專利名稱：核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進(jìn)樣裝置，特別是關(guān)于核生化一體化氣溶膠監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，人類在取得科技成果的同時(shí)，社會(huì)環(huán)境也遭到了破壞，各種新的病毒不斷出現(xiàn)，對(duì)人類的生活造成惡劣的影響；同時(shí)，隨著國家之間的競爭加劇，恐怖勢力也愈加活躍，有時(shí)會(huì)通過施放具有放射性的，或者病毒粒子和有毒有害氣體來危害人們的正常生活。因此，監(jiān)測空氣中的氣溶膠粒子的情況顯得極其重要。但是現(xiàn)有的一些監(jiān)測設(shè)備功能單一，只能單獨(dú)對(duì)空氣中的放射性物質(zhì)、或者病原 微生物粒子、或者有毒有害化學(xué)氣體進(jìn)行監(jiān)測，若要實(shí)現(xiàn)三種功能同時(shí)監(jiān)測，則需要很多的人力物力去執(zhí)行。因此一種能夠同時(shí)監(jiān)測這些有害物質(zhì)的設(shè)備就顯得尤為重要。本發(fā)明就是針對(duì)這種聯(lián)合系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的一個(gè)同源進(jìn)樣裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于核生化一體化氣溶膠監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，它能將環(huán)境氣溶膠樣品進(jìn)行過濾、分離濃縮出不同目標(biāo)物質(zhì)的氣溶膠樣流分別進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)通過消音裝置降低了大流量氣體流動(dòng)所產(chǎn)生的噪音。本發(fā)明的一種核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其中，包括順次相連的過濾裝置、消聲裝置、緩沖腔以及粒子分離器，分流管路設(shè)于所述緩沖腔中部，所述緩沖腔上端通過進(jìn)樣口連接所述消聲裝置，下端通過出氣口連接所述粒子分離器，所述進(jìn)樣口和出氣口在同一直線上；所述粒子分離器包括一個(gè)外筒，所述外筒上設(shè)有進(jìn)樣口與所述緩沖腔的出氣口相連，所述外筒內(nèi)設(shè)有一級(jí)分離組件，以及位于所述一級(jí)分離組件下方的二級(jí)分離組件，小粒子收集口位于二級(jí)分離組件中間，大粒子收集口位于二級(jí)分離組件下層。其中，所述過濾裝置采用二級(jí)過濾，第一級(jí)采用大孔徑過濾網(wǎng)，第二級(jí)采用較小孔徑過濾網(wǎng)。其中，所述消聲裝置采用氣動(dòng)閥。其中，所述一級(jí)分離組件包括在圓周上均勻分布的多個(gè)一級(jí)噴嘴，所述一級(jí)噴嘴具有上口和下口，上口內(nèi)徑大于下口內(nèi)徑，收集盤被所述多個(gè)一級(jí)噴嘴的上口環(huán)繞在中間；所述二級(jí)分離組件包括在圓周上均勻分布的多個(gè)二級(jí)噴嘴，小粒子收集口被所述多個(gè)二級(jí)噴嘴環(huán)繞在中間，所述二級(jí)噴嘴的位置與一級(jí)噴嘴的位置上下對(duì)應(yīng)同軸設(shè)置。其中，由公式A2q = 9/UH0)，其中D5tl是切割點(diǎn)粒子直徑，μ是空氣黏度，η
是噴嘴數(shù)，St5ci是臨界點(diǎn)斯托克斯數(shù)，C是滑移修訂系數(shù)，P是粒子密度，Q是氣體流量，Q、μ、C、P、St5ci各參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)數(shù)已知；代入D5tl = 12 μ m, η = I,求得進(jìn)樣口內(nèi)徑W ;代入D5tl=2 μ m, η = 12,求得一級(jí)噴嘴下口內(nèi)徑W2。
其中，W/Wi的值為O.71-0. 77，W1為所述收集盤直徑。其中，S/W1的值為1.2-1. 8，S為所述進(jìn)樣口與收集盤之間的距離。其中，W2/W3的值為O.71-0. 77，W3為二級(jí)噴嘴內(nèi)徑。其中，所述過濾裝置的同源進(jìn)樣口距地面I. 5m。本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明采用同源進(jìn)樣裝置，將環(huán)境氣溶膠樣品依次分離，一方面提高了樣品中目標(biāo)物質(zhì)濃度，使得儀器的靈敏度得到較大的提高；另一方面降低了樣品中非目標(biāo)物質(zhì)的濃度，降低了非目標(biāo)物質(zhì)對(duì)探測器的干擾；此外，將三個(gè)進(jìn)樣裝置優(yōu)化為一個(gè)進(jìn)樣裝置降低了能耗，成本，并使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小型化，便于移動(dòng)。(2)本發(fā)明采用消音裝置使得儀器噪聲降低。


圖1是進(jìn)樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是粒子分離器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是同源進(jìn)樣口位置示意圖；圖4是過濾裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a和5b是消音裝置結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明緩沖腔-1 ;粒子分離器-2 ;進(jìn)樣口 -21 ;外筒-22 ;—級(jí)分離組件-23 ;二級(jí)分離組件-24 ;小粒子收集口 -5 ;大粒子收集口 -6 ;過濾裝置-3 ;消聲裝置-4 ;分流管路-7。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的形狀、構(gòu)造以及特點(diǎn)能夠更好地被理解，以下將列舉較佳實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的同源進(jìn)樣裝置包括順次相連的一個(gè)過濾裝置3、一個(gè)消聲裝置4、一個(gè)緩沖腔I以及一個(gè)粒子分離器2，分流管路7設(shè)于緩沖腔1，小粒子收集口 5和大粒子收集口6設(shè)于粒子分離器2。進(jìn)樣裝置用于實(shí)現(xiàn)對(duì)核、生、化目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行分離進(jìn)樣。參見圖1，按本發(fā)明的用于核生化一體化氣溶膠監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置采用過濾裝置3實(shí)現(xiàn)對(duì)灰塵、懸浮物和大粒子的去除；采用自行設(shè)計(jì)的消聲器4實(shí)現(xiàn)降噪；采用虛擬撞擊和常規(guī)撞擊結(jié)合的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的分尚。參見圖I和圖3，過濾裝置3在整個(gè)進(jìn)樣裝置的前級(jí)，且位于儀器中部，過濾裝置3的同源進(jìn)樣口距地面I. 5m，位于人的呼吸帶附近。參見圖4所述過濾裝置采用二級(jí)過濾，第一級(jí)為粗過濾，采用大孔徑過濾網(wǎng)過濾進(jìn)樣氣體中的懸浮物和大粒子；第二級(jí)采用較小孔徑過濾網(wǎng)過濾進(jìn)樣氣體中的較小粒子和灰塵等，以降低檢測區(qū)長時(shí)間使用被污染情況，同時(shí)保護(hù)流量控制器件，提供工作壽命。參見圖1、圖5a和圖5b，消聲裝置4位于過濾裝置3和緩沖腔I的中間，采用氣動(dòng)閥，當(dāng)有樣品氣流流過時(shí)氣流將氣動(dòng)閥頂開，此時(shí)通過風(fēng)阻降低氣流流動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。參見圖1、2，按本發(fā)明的核生化一體化氣溶膠監(jiān)測儀系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置包括三條支路，即分別用于核、生、化監(jiān)測的氣溶膠進(jìn)樣。
緩沖腔I位于粒子分離器2的上端，為圓形腔室，腔室中部具有分流管路7，腔室上端進(jìn)樣口連接消聲裝置4，下端有一個(gè)出氣口連接粒子分離器2，進(jìn)樣口和出氣口在同一直線上。樣品氣流直接從環(huán)境空氣中采集，其中包含有各種粒徑的粒子，不同粒徑的粒子具有的慣性質(zhì)量不同，分流管路7有向外的氣壓，因此從進(jìn)樣口進(jìn)入緩沖腔I內(nèi)的樣品氣流，受到分流管路7方向的分力。樣品氣流中的小粒子由于慣性質(zhì)量較小容易改變路徑，因而從腔室中部的分流管路7流出進(jìn)入核監(jiān)測區(qū)的樣流中小粒子濃度得到提高，大粒子濃度得到稀釋。從分流管路7分流出的樣流中用于核監(jiān)測的目標(biāo)物質(zhì)濃度得到了提高。其余用于生物、化學(xué)監(jiān)測的氣溶膠樣流從腔室下端的出氣口進(jìn)入粒子分離器2進(jìn)行進(jìn)一步的分離。一般進(jìn)樣氣體中核氣溶膠樣流與生化氣溶膠樣流流量較大，緩沖腔I的使用降低了這兩支氣流的相互影響，同時(shí)從核氣溶膠樣流中去除了無用的大粒子。 參見圖2粒子分離器2采用常規(guī)撞擊與虛擬撞擊技術(shù)相結(jié)合的方式，通過多級(jí)粒徑切割實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)物質(zhì)的分離。包括一個(gè)外筒22，外筒22上設(shè)有進(jìn)樣口 21與緩沖腔I的出氣口相連。外筒22內(nèi)設(shè)有一級(jí)分離組件23，以及位于一級(jí)分離組件23下方的二級(jí)分離組件24，小粒子收集口 5位于二級(jí)分離組件中間與二級(jí)分離組件24相連，大粒子收集口6位于二級(jí)分離組件24下層。一級(jí)分離組件23包括一級(jí)噴嘴，一級(jí)噴嘴具有上口和下口，上口內(nèi)徑大于下口內(nèi)徑，為漏斗形。收集盤為圓形平板被多個(gè)一級(jí)噴嘴的上口環(huán)繞在中間，一級(jí)噴嘴在圓周上均勻分布；二級(jí)分離組件24包括多個(gè)二級(jí)噴嘴，二級(jí)噴嘴的上下內(nèi)徑一致。小粒子收集口 5被二級(jí)噴嘴環(huán)繞在中間，二級(jí)噴嘴在圓周上均勻分布。進(jìn)樣口 21與一級(jí)分離組件23上端以及由多個(gè)一級(jí)噴嘴圍繞的收集盤形成常規(guī)撞擊式分離，由多個(gè)一級(jí)噴嘴圍成的收集盤相當(dāng)于撞擊板，氣溶膠進(jìn)入分離器后由于慣性作用，12 μ m以上的大粒子撞擊到收集盤上被去除，< 12 μ m的粒子進(jìn)入下一級(jí)。一級(jí)分離組件23下端、二級(jí)分離組件24與小粒子收集口 5形成虛擬撞擊分離。二級(jí)噴嘴的位置與一級(jí)噴嘴的位置上下對(duì)應(yīng)，同軸設(shè)置。從一級(jí)分離組件23出來的氣流，由于慣性作用，< 2 μ m的粒子被位于二級(jí)噴嘴中間的小粒子收集口 5收集進(jìn)入化學(xué)監(jiān)測區(qū)，2 μ m-12 μ m的粒徑由多個(gè)二級(jí)噴嘴進(jìn)入下層被大粒子收集口 6收集進(jìn)入生物監(jiān)測區(qū)。上述實(shí)施例中，各級(jí)噴嘴和收集口等參數(shù)設(shè)計(jì)直接影響粒徑切割點(diǎn)和采集效率，本發(fā)明根據(jù)已知計(jì)算方法對(duì)各部件參數(shù)進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)對(duì)顆粒在繞流運(yùn)動(dòng)中的被捕機(jī)制的定性描述，一個(gè)重要參數(shù)是斯托克斯數(shù)St
Γ 0 pD2PCVSt = ^——
9μψ其中μ是空氣黏度，W是噴嘴內(nèi)徑，C是滑移修訂系數(shù)，P是粒子密度，V是噴嘴內(nèi)的平均氣體流速，Dp是粒子的斯托克斯(Stokes)直徑，噴嘴內(nèi)平均氣體流速V與通過噴嘴內(nèi)氣體流量Q有如下關(guān)系采集效率曲線上50%的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的粒徑記為切割點(diǎn)，用D5tl來表示，切割直徑D5q對(duì)應(yīng)的Stokes數(shù)，稱為臨界Stokes數(shù)記為St5(l。結(jié)合上述表達(dá)式得到公式
A2。 9"·嗔。)
4CpQ其中D5tl是切割點(diǎn)粒子直徑，μ是空氣黏度，η是噴嘴數(shù)由設(shè)計(jì)確定，St50是臨界點(diǎn)斯托克斯數(shù)，C是滑移修訂系數(shù)，P是粒子密度，Q是氣體流量。W是進(jìn)氣口內(nèi)徑，在本實(shí)施例中可以代入求得進(jìn)樣口或一級(jí)噴嘴下口內(nèi)徑。根據(jù)粒徑切割點(diǎn)可以得到D5tl為2μπι或12μ ，η由設(shè)計(jì)確定，Q、μ、C、P、St5tl各參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)數(shù)已知。將D5tl = 12μηι,η = I代入,可以計(jì)算出進(jìn)樣口 21內(nèi)徑W(ym)。其他參量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)量獲得=W1為收集盤直徑即多個(gè)一級(jí)噴嘴所圍繞的圓形平板的直徑，在本實(shí)施例中設(shè)計(jì)為12個(gè)一級(jí)二級(jí)噴嘴。由經(jīng)驗(yàn)上WziW1的值為O. 71-0. 77，可以得到收集盤直徑W1 ( μ m)。由于12個(gè)一級(jí)噴嘴上口均勻分布在收集盤周圍的圓周上，且要求一級(jí)噴嘴上口的直徑盡可能大，由此可確定一級(jí)噴嘴上口的位置和上口的直徑。進(jìn)樣口 21與收集盤之間 的距離S由SziW1確定，經(jīng)驗(yàn)上SziW1的值為I. 2-1. 8。一級(jí)噴嘴下口的內(nèi)徑W2(Um)由A20 = 9μπη^ 公式獲得，其中η = 12, D50 =
^CpQ
2 μ m，其余同上。二級(jí)噴嘴上下口內(nèi)徑一致記SW3(Um)，由經(jīng)驗(yàn)知^/^的值為O. 71-0. 77。由此可以得出二級(jí)噴嘴的內(nèi)徑。W/WpS/Wi以及W2/W3的取值范圍的選擇是為了獲得較高的采集效率。當(dāng)取值偏大或偏小時(shí)，采集效率均會(huì)降低。本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明采用同源進(jìn)樣裝置，將環(huán)境氣溶膠樣品依次分離，一方面提高了樣品中目標(biāo)物質(zhì)濃度，使得儀器的靈敏度得到較大的提高；另一方面降低了樣品中非目標(biāo)物質(zhì)的濃度，降低了非目標(biāo)物質(zhì)對(duì)探測器的干擾；此外，將三個(gè)進(jìn)樣裝置優(yōu)化為一個(gè)進(jìn)樣裝置降低了能耗，成本，并使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小型化，便于移動(dòng)。(2)本發(fā)明采用消音裝置使得儀器噪聲降低。以上對(duì)本發(fā)明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，包括順次相連的過濾裝置、消聲裝置、緩沖腔以及粒子分離器，分流管路設(shè)于所述緩沖腔中部，所述緩沖腔上端通過進(jìn)樣口連接所述消聲裝置，下端通過出氣口連接所述粒子分離器，所述進(jìn)樣口和出氣口在同一直線上；所述粒子分離器包括一個(gè)外筒，所述外筒上設(shè)有進(jìn)樣口與所述緩沖腔的出氣口相連，所述外筒內(nèi)設(shè)有一級(jí)分離組件，以及位于所述一級(jí)分離組件下方的二級(jí)分離組件，小粒子收集口位于二級(jí)分離組件中間，大粒子收集口位于二級(jí)分離組件下層。
2.如權(quán)利要求I所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述過濾裝置采用二級(jí)過濾，第一級(jí)采用大孔徑過濾網(wǎng)，第二級(jí)采用較小孔徑過濾網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求I所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述消聲裝置采用氣動(dòng)閥。
4.如權(quán)利要求I所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述一級(jí)分離組件包括在圓周上均勻分布的多個(gè)一級(jí)噴嘴，所述一級(jí)噴嘴具有上口和下口，上口內(nèi)徑大于下口內(nèi)徑，收集盤被所述多個(gè)一級(jí)噴嘴的上口環(huán)繞在中間；所述二級(jí)分離組件包括在圓周上均勻分布的多個(gè)二級(jí)噴嘴，小粒子收集口被所述多個(gè)二級(jí)噴嘴環(huán)繞在中間，所述二級(jí)噴嘴的位置與一級(jí)噴嘴的位置上下對(duì)應(yīng)同軸設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，由 9 U7U7 JV ^ (Si 、公式％ = /50，其中D5tl是切割點(diǎn)粒子直徑，μ是空氣黏度，η是噴嘴數(shù)，St50是 ^CpQ臨界點(diǎn)斯托克斯數(shù)，C是滑移修訂系數(shù)，P是粒子密度，Q是氣體流量，Q、μ、C、P、St50各參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)數(shù)已知；代入D50 = 12 μ m, η = I,求得進(jìn)樣口內(nèi)徑W ;代入D50 = 2 μ m, η = 12,求得一級(jí)噴嘴下口內(nèi)徑W2。
6.如權(quán)利要求5所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，W/W1的值取O. 71-0. 77，W1為所述收集盤直徑。
7.如權(quán)利要求6所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，S/W1的值取I. 2-1. 8，S為所述進(jìn)樣口與收集盤之間的距離。
8.如權(quán)利要求5所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，W2/W3的值取O. 71-0. 77，W3為二級(jí)噴嘴內(nèi)徑。
9.如權(quán)利要求I所述的核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，其特征在于，所述過濾裝置的同源進(jìn)樣口距地面I. 5m。
全文摘要
一種核生化氣溶膠聯(lián)合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)樣裝置，包括順次相連的過濾裝置、消聲裝置、緩沖腔以及粒子分離器，分流管路設(shè)于所述緩沖腔中部，所述緩沖腔上端通過進(jìn)樣口連接所述消聲裝置，下端通過出氣口連接所述粒子分離器，所述進(jìn)樣口和出氣口在同一直線上；所述粒子分離器包括一個(gè)外筒，所述外筒上設(shè)有進(jìn)樣口與所述緩沖腔的出氣口相連，所述外筒內(nèi)設(shè)有一級(jí)分離組件，以及位于所述一級(jí)分離組件下方的二級(jí)分離組件，小粒子收集口位于二級(jí)分離組件中間，大粒子收集口位于二級(jí)分離組件下層。本發(fā)明一方面提高了樣品中目標(biāo)物質(zhì)濃度，使得儀器的靈敏度得到較大的提高；另一方面降低了樣品中非目標(biāo)物質(zhì)的濃度，降低了非目標(biāo)物質(zhì)對(duì)探測器的干擾。
文檔編號(hào)G01N1/34GK102890021SQ20111020688
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者劉毅, 劉航, 劉強(qiáng), 張曉清, 寧海波 申請(qǐng)人:北京匯豐隆經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)有限公司