专利名称：管道污垢定量无菌采样装置及其方法
技术领域：
本发明涉及采样装置及其方法，尤其涉及一种管道污垢定量无菌采样装置及其方法。
背景技术：
随着我国经济的发展，人们对于生活品质的要求日益提高，由于人们生活工作节奏日益加快，对于生活和工作的要求越来越讲究的同时，对居住、工作环境的改善呼声也越来越高。由于空调系统不能得到及时清洗而引起的空气污染也越来越引起人们的高度重视，因为这直接关系到我们和家人的身心健康。
空调系统尤其是风管系统中的适宜的温、湿度是细菌、病毒滋生和繁衍的理想场所。据专家统计，存在于风管中的有害物质包括灰尘、病毒、真菌、霉菌、有害细菌、碳素、各种微生物以及昆虫尸体和花粉等。它们是造成室内空气污染的罪魁祸首。
据统计，在美国的400多万座商业建筑中，有接近三成正面临着严重的空气质量问题。
英国专家在调查英国的500间办公室时发现，八分之一的办公室内空气不合格，使员工们出现长期疲劳、皮肤粗糙等问题。
另据香港特区环保署抽查统计，在香港有37.5％的写字楼空气质量超出标准。
新加坡国立大学对5座有着3至15年楼龄的大厦进行检测，发现5座大厦中，某些地点的细菌含量比安全标准高出2倍，此外，相同地点的酵母、霉菌和二氧化碳的含量，都高于安全标准。在这5座大厦中工作的426人应邀接受身体检查，结果显示，他们大多数有严重的“病态楼宇综合征”征兆。
中央空调系统主宰着现代楼宇的空气新陈代谢，是建筑物名副其实的核心器官——肺”。
美国环保局、丹麦技术大学等机构在美国和欧洲的调查结果表明，空调通风系统由于长期运行、清洁不当等原因，室内空气污染来自于空调通风系统的占42％-53％，通风系统内主要污染物为颗粒物和微生物。
中央空调的通风系统是长期积累下来的卫生死角，其面积远远大于我们平时能够清洗到的机组面积。长期得不到清洁的风管为有害物质提供了安稳的环境，它们会不断滋生并随着四通八达的风管在室内广泛传播，在空调内部造成空气二次污染。目前大多数中央空调普遍使用粗效过滤器，它们最多只能过滤空气中40％的可吸入颗粒物，一半以上的可吸入颗粒物会进入中央空调系统。一方面，这些可吸入颗粒物有可能成为病毒的载体，使病毒在空调风管内流动传播，因此产生交叉感染。另一方面，颗粒小的可吸入颗粒物相互联结成为大灰尘，积累在风管系统的底部和拐角，它们日积月累便滋生了微生物。
风管系统中可能存在的这些病毒和微生物在风机的作用下被送到室内各处，更为严重的是这些被污染的空气有可能被回风系统吸回风管系统，经过简单处理后又再次排出，客观上浓缩了有害气体和物质，使得室内空气质量的污染程度比室外严重2-5倍。
用显微镜分析从中央空调通风系统内采集的粉尘、污垢样本得知，它的主要成份为尘土沙砾、炭类物质、结晶体、纤维、涂料片、真菌、病毒微生物以及腐蚀掉落风管内壁材料等(见下图)，此外还有一些昆虫的尸体混杂在其中。一旦灰尘当中附着有细菌、真菌、酵母等微生物时，也就很容易使人患过敏或是呼吸系统疾病。
除了通风管道，如煤气管道，天然气管道，自来管道，以及化工、电厂等各种输送管道等，都存在清洗问题，需要清洗就有需要检测。本发明就是为此而用。
对于风管检测为例，要求做到定量检测，这里最关键的是管壁上做到在规定的壁面上采集尘埃，发明内容本发明的目的是提供一种管道污垢定量无菌采样装置及其方法。
管道污垢定量无菌采样装置具有采样装置本体，装置本体前端设有第一电动机、第一减速齿轮、铲斗联接件、铲斗，铲斗卡接在铲斗联接件上，电动机通过减速齿轮、铲斗联接件带动铲斗上下运动，铲斗上方设有盖子，铲斗与盖子之间设有弹簧，铲斗前端两侧设有小突杆，采样装置本体下方两侧各设有履带式运动机构，履带式行进机构具有主动轮、第二电机、第二减速齿轮，码盘、从动轮、履带，第二电机通过第二减速齿轮带动主动轮转动，带动履带推动铲斗前进，码盘发出主动轮转过角度的信号。铲斗为一次性铲斗。铲斗底部设有擦拭块。
管道污垢定量无菌采样方法是利用管道污垢定量无菌采样装置的铲斗在管壁上铲除污垢时的推进距离L乘上铲斗的宽度R，L×R＝S，即得到在管壁上采样面积S，再将铲斗内的污垢重量除以管壁上采样面积S求出单位面积上的污垢量，达到污垢定量采样的目的。
本发明的优点是1)对管壁采样实现定量采样。
2)采样样品在采样过程中不受其它污染和参杂(包括采样器件的污染和在运输过程中其它污染进入样品。
3)铲子加百布洁可保证单位面积采样量更精确。
图1是管道污垢定量无菌采样装置的结构示意图；图2是管道污垢定量无菌采样装置本体局部俯视图；图3是本发明的铲斗及其联接件的结构示意图；图4是本发明的铲斗及其联接件的俯视图。
图5是本发明的码盘反馈系统图；图中第一电动机1、第一减速齿轮箱2、主体平板3、铲斗连接件4、铲斗5、铲斗盖6、小突杆7、弹簧8、擦拭块9、主动轮10、第二电动机11、第二减速齿轮箱12、码盘13、从动轮14、履带15、管道内壁面16、计数器17、计算机18。
具体实施例方式
因为管道内污垢情况各不相同，有粉状尘埃，有结成块的，也有粘滞性物质等，我们采用铲斗式取样方法，为了保证实现规定面积的采样，为此我们依靠机器人行走规定距离的方法来达到。也就是需要采样时，把铲子放下，贴住管壁面，然后依靠机器人行走来实现铲子向前运动达到取样品的目的，如果我们能确定机器人行走距离L，量出铲子有效宽度R，则L*.R＝M.M就是采样面积。
为了保证采样过程不受到其他污染，我们采用了两个措施，1)把铲斗分成两部分，一是与机器人连接在一起的，我们称它为不变部分，另一部分是与被采样的污垢接触的部分，我们采用一次性的部分，每采样一次，更换一次性铲斗，这样可避免杂质和病菌等混入到样品中。2)机器人采好样后，马上盖上盖子，使样品在铲斗和盖子所组成的一个封闭空间内。这样可避免在机器人退出过程中有其他杂物或带病菌的东西进入样品中，并保证在操作过程中不会出现铲斗中样品的遗失造成的采样误差。
对于粉状的污垢，为弥补铲子在铲粉状的污垢不彻底，我们在铲子底部设置擦拭块擦拭管道壁面。把在布上所增加的污垢量再加到样品上。弥补铲子的不足，提高采样的精确程度。
如图所示，管道污垢定量无菌采样装置具有采样装置本体，装置本体前端设有第一电动机1、第一减速齿轮2、铲斗联接件4、铲斗5，铲斗卡接在铲斗联接件上，电动机通过减速齿轮、铲斗联接件带动铲斗上下运动，铲斗5上方设有盖子6，铲斗与盖子之间设有弹簧8，铲斗前端两侧设有小突杆7，采样装置本体下方两侧各设有履带式运动机构，履带式行进机构具有主动轮10、第二电机11、第二减速齿轮12，码盘13、从动轮14、履带15，第二电机通过第二减速齿轮带动主动轮转动，带动履带推动铲斗前进，码盘发出主动轮转过角度的信号。所述的铲斗5为一次性铲斗。铲斗5底部设有擦拭块9。
铲斗上的盖子是在铲取样品后能自动盖住。这种方法可以有很多。图2是其中的一个例子。在盖子两边有两个小突杆7。当电动机转动使铲斗5贴近管道壁面时，铲斗盖子6(见图2)由于有小突杆7不能使盖子6贴近壁面。从而达到使盖子打开，当铲斗采样结束，电动机1把铲斗向上转动。盖子依靠弹簧8紧盖在铲斗上。
电气系统为常规直流电机控制.它可以开、停电动机，也可以输出正、负电压，使电动机正、反转。它接受计算机指令，调节电机转动速度。为了测量和控制电机转过的角度，所以在减速箱输出轴上还装上码盘13(见图1)，减速箱输出轴转过的角度可由码盘发出脉冲信号个数来反映，我们只需计数脉冲信号，就能知道减速箱输出轴转过角度。图5表示这一信息反馈过程。13是码盘，17脉冲计数器，18是计算机。有了码盘，我们就能知道主动轮10(图1)转过角度，也就能知道机器人行进的距离，我们假定行进距离为L。知道L后，我们再来确定铲斗的有效宽度R，R的确定可以用实验方法也可以实际测量铲斗的方法来定。有了L和R，我们就可以得到采样面积S＝L*R.对于粉状污垢为保证铲斗采样的精确性，我们在铲斗下有增加擦拭块(也可用其他能擦拭吸附住尘埃的材料)9(见图3)，铲斗铲过壁面终还会留下一些尘埃，再经擦拭块9擦过就更加干净。在样品称重时只要把擦拭块及所带尘埃一起称重就是了。这样就弥补了铲斗的不足。
以上说明都是以风道尘埃为例，其实它可用于其他管道，如煤气管道，天然气管道，电厂、化工厂的输送管道。无论是气体、液体管道。需要检测的都能用上述方法。
在上述说明中只适用于水平管道，对于垂直管道只要改变一下机器人形式，同样能用。
权利要求
1.一种管道污垢定量无菌采样装置，其特征在于它具有采样装置本体，装置本体前端设有第一电动机(1)、第一减速齿轮箱(2)、铲斗联接件(4)、铲斗(5)，铲斗卡接在铲斗联接件上，电动机通过减速齿轮箱、铲斗联接件带动铲斗上下运动，铲斗(5)上方设有盖子(6)，铲斗与盖子之间设有弹簧(8)，铲斗前端两侧设有小突杆(7)，采样装置本体下方两侧各设有履带式运动机构，履带式行进机构具有主动轮(10)、第二电机(11)、第二减速齿轮(12)，码盘(13)、从动轮(14)、履带(15)，第二电机通过第二减速齿轮带动主动轮转动，带动履带推动铲斗前进，码盘发出主动轮转过角度的信号。
2.根据权利要求1所述的一种管道污垢定量无菌采样装置，其特征在于所述的铲斗(5)为一次性铲斗。
3.根据权利要求1所述的一种管道污垢定量无菌采样装置，其特征在于所述的铲斗(5)底部设有由具有洁净和吸附污垢功能的材料(如百洁布等)制成的擦拭块(9)。
4.一种使用如权利要求1所述装置的管道污垢定量无菌采样方法，其特征在于利用管道污垢定量无菌采样装置的铲斗在管壁上铲除污垢时的推进距离L乘上铲斗的宽度R，L*R＝S，即得到在管壁上采样面积S，再将铲斗内的污垢重量除以管壁上采样面积S求出单位面积上的污垢量，达到污垢定量采样的目的。
全文摘要
本发明公开了一种管道污垢定量无菌采样装置及其方法。管道污垢定量无菌采样方法是利用管道污垢定量无菌采样装置的铲斗在管壁上铲除污垢时的推进距离L乘上铲斗的宽度R，L*R＝S，即得到在管壁上采样面积S，再将铲斗内的污垢重量除以管壁上采样面积S求出单位面积上的污垢量，达到污垢定量采样的目的。本发明的优点是1)是利用电子控制技术和机械技术相结合对于被采集的管壁的面积实现定量化。从而对管壁采样实现定量采样。2)是采用一次性部件保证采样器的无菌性，使采样样品在采样过程中不受其他污染和参杂。
文档编号G01N1/04GK1869632SQ20061005173
公开日2006年11月29日 申请日期2006年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者张宏, 童勤业, 魏延年 申请人:张宏, 童勤业, 魏延年