專利名稱：一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種分離器，特別是關(guān)于一種用于大氣中生物氣溶膠濃縮分離 的氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器。
背景技術(shù)：
自2001年美國(guó)郵政服務(wù)系統(tǒng)遭受炭疽攻擊和1995年?yáng)|京地鐵系統(tǒng)遭受的沙林 神經(jīng)毒氣攻擊以來(lái)，各國(guó)對(duì)核生化恐怖襲擊事件高度重視，已在城市敏感區(qū)域布設(shè) 了大量的生化監(jiān)測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潛在危險(xiǎn)的空氣傳播粒子的報(bào)警系統(tǒng)不僅可 以用于軍隊(duì)和社會(huì)防止大規(guī)模殺傷性武器的襲擊，也可以用于平時(shí)核、生物和化學(xué)
氣溶膠的監(jiān)測(cè)。氣溶膠的粒徑一般為0. 001-100微米，50微米以上的粒子由于重力 沉降作用，很難進(jìn)入人的呼吸道。大于10-50微米的粒子只能進(jìn)入鼻咽部，5-10微 米的粒子可進(jìn)入氣管和支氣管，0.5-5微米的粒子可到達(dá)細(xì)支氣管、肺深部和肺泡， 是對(duì)人體危害最大的粒子。小于0.5微米的粒子進(jìn)入人體后， 一般會(huì)隨著呼氣的作 用而排出，不易在人體內(nèi)沉積。大氣中存在著各種各樣的氣溶膠粒子，成份復(fù)雜， 既有無(wú)機(jī)粒子，也有有機(jī)粒子和生物粒子，大氣中的氣溶膠粒子絕大多數(shù)是尺寸比 較小的非生物粒子，直徑一般小于l微米，生物粒子的數(shù)量很少。在生物粒子實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)過(guò)程中，如果將這些數(shù)量眾多的非生物粒子一同采集進(jìn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，勢(shì)必造成 對(duì)儀器功能極大的浪費(fèi)，耗費(fèi)了大量的無(wú)用功，而使真正關(guān)心的生物粒子沒(méi)有檢測(cè) 到。在有限的生物粒子中，有相當(dāng)一部分是自然存在的個(gè)體尺寸較大的花粉、真菌 和霉菌孢子，這些生物粒子隨著季節(jié)和氣象條件的變化，其種類、數(shù)量和濃度都會(huì) 發(fā)生很大的變化，作為活的生命體，它們具有同致病微生物相同的光學(xué)特性及相似 的生物學(xué)特征，嚴(yán)重干擾儀器對(duì)致病微生物的檢測(cè)，因此，必須從檢測(cè)氣流中將其 去除。病原微生物粒子雖然個(gè)體比較小， 一般為l微米左右，甚至更小，細(xì)菌的直 徑一般為微米級(jí)，病毒的直徑一般為亞微米級(jí)，但是它們?cè)诳諝鈧鞑ミ^(guò)程中會(huì)與其 他粒子發(fā)生碰撞、吸附、凝并，形成較大的粒子。實(shí)驗(yàn)證明，空氣中可傳播的微生 物粒子的直徑一般在2微米以上，可對(duì)人體造成危害的是10微米以下的可吸入粒 子。由于氣溶膠施放方式危害面積大，傳播距離遠(yuǎn)，作為生物戰(zhàn)劑或生物恐怖劑的 病原微生物一般為可通過(guò)空氣傳播和吸入感染的，具有較強(qiáng)存活力的強(qiáng)傳染性病原 體，感染劑量很小， 一般為幾百個(gè)一幾萬(wàn)個(gè)顆,粒，有的甚至只有1個(gè)或幾十個(gè)就可 以造成人或動(dòng)物的感染或死亡。目前的檢測(cè)儀器常因?yàn)樯锪Ｗ拥臐舛忍?，取樣量太小，使本?lái)應(yīng)該檢測(cè)到的粒子漏檢，或者因?yàn)殪`敏度較低無(wú)法識(shí)別，造成檢測(cè) 結(jié)果的錯(cuò)誤。因此，進(jìn)行生物氣溶膠的檢測(cè)，必須大量地采集空氣樣本，并進(jìn)行高 倍濃縮和分離可能含有生物粒子的可吸入粒子，才不致造成漏檢或漏報(bào)警。
化學(xué)毒劑和放射性微粒探測(cè)器經(jīng)過(guò)幾代的改進(jìn)已趨成熟，實(shí)用的生物學(xué)點(diǎn)檢測(cè) 系統(tǒng)是近幾年剛剛出現(xiàn)的。生物學(xué)探測(cè)器面對(duì)的一個(gè)主要障礙是較低濃度的生物粒 子就會(huì)引起嚴(yán)重的傷害。氣溶膠濃縮分離技術(shù)可提高現(xiàn)有生物探測(cè)器可檢測(cè)的環(huán)境 樣品中的最小水平和輸出信號(hào)的可信度，以及相應(yīng)的靈敏度。現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)常用的
濃縮比為100-1000倍。隨著未來(lái)生物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的敏感性的提高，可能會(huì)降低所需
要的濃縮水平。然而，即使未來(lái)的檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)氣溶膠濃縮會(huì)提高檢測(cè)靈敏度，從 統(tǒng)計(jì)學(xué)上可接受的報(bào)警水平來(lái)看，生物戰(zhàn)劑檢測(cè)系統(tǒng)仍然需要小型、便攜，可現(xiàn)場(chǎng) 應(yīng)用、高效率的氣溶膠粒子濃縮裝置。虛擬撞擊技術(shù)廣泛地應(yīng)用于氣溶膠粒子的濃 縮。如圖1所示，現(xiàn)有最常見(jiàn)的虛擬撞擊結(jié)構(gòu)是成對(duì)的、削去頂端的圓錐形加速噴 口和接收口，在濃縮分離器的前級(jí)一般需要多組這種成對(duì)的加速噴口和接收口，多 組成對(duì)加速噴口和接收口在空間分布上一般為圓周軸對(duì)稱排列或平面排列，這種結(jié) 構(gòu)使得虛擬撞擊濃縮分離器的加工難度大，體積和重量大，不便于小型化。 發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提出一種收集效率高且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的環(huán)形狹 縫式氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案 一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分 離器，其特征在于它包括外筒、防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩、 一級(jí)分離入口組件、大粒子接 收與；級(jí)分離入口組件、二級(jí)出口與三級(jí)分離入口組件、三級(jí)收集口和底座；所述 外筒的底部與所述底座密封固定，所述外筒下部一側(cè)設(shè)置有一排氣口和一連接在所 述排氣口排氣端的抽氣風(fēng)機(jī)，所述外筒內(nèi)周向分三級(jí)設(shè)置有三個(gè)內(nèi)凸緣；所述防雨 阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩包括一防雨鼓形的圓盤(pán)蓋，在所述圓盤(pán)蓋底部設(shè)置有一段直筒，在所述 直筒內(nèi)設(shè)置有一內(nèi)筒，所述直筒與所述內(nèi)筒的周向?qū)?yīng)開(kāi)有多個(gè)通氣窗，在所述直 筒與所述內(nèi)筒之間夾設(shè)有一阻蟲(chóng)紗網(wǎng)，所述防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩插設(shè)在所述外筒頂部； 所述一級(jí)分離入口組件包括一密封固定在所述外筒的第一級(jí)內(nèi)凸緣上的一級(jí)分離 入口板，所述一級(jí)分離入口板上設(shè)置有一氣溶膠進(jìn)氣口，所述氣溶膠進(jìn)氣口的上端 插入所述阻蟲(chóng)紗網(wǎng)中；所述氣溶膠進(jìn)氣口內(nèi)設(shè)置有一限流柱，所述限流柱與所述氣 溶膠進(jìn)氣口之間存在環(huán)形縫隙；所述大粒子接收與二級(jí)分離入口組件包括一截面呈 T字形的大粒子收集口和一與之一體的二級(jí)分離入口板，所述大粒子收集口對(duì)應(yīng)設(shè) 置在所述氣溶膠進(jìn)氣口的下方，所述大粒子收集口內(nèi)設(shè)置有一隔板，所述限流柱的
5下端固定在所述隔板上；所述二級(jí)分離入口板密封固定在所述外筒的第二級(jí)內(nèi)凸緣 上，所述二級(jí)分離入口板周向均勻設(shè)置有若干二級(jí)噴口；所述大粒子收集口與所述 二級(jí)分離入口板上設(shè)置有若干條貫通的大粒子分流導(dǎo)管；所述二級(jí)出口與三級(jí)分離 入口組件包括二級(jí)分離出口板和三級(jí)分離入口罐，所述二級(jí)分離出口板先通過(guò)螺栓 固定連接在所述二級(jí)分離入口板的下方，再通過(guò)所述螺栓固定連接在所述三級(jí)分離 入口罐的上端，所述二級(jí)分離出口板周向設(shè)置有若干與所述二級(jí)噴口位置對(duì)應(yīng)的圓 柱形二級(jí)收集口；所述三級(jí)分離入口罐與所述外筒的第三級(jí)內(nèi)凸緣之間存在一環(huán)形 狹縫，所述三級(jí)分離入口罐的底部設(shè)置有一個(gè)三級(jí)噴口，所述三級(jí)收集口位置對(duì)應(yīng) 設(shè)置在所述三級(jí)噴口的下方，所述三級(jí)收集口底部貫通地固定在所述底座上。 所述氣溶膠進(jìn)氣口的內(nèi)圓上端和所述限流柱的外圓上端分別為圓錐形。 所述二級(jí)噴口為圓錐漏斗形，所述三級(jí)噴口為單級(jí)圓錐噴口。 用斯托克斯數(shù)St的平方根代替粒子直徑作為一個(gè)坐標(biāo)來(lái)繪制粒子的采集效 率曲線，并以所述采集效率曲線中50%采集效率點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的具計(jì)算所述限流柱 與所述氣溶膠進(jìn)氣口之間的環(huán)形縫隙、二級(jí)噴口和三級(jí)噴口的半徑r，所述斯托克 斯數(shù)St定義為
其中C是滑移訂正系數(shù)，"是流體的粘滯系數(shù)，A是粒子直徑，Pp是粒子 密度，r是噴口半徑，^是氣流流量；收集口直徑A與噴口直徑A之比A/A在1.35 到1.4之間，其中Z 。:2r;采集管入口頂端邊緣拋光的曲率W與收集口直徑A之比 / /A在0. 18到0. 24之間；噴口出口和采集口頂端之間的空隙5"與噴口直徑之比 5/^在1.2到1.8之間。
本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用環(huán)
形狹縫式加速噴口使氣溶膠粒子的分布均勻，無(wú)粒子丟失，粒子的損耗少，收集效
率高。2、本實(shí)用新型采用虛擬撞擊的原理，在粒子的飛行路徑上沒(méi)有任何撞擊擋
板，所有去除的粒子全部被排出氣流排走，無(wú)粒子滯留，無(wú)粒子反彈，無(wú)再懸浮隨
氣流逃失現(xiàn)象，不會(huì)進(jìn)入后級(jí)氣流，分離徹底。3、本實(shí)用新型采用噴孔式撞擊、 狹縫式撞擊和錐行整流罩相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅使虛擬撞擊濃縮分離器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、緊湊、體積減小，而且易于加工和便于小型化。


圖1是目前圓形排列的多組成對(duì)圓錐形加速噴口 圖2是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本實(shí)用新型的成對(duì)噴口和收集口結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是本實(shí)用新型采用單分散氣溶膠粒子的采集效率曲線示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖2所示，本實(shí)用新型包括外筒1、防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩2、 一級(jí)分離入口組件3、 大粒子接收與二級(jí)分離入口組件4、 二級(jí)出口與三級(jí)分離入口組件5、三級(jí)收集口 6 和底座7。外筒1的底部與底座7密封固定，其下部一側(cè)設(shè)置有一去除粒子排氣口 8和一連接在排氣口 8排氣端的抽氣風(fēng)機(jī)9，外筒1內(nèi)周向分三級(jí)設(shè)置有三個(gè)內(nèi)凸 緣11、 12、 13。
防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩2包括一防雨鼓形的圓盤(pán)蓋21，在圓盤(pán)蓋21底部設(shè)置有一段 直筒22，在直筒22內(nèi)設(shè)置有一內(nèi)筒23，直筒與內(nèi)筒23的周向?qū)?yīng)開(kāi)有多個(gè)通氣 窗，在直筒22與內(nèi)筒23之間夾設(shè)有一阻蟲(chóng)紗網(wǎng)24。防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩2插設(shè)在外筒 l頂部，采樣氣流可以通過(guò)直筒22與內(nèi)筒23之間的阻蟲(chóng)紗網(wǎng)24從各通氣窗中，被 抽氣風(fēng)機(jī)9吸入，阻蟲(chóng)紗網(wǎng)24可以防止昆蟲(chóng)以及草葉、飛絮等物質(zhì)被吸入到濃縮 分離器而堵塞氣路。
一級(jí)分離入口組件3包括一密封固定在外筒1的第一級(jí)內(nèi)凸緣11上的一級(jí)分 離入口板31， 一級(jí)分離入口板31上設(shè)置有一氣溶膠進(jìn)氣口 32，氣溶膠進(jìn)氣口 32 的上端插入阻蟲(chóng)紗網(wǎng)24中。在氣溶膠進(jìn)氣口 32內(nèi)設(shè)置有一限流柱33，限流柱33 與氣溶膠進(jìn)氣口 32之間存在環(huán)形縫隙。氣溶膠進(jìn)氣口 32的內(nèi)圓上端和限流柱33 的外圓上端分別為圓錐形，這種錐形結(jié)構(gòu)可以降低頂端平面上粒子的沉積，還可對(duì) 進(jìn)氣氣流在進(jìn)入氣溶膠進(jìn)氣口 32與限流柱33之間的環(huán)形縫隙前進(jìn)行整形。
大粒子接收與二級(jí)分離入口組件4包括一截面呈T字形的大粒子收集口 41和 與之一體的二級(jí)分離入口板42，大粒子收集口 41對(duì)應(yīng)設(shè)置在氣溶膠進(jìn)氣口 32的下 方，大粒子收集口 41內(nèi)設(shè)置有一隔板43，限流柱33的下端固定在隔板43上。二 級(jí)分離入口板42密封固定在外筒的內(nèi)凸緣12上，二級(jí)分離入口板42周向均勻設(shè) 置有若干漏斗形的二級(jí)噴口 44。在隔板43上部的大粒子收集口 41與二級(jí)噴口 44 外側(cè)的二級(jí)分離入口板42上設(shè)置有兩條(僅以此為例，并不限于此)貫通的大粒 子分流導(dǎo)管45。
二級(jí)出口與三級(jí)分離入口組件5包括二級(jí)分離出口板51和三級(jí)分離入口罐52， 二級(jí)分離出口板51先通過(guò)螺栓固定連接在二級(jí)分離入口板42的下方，再通過(guò)該螺 栓固定連接在三級(jí)分離入口罐52的上端，二級(jí)分離出口板51周向設(shè)置有與二級(jí)噴 口 44位置對(duì)應(yīng)的圓柱形二級(jí)收集口 53。三級(jí)分離入口罐52與內(nèi)凸緣13之間存在一環(huán)形狹縫，三級(jí)分離入口罐52的底部設(shè)置有一個(gè)三級(jí)噴口 54。三級(jí)收集口6位 置對(duì)應(yīng)設(shè)置在三級(jí)噴口 54的下方，三級(jí)收集口 6底部貫通地固定在底座7上。
上述實(shí)施例中， 一些相對(duì)設(shè)置的部件，特別是各級(jí)氣流噴口和收集口等的 參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)采集效率有較大的影響，因此需要根據(jù)一些相應(yīng)技術(shù)的已知計(jì)算方 法對(duì)本實(shí)用新型中各個(gè)部件的參數(shù)進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)
如圖3所示，設(shè)計(jì)本實(shí)用新型時(shí)首先要計(jì)算粒子在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，斯 托克斯數(shù)St是一個(gè)重要參數(shù)，斯托克斯數(shù)定義為粒子的停止距離與噴口半徑的 比值(這包括氣溶膠進(jìn)氣口 32與限流柱33之間的環(huán)形縫隙、二級(jí)噴口44和三 級(jí)噴口 54的半徑等)
(1)
其中t是弛閾時(shí)間
(2)
18//
上述各式中，C是滑移訂正系數(shù)，K是噴口氣流的平均流速(m/s)， u是 流體的粘滯系數(shù)(kg/ (m's))，幾是粒子直徑(m)， Pp是粒子密度(kg/m3)， r是噴口半徑。若用"。表示噴口直徑，則r="。/2 (m)，通過(guò)噴口的氣流流量。 與噴口氣流的平均流速K滿足如下關(guān)系
G = Vr2=)Vr(,2 (3)
結(jié)合上面各表達(dá)式，斯托克斯數(shù)可以用噴口半徑r和氣流流量^ 表示為
&=啤 (4)
多數(shù)情況下，用斯托克斯數(shù)的平方根(即A)作為特征參量研究虛擬撞擊 器的采集效率。根據(jù)式(4)，在撞擊器噴口半徑r和氣流流量^確定的情況下，
A和粒子的直徑A有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此常以v 代替粒子直徑作為一個(gè)坐標(biāo)
來(lái)繪制大粒子的采集效率曲線(如圖4所示)。
采集效率曲線中50%采集效率點(diǎn)處7^對(duì)應(yīng)于虛擬撞擊器的切割直徑，根據(jù)
S,5。的定義，可以計(jì)算50%切割點(diǎn)的切割直徑/4滿足
Z)5。 =[5.7D。3/C2。]% (5)
其中A。單位為ym，"。是噴口直徑，單位mm， C是滑移訂正系數(shù)，ft是總流量， 單位L/min。從采集效率曲線中50%采集效率點(diǎn)處7^對(duì)應(yīng)的虛擬撞擊器的切割 直徑，可以得到A。的值，又因C和ft都是已知，將Z4代入式(5)，就可以求出"。的大小。
如圖3所示，除此之外，下列參數(shù)在設(shè)計(jì)本實(shí)用新型時(shí)也很重要。
副氣流流量"、主氣流流量仏，"=& - G。副流比G/G對(duì)撞擊器的切割 直徑是一個(gè)敏感的影響因子，該值不能太大，否則小粒子的污染比較大，也不能太 小，此時(shí)粒子損耗比較大，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)調(diào)整。當(dāng)副流比0/ft
大約是9%時(shí)，無(wú)論是固體粒子還是液體粒子，無(wú)量綱參數(shù)V^等于0.86，此時(shí)切 割點(diǎn)的壁損耗最大(但<5%)。
收集口直徑A (這包括大粒子收集口 41、 二級(jí)收集口 53和三級(jí)收集口 6的直 徑)， 一旦總流量G和副氣流流量G確定，切割點(diǎn)實(shí)質(zhì)上由噴口直徑A決定，粒子 在切割點(diǎn)的損失很大程度依賴于A/A，如果這個(gè)值非常接近或小于l，則很容易在 收集口頂部發(fā)生撞擊損失，隨著該值的增大，切割點(diǎn)附近的粒子損失會(huì)減小，但當(dāng) 該值增大到1.5或大于1.5時(shí)，對(duì)很大范圍粒徑的粒子而言，粒子在噴口的后向撞 擊損失和收集口內(nèi)的損失都將增大，適宜的值在1. 35到1. 4之間。
收集口入口頂端邊緣拋光的曲率采集效率依賴于粒子軌跡和撞擊面之間所
形成的角度，收集口內(nèi)部邊緣應(yīng)該有一定的曲率，可以使流線更平滑，進(jìn)而減少粒
子損失，v /A在0. 18到0.24之間時(shí)，粒子損失最小。
噴口出口和收集口頂端之間的空隙5"， 5/及大致在1. 2到1. 8之間。 同軸誤差5，是噴口和收集口不同軸造成的誤差，同軸誤差^應(yīng)該盡量小，一
定范圍內(nèi)，當(dāng)同軸誤差^每增加0.005cm，粒子損失增加1%，隨著^的增大，粒子
損失會(huì)進(jìn)一步增加。
本實(shí)用新型的原理是采樣氣流從氣溶膠進(jìn)氣口32處經(jīng)阻蟲(chóng)紗網(wǎng)24被抽氣風(fēng)機(jī) 9吸入，氣溶膠粒子通過(guò)限流柱33和氣溶膠進(jìn)氣口32之間的環(huán)狀狹縫被加速，大量 的氣流流出氣溶膠進(jìn)氣口32下端邊緣時(shí)被迫改變方向，向外向下流動(dòng)。小的粒子由 于慣性較小隨著主氣流改變方向流向二級(jí)噴口44，大于12ixm的粒子慣性較大，難 以隨主氣流改變方向，沿著自己的慣性方向進(jìn)入大粒子收集口41，通過(guò)大粒子分流 導(dǎo)管45與后面分離出的〈2 w m的粒子匯合后被抽氣風(fēng)機(jī)9排出。除去大于12 w m粒子 的氣流在抽氣風(fēng)機(jī)9的作用下向下流動(dòng)進(jìn)入二級(jí)噴口44和二級(jí)收集口53。為了減少 粒子的損失和對(duì)氣流進(jìn)行整形，后面各級(jí)的氣流噴口處全部設(shè)計(jì)為漏斗形，下面的 豎直段為加速段，需要說(shuō)明的是，由于三級(jí)分離入口罐52中的氣流較小，三級(jí)噴口 54設(shè)計(jì)為一單級(jí)圓錐噴口。氣溶膠經(jīng)后面兩級(jí)后將〈2ura的粒子分離出來(lái)，與第一 級(jí)分離出來(lái)的〉12um的粒子一起被抽氣風(fēng)機(jī)9排出。同時(shí)，也為了使最終分離出來(lái) 的粒子便于后面儀器的在線檢測(cè)或用小流量采樣器收集。如圖4所示，為采用單分散氣溶膠粒子對(duì)本實(shí)用新型的采集效率曲線。標(biāo)定氣 溶膠濃縮分離器時(shí)分別發(fā)生了直徑為1.05、 1.94、 3.76、 8.19、 10. 56和11. 97 y m 的粒子，將標(biāo)定結(jié)果擬合得到的采集效率曲線方程為y二 -2. 1768x2 + 28. 48x + 2. 1653，由此可以求出虛擬撞擊濃縮分離器50%的切割直徑A。分別為1. 978904 u m 和11. 10452 ixm，與設(shè)計(jì)2 12 u m粒子分離直徑基本吻合。
權(quán)利要求1、一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器，其特征在于它包括外筒、防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩、一級(jí)分離入口組件、大粒子接收與二級(jí)分離入口組件、二級(jí)出口與三級(jí)分離入口組件、三級(jí)收集口和底座；所述外筒的底部與所述底座密封固定，所述外筒下部一側(cè)設(shè)置有一排氣口和一連接在所述排氣口排氣端的抽氣風(fēng)機(jī)，所述外筒內(nèi)周向分三級(jí)設(shè)置有三個(gè)內(nèi)凸緣；所述防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩包括一防雨鼓形的圓盤(pán)蓋，在所述圓盤(pán)蓋底部設(shè)置有一段直筒，在所述直筒內(nèi)設(shè)置有一內(nèi)筒，所述直筒與所述內(nèi)筒的周向?qū)?yīng)開(kāi)有多個(gè)通氣窗，在所述直筒與所述內(nèi)筒之間夾設(shè)有一阻蟲(chóng)紗網(wǎng)，所述防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩插設(shè)在所述外筒頂部；所述一級(jí)分離入口組件包括一密封固定在所述外筒的第一級(jí)內(nèi)凸緣上的一級(jí)分離入口板，所述一級(jí)分離入口板上設(shè)置有一氣溶膠進(jìn)氣口，所述氣溶膠進(jìn)氣口的上端插入所述阻蟲(chóng)紗網(wǎng)中；所述氣溶膠進(jìn)氣口內(nèi)設(shè)置有一限流柱，所述限流柱與所述氣溶膠進(jìn)氣口之間存在環(huán)形縫隙；所述大粒子接收與二級(jí)分離入口組件包括一截面呈T字形的大粒子收集口和一與之一體的二級(jí)分離入口板，所述大粒子收集口對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述氣溶膠進(jìn)氣口的下方，所述大粒子收集口內(nèi)設(shè)置有一隔板，所述限流柱的下端固定在所述隔板上；所述二級(jí)分離入口板密封固定在所述外筒的第二級(jí)內(nèi)凸緣上，所述二級(jí)分離入口板周向均勻設(shè)置有若干二級(jí)噴口；所述大粒子收集口與所述二級(jí)分離入口板上設(shè)置有若干條貫通的大粒子分流導(dǎo)管；所述二級(jí)出口與三級(jí)分離入口組件包括二級(jí)分離出口板和三級(jí)分離入口罐，所述二級(jí)分離出口板先通過(guò)螺栓固定連接在所述二級(jí)分離入口板的下方，再通過(guò)所述螺栓固定連接在所述三級(jí)分離入口罐的上端，所述二級(jí)分離出口板周向設(shè)置有若干與所述二級(jí)噴口位置對(duì)應(yīng)的圓柱形二級(jí)收集口；所述三級(jí)分離入口罐與所述外筒的第三級(jí)內(nèi)凸緣之間存在一環(huán)形狹縫，所述三級(jí)分離入口罐的底部設(shè)置有一個(gè)三級(jí)噴口，所述三級(jí)收集口位置對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述三級(jí)噴口的下方，所述三級(jí)收集口底部貫通地固定在所述底座上。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器，其特征在于所述 氣溶膠進(jìn)氣口的內(nèi)圓上端和所述限流柱的外圓上端分別為圓錐形。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器，其特征在于所述 二級(jí)噴口為圓錐漏斗形，所述三級(jí)噴口為單級(jí)圓錐噴口。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器，其特征在于所述 二級(jí)噴口為圓錐漏斗形，所述三級(jí)噴口為單級(jí)圓錐噴口。
5、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器，其特征在于用斯托克斯數(shù)St的平方根代替粒子直徑作為一個(gè)坐標(biāo)來(lái)繪制粒子的采集效率曲線，并以所述采集效率曲線中50%采集效率點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的7^計(jì)算所述限 流柱與所述氣溶膠進(jìn)氣口之間的環(huán)形縫隙、二級(jí)噴口和三級(jí)噴口的半徑r，所述斯托克斯數(shù)St定義為其中C是滑移訂正系數(shù)，w是流體的粘滯系數(shù)，A是粒子直徑，P,是粒子 密度，r是噴口半徑，。是氣流流量；收集口直徑A與噴口直徑A之比A/A在1. 35到1. 4之間，其中A=2r;采集管入口頂端邊緣拋光的曲率y 與收集口直徑A之比W/A在0. 18到0. 24 之間；噴口出口和采集口頂端之間的空隙S與噴口直徑^之比6/"。在1.2到1.8之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣溶膠虛擬撞擊濃縮分離器，其特征在于它包括外筒，所述外筒下部一側(cè)設(shè)置有一排氣口和一連接在所述排氣口排氣端的抽氣風(fēng)機(jī)，所述外筒內(nèi)自上而下設(shè)置有三級(jí)分離入口組件，所述一級(jí)組件包括一氣溶膠進(jìn)氣口，其前端設(shè)置有一防雨阻蟲(chóng)紗網(wǎng)罩，其內(nèi)部設(shè)置有一限流柱，且二者之間存在環(huán)形縫隙；所述二級(jí)組件包括大粒子收集口和二級(jí)分離入口板，所述大粒子收集口對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述氣溶膠進(jìn)氣口的下方，所述二級(jí)分離入口板周向均勻開(kāi)有若干二級(jí)噴口；所述三級(jí)組件包括一罐體，其連接在所述二級(jí)分離入口板的下方，所述罐體的底部開(kāi)有三級(jí)噴口，所述三級(jí)噴口的下方設(shè)置有三級(jí)收集口。本實(shí)用新型利用氣溶膠粒子的飛行慣性，采用虛擬撞擊原理，將可能含有微生物的2μm-12μm可吸入粒子從大的氣流中分離并濃縮至較小的氣流中。
文檔編號(hào)B01D45/08GK201253522SQ20082010944
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者強(qiáng) 劉, 毅 劉, 孫振海, 娜 李, 李勁松, 潔 王, 趙建軍, 鹿建春 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所;北京匯豐隆生物科技發(fā)展有限公司