能进入下呼吸道的与不能进入下呼吸道的污染粒子的区别采集。由于第二级采集面特殊设计为旋转式的和第二级采样喷嘴设计成等距分散的布局，克服了现有同类空气采样器的标本粒子重叠堆积，造成测定误差的缺点。
文档编号G01N1/22GK2117604SQ9123301
公开日1992年9月30日 申请日期1991年12月30日 优先权日1991年12月30日
发明者戴景林 申请人:戴景林