專利名稱：三級撞擊式多功能空氣采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及大氣污染監(jiān)測的一種三級撞擊式多功能空氣采樣器。
大氣污染包括生物污染與非生物污染兩大類，前者如空氣中的微生物和空氣過敏原(如花粉等)，后者如空氣中的粉塵。這些污染物都一定程度地對人體健康和工農(nóng)林牧生產(chǎn)帶來危害。
為了監(jiān)測這些污染物，國際上曾研制過多種采樣器，其中應(yīng)用最廣泛的是撞擊式空氣采樣器。它是利用抽氣泵，在采樣器的前后造成壓差，迫使一定量的空氣流經(jīng)圓孔形的或狹縫形的噴嘴，以形成高速氣流，使懸浮于其中的污染物粒子也隨之加速，產(chǎn)生一定的動能，當其動能(mv)足以克服噴嘴和與其相對的采集面之間空氣層的阻力時，該粒子便能撞擊于涂有粘性介質(zhì)的采集面而被捕獲下來，如果粒子的質(zhì)量偏小，在這種流速下所產(chǎn)生的動能，不足以克服該空氣層的阻力時，便不能達到采集面而將隨氣流漂走。如果還要將這部分逃逸的小粒子再采集下來，則須使氣流通過面積更小的下一級噴嘴，以形成更高的氣流速度，使粒子獲得足于克服空氣層阻力的動能，而撞擊于第二級采集面上，依此類推。也可一開始就設(shè)計好能把所需采集的最小粒子的氣流速度，將所有粒子捕獲于單級采集面上。
已有的撞擊式空氣采樣器，只能作空氣微生物采樣或只能作大氣粉塵采樣，而現(xiàn)代大氣污染的監(jiān)測，這兩類污染物都要進行采集和測定，這樣就要分別攜帶多種儀器，不僅耗費較多資金，也帶來諸多不便。
其次，已有的這些采樣器，絕大部分只有單級采樣裝置。所有不同大小的污染物粒子都捕獲在同一采集面上，不能把不同大小范圍的粒子，區(qū)別捕獲于不同的采集面，供分別測定。而不同大小范圍的粒子，對其能否進入內(nèi)呼吸道產(chǎn)生危害和危害程度如何是有直接關(guān)系的。例如，空氣動力學直徑≥10μm的粒子，就被阻留在人的鼻腔而不能進入內(nèi)呼吸道產(chǎn)生危害；直徑＜10μm至＞3μm的粒子雖能進入內(nèi)呼吸道，但主要阻留于人的氣管一支氣管區(qū)，由于此處具有對阻留粒子的很好排清功能，對人的危害比較?。欢睆剑?μm的粒子則主要阻留于肺泡區(qū)，危害最大。此外，這種單級采樣器捕獲的粒子，在采集面上分布不勻，有的重疊堆集，有的稀疏分散，不利于粒子數(shù)量、大小和形狀的準確快速測定。
個別采樣器，如Andersen采樣器，雖能區(qū)別采集不同大小范圍的粒子，但采樣裝置多達6級或8級，每級400個圓孔噴嘴，噴嘴孔徑逐級變小，共需精確加工孔徑為1.18mm至0.25mm的2400個或3200個孔，不僅難度大，結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，而且使用也不方便。此外由于噴嘴和與其相對的采集面都是固定不動的，噴嘴射出的粒子總是撞擊在固定的細小采集點上，容易造成捕獲粒子的重疊堆集，難于正確測定所捕獲粒子的數(shù)目、大小和形狀。
本實用新型的目的是提供一種三級撞擊式多功能空氣采樣器，它不僅能采集空氣中的微生物粒子，也能采集空氣中的粉塵粒子，而且能模擬人的鼻腔、氣管一支氣管和肺泡對空氣中不同大小范圍粒子的阻留狀況，并能保證各級采集面捕獲的粒子不重疊堆集，而便于粒子大小、形狀和數(shù)目的準確快速測定。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)由I級、II級、III級三個圓形空氣采樣裝置和基體自上而下串連而成，這4個部件都通過螺紋相互連接，在連接處均有兩層尺寸相同的密封墊圈，厚度都規(guī)定為2mm。采空氣微生物時用兩層墊圈，采大氣粉塵時用一層墊圈，每級采樣裝置各有其自身的噴嘴機構(gòu)和與其面面相對的采樣皿。噴嘴機構(gòu)由噴嘴及噴嘴座組成。采樣皿為圓形淺皿，皿的內(nèi)底面為采集面。由于I級和II級采集的粒子為數(shù)較少，約分別為所有三級采集粒子總數(shù)的0.02％和0.05％，粒子重疊機率極微，故I級和II級的采集面設(shè)計成固定不轉(zhuǎn)的。而III級采集的粒子數(shù)量很大，約占所有三級采集粒子總數(shù)的99.93％，故其采集面設(shè)計為旋轉(zhuǎn)的，并以簡易的風動葉輪機構(gòu)，利用采樣后外排的氣流通過圓形橫隔板上的三個相互分開120°，并與板面呈45°角的送風斜縫所造成旋動氣流，驅(qū)動葉輪軸承上端托架上的采樣皿旋轉(zhuǎn)。I級采樣裝置的噴嘴為位于該噴嘴座中心的一小段圓管；II級的噴嘴為位于其碟形噴嘴座底面的多個均布小圓孔；III級噴嘴是按整數(shù)倍比遞增法布局，安排在其碟形噴嘴座底面上的多個小圓孔，即各小圓孔是分布在以該底面的中心為圓心，半徑按整數(shù)倍比遞增的各圓圈上。設(shè)第一圈半徑為a，則第二圈半徑為2a，第三圈為3a，依此類推，各圈上的小圓孔數(shù)目也按整數(shù)倍比遞增的方法安排。設(shè)第一圈的孔數(shù)為b，則第二圈為2b，第三圈為3b，依此類推。所有各圈上相鄰孔的中心弧距相等?？椎闹行膽?yīng)在圈線上。這種噴嘴布局加上III級采樣皿的旋轉(zhuǎn)，使采樣過程中撞擊在采集面上多達千萬級數(shù)量的＜3μm直徑粒子能均勻分布于采集面上，且不會重疊堆積。
本實用新型具有以下優(yōu)點(一)、功能多。既可作空氣中微生物粒子，也可作空氣中粉塵粒子的采樣，并可模擬人的鼻腔、氣管一支氣管和肺泡對粒子的阻留狀況，作為評估被測污染物對人體的可能危害程度；(二)、由于III級采樣裝置的噴嘴進行了特殊布局設(shè)計和III級采樣皿設(shè)計成能旋轉(zhuǎn)的，克服了已有同類型采樣器采集面上粒子重疊堆集的缺點，使污染物粒子形狀、大小和數(shù)目測定的精確度得到明顯提高，而且能保證采集面各處的粒子數(shù)目密度均勻一致，從而可以僅測定采集面上任一很小面積(例如總面積的1/30000)內(nèi)的粒子數(shù)目，即可準確計算出整個采集面上高達107級的粒子總數(shù)，并在7min內(nèi)完成。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型縱剖面構(gòu)造圖。
圖2是本實用新型III級噴嘴各小圓孔的布局圖。
圖3是橫隔板上三個送風斜縫的俯視圖。
圖4是圖3A-A的剖面圖。
圖中1.II級噴嘴座；2.I級噴嘴座；3.II級采樣皿；4.III級噴嘴座；5.I級采樣皿；6.I級圓管形噴嘴；7.II級圓孔噴嘴；8.橫隔板；9.葉輪；10.采樣皿支承磴；11.密封墊圈；12.基體；13.送風斜縫；14，20.帶簧片的采樣皿支承磴；15.排氣嘴；16.軸承；17.III級圓孔噴嘴；18.III級采樣皿；19.III級采樣皿旋轉(zhuǎn)托架。
下面結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4具體說明依據(jù)本實用新型提出的I級、II級、III級采樣裝置與基體的細節(jié)和組合方式。
I級采樣裝置由I級圓管形噴嘴(6)和與其連在一起的倒置圓皿形1級噴嘴座(2)及I級采樣皿(5)組成。II級采樣裝置由一組II級圓孔噴嘴(7)和碟形II級噴嘴座(1)及II級采樣皿(3)組成。III級采樣裝置由按整數(shù)倍比遞增法布局的一組圓孔噴嘴(17)，碟形III級噴嘴座(4)、III級采樣皿(18)和III級采樣皿的風動葉輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)組成；III級采樣皿的風動葉輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由III級采樣皿旋轉(zhuǎn)托架(19)和與其相連的軸承(16)、固定于軸承下端的一組葉輪(9)以及圓形橫隔板(8)周邊的3個相互分開120°并與板面呈45°角的送風斜縫(13)構(gòu)成。III級采樣皿的旋轉(zhuǎn)是通過采樣時，流經(jīng)3個送風斜縫所形成的旋動氣流，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動III級采樣皿旋轉(zhuǎn)托架上的III級采樣皿旋轉(zhuǎn)?；w(12)下端呈漏斗狀并具有一排氣嘴(15)，可與抽氣泵(圖中未給出)相連接。
權(quán)利要求1.一種由I、II、III、三級采樣裝置和基體4個部件，按從上而下順序，通過螺紋連接而成的圓管形三級撞擊式多功能空氣采樣器，其特征是在各部件相互連接處都有密封墊圈，每級采樣裝置均由各自的噴嘴、噴嘴座和采樣皿組成，III級采樣裝置中的采樣皿具有使其旋轉(zhuǎn)的風動葉輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，在III級采樣裝置與基體之間有一橫隔板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三級撞擊式多功能空氣采樣器，其特征是風動葉輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是由安裝于圓形橫隔板中心處的軸承，連接于軸承上端的平皿旋轉(zhuǎn)托架，固定于軸承下端的一組葉輪以及位于圓形橫隔板周邊的3個相互分開120°，并與橫隔板板面呈45°角的送風斜縫構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三級撞擊式多功能采樣器，其特征是III級采樣裝置的圓孔噴嘴位置和數(shù)目是按整數(shù)倍比遞增的布局設(shè)計的，即噴嘴是分布在以其碟形噴嘴座底面的中心為圓心的不同半徑圓圈上，各圓圈的半徑必須成整數(shù)倍比遞增，設(shè)由中心往外數(shù)的第一圈半徑為a，則第二圈的半徑為2a，第三圈的半徑為3a，依此類推，各圓圈上的噴嘴數(shù)目也必須倍比遞增，設(shè)由中心往外數(shù)的第一圈的噴嘴數(shù)為b，第二圈上必須為2b，第3圈上必須為3b，依此類推，所有各圈上相鄰兩噴嘴的中心間弧距都是相等的，圓孔噴嘴的圓心必須在圈線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三級撞擊式多功能空氣采樣器，其特征是在上述4個部件相互連接處的密封墊圈均須有兩層，每層厚度均為2mm。
專利摘要一種由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級采樣裝置和基體連接成的三級撞擊式多功能空氣采樣器,既能作空氣微生物采樣,又可作大氣粉塵采樣,并能模擬人鼻腔、氣管支氣管和肺泡阻留污染粒子的狀況,用以判斷對人危害程度。Ⅲ級采樣裝置上各噴嘴的位置和數(shù)目按整數(shù)倍比遞增法布局,使采集面各處捕獲粒子的數(shù)目密度均勻一致,只需測定很小面積中的粒數(shù),即可準確算出總粒子數(shù)。各連接處均有兩層尺寸一致的密封墊圈,采空氣微生物用兩層,采大氣粉塵用一層。
文檔編號G01N1/22GK2301722SQ9720194
公開日1998年12月23日 申請日期1997年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月24日
發(fā)明者戴景林 申請人:戴景林, 鄧繼先, 盧建申