本發(fā)明屬機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生氣體吸附采樣裝置。

背景技術(shù)：

氣體吸附采樣廣泛存在于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境衛(wèi)生學(xué)的氣體檢測等方面。面對所測物質(zhì)含量稀少的狀況，需要先通過吸附裝置對氣體富集采樣之后再進(jìn)行測量，因此，氣體吸附速率對氣體檢測精度和準(zhǔn)度具有重要影響。隨著監(jiān)測力度和采樣要求的逐步提高，對吸附裝置的要求也越來越嚴(yán)格和多樣化，需要更加便捷、高效的吸附裝置。而且實(shí)際采樣時面臨環(huán)境復(fù)雜多變，如所測氣體流向多變等問題，則需要吸附裝置自動調(diào)節(jié)位置，以提高吸附效率。

蛇類舌頭靈敏的嗅覺功能在其生理活動中發(fā)揮著重要的作用，研究發(fā)現(xiàn)蛇類舌頭表面存在大量微面、微孔和片狀褶皺結(jié)構(gòu)，在吐舌采集氣味過程中，蛇舌表面的褶皺結(jié)構(gòu)改變氣流流場分布，能延長舌體與氣味分子的接觸時間，提高氣體吸附效率、增強(qiáng)嗅覺的靈敏性。

向日葵會根據(jù)太陽的不同位置，改變自己花盤的朝向，從而充分利用太陽光，據(jù)此對氣體吸附采樣裝置自動調(diào)節(jié)功能進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能提高氣體吸附速率和效率的仿生氣體吸附采樣裝置。該仿生裝置根據(jù)蛇舌表面分布大量微面、微孔和片狀褶皺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)吸附采樣裝置的吸附腔外殼結(jié)構(gòu)，提高氣體吸附效率；根據(jù)向日葵根據(jù)太陽的不同位置改變自己花盤的朝向設(shè)計(jì)吸附采樣裝置自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對不同風(fēng)向的適應(yīng)，提高吸附速率。

本發(fā)明由外殼體A、內(nèi)殼體B、殼體底座C、風(fēng)向傳感器組D、連接桿Ⅰ1、驅(qū)動鉸鏈Ⅰ2、連接桿Ⅱ3、驅(qū)動鉸鏈Ⅱ4、基座5和氣體吸附劑6組成，殼體底座C由外殼底座17和內(nèi)殼底座19固接而成，外殼底座17和內(nèi)殼底座19均為圓柱體，外殼底座17邊緣設(shè)有外螺紋Ⅰ16，內(nèi)殼底座19邊緣設(shè)有外螺紋Ⅱ18；

外殼底座直徑d₅為50mm，外殼底座高h(yuǎn)₁為5-10mm；內(nèi)殼底座直徑d₆為40mm，內(nèi)殼底座高h(yuǎn)₂為5-10mm；基座5為圓柱體，基座直徑d₇為60-80mm，基座高h(yuǎn)₃為20-30mm；風(fēng)向傳感器組D由8個風(fēng)向傳感器20組成，8個風(fēng)向傳感器20分兩組均布于基座5的圓柱面上，兩組風(fēng)向傳感器20的間距L₇為5-8mm；外殼體A中右殼體Ⅰ8的內(nèi)螺紋Ⅰ11與殼體底座C中外殼底座17的外螺紋Ⅰ16螺紋連接；內(nèi)殼體B中右殼體Ⅱ13的內(nèi)螺紋Ⅱ15與殼體底座C中內(nèi)殼底座19的外螺紋Ⅱ18螺紋連接；連接桿Ⅰ1左端與殼體底座C的外殼底座17右端固接，連接桿Ⅰ1右端經(jīng)驅(qū)動鉸鏈Ⅰ2與連接桿Ⅱ3上端活動連接，可實(shí)現(xiàn)采樣裝置豎直方向的轉(zhuǎn)動；連接桿Ⅱ3下端經(jīng)驅(qū)動鉸鏈Ⅱ4與基座5的上端中心活動連接，可實(shí)現(xiàn)采樣裝置水平方向的轉(zhuǎn)動；氣體吸附劑6置于內(nèi)殼體B的空腔中，可實(shí)現(xiàn)對所需采樣氣體的吸附。

所述的外殼體A由左殼體Ⅰ7、右殼體Ⅰ8和仿生擋板10組成，其中左殼體Ⅰ7為半球形，其半徑r₁為25mm；右殼體Ⅰ8為圓柱形管，其外圓直徑d₁為50mm、長L₁為78-80mm，右殼體Ⅰ8近右端設(shè)有內(nèi)螺紋Ⅰ11；左殼體Ⅰ7上設(shè)有13個孔Ⅰ9,自上而下分三層設(shè)置，其中半球頂端設(shè)1個，其他二層各設(shè)6個，分別均布于該層的圓周上，二層的間距L₂為10mm；右殼體Ⅰ8上設(shè)有72個孔Ⅰ9,自左至右分六層設(shè)置，每層12個均布于該層的外圓周上，且相鄰兩層的孔Ⅰ9不錯位排列，每二層的間距L₃為10mm；孔Ⅰ直徑d₂為3mm；左殼體Ⅰ7和右殼體Ⅰ8的壁厚t₁為2-4mm；左殼體Ⅰ7右端與右殼體Ⅰ8左端固接；仿生擋板10共有30個，每個仿生擋板10為由二同心圓弧組成的扇環(huán)，其中小圓弧半徑r₂為25mm，大圓弧半徑r₃為30mm，二圓弧的圓心角β為40°，仿生擋板厚度t₂為2-4mm；仿生擋板10分五層，每層6個均布并固接于右殼體Ⅰ8的外圓周上，且五層仿生擋板10間隔排列于右殼體Ⅰ8的六層孔Ⅰ9正中間；每個仿生擋板10的中心與兩相鄰層外殼體孔2中心在一條直線上；相鄰層的仿生擋板10交錯排列，交錯角α為30°；仿生擋板10的扇形平面與右殼體Ⅰ8的縱軸線垂直。

所述的內(nèi)殼體B由左殼體Ⅱ12和右殼體Ⅱ13組成，其中左殼體Ⅱ12為半球形，半徑r₄為20mm，右殼體Ⅱ13為圓柱形管，其外圓直徑d₃為40mm、長L₄為60-65mm，右殼體Ⅱ13近右端設(shè)有內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋Ⅱ15；

左殼體Ⅱ12上設(shè)有13個孔Ⅱ14,自上而下分三層設(shè)置，其中半球頂端設(shè)1個，其他二層各設(shè)6個，分別均布于該層的圓周上，二層的間距L₅為8mm；右殼體Ⅱ13上設(shè)有96個孔Ⅱ14，自左至右分六層設(shè)置每層16個均布于該層的外圓周上，且相鄰兩層的孔Ⅱ14不錯位排列，每兩層的間距L₆為8mm；孔Ⅱ直徑d₄為3mm；

左殼體Ⅱ12和右殼體Ⅱ13的壁厚t₃為2-4mm；左殼體Ⅱ12右端與右殼體Ⅱ13左端固接。

本發(fā)明的工作過程和原理如下：當(dāng)含有采樣氣體的氣流流經(jīng)采樣裝置時，基座5上的兩組風(fēng)向傳感器20對風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行感應(yīng)判斷，通過驅(qū)動鉸鏈Ⅰ2和驅(qū)動鉸鏈Ⅱ4使連接桿Ⅰ1和連接桿Ⅱ3轉(zhuǎn)動響應(yīng)角度，達(dá)到外殼體A尖端正對來風(fēng)方向的最佳吸附效果，提高吸附速率。

氣體進(jìn)行吸附過程中，外殼體A阻擋過濾掉大顆粒污染物，氣流經(jīng)過外殼體A上的仿生擋板10，氣流發(fā)生擾動，氣流流場發(fā)生變化，流速降低，氣體與外殼體A的接觸時間延長，使更多的氣體經(jīng)孔Ⅰ9、孔Ⅱ14被內(nèi)殼體B中的氣體吸附劑吸附，提高了吸附效率。

本發(fā)明在工作狀態(tài)下能根據(jù)不同風(fēng)向改變吸附裝置朝向，達(dá)到最佳吸附效果，能提高采樣速率，同時仿生擋板對流場的改變能延長吸附劑對流過氣體的吸附時間、提高吸附效率。

附圖說明

圖1為仿生氣體吸附采樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為外殼體的主視圖

圖3為外殼體的左視圖

圖4為圖2中a-a截面示意圖

圖5為仿生擋板的結(jié)構(gòu)示意圖

圖6為內(nèi)殼體的主視圖

圖7為內(nèi)殼體的左視圖

圖8為殼體底座的主視圖

圖9為殼體底座的左視圖

圖10為基座的主視圖

圖11為基座的俯視圖

其中：A.外殼體 B.內(nèi)殼體 C.殼體底座 D.風(fēng)向傳感器組 1.連接桿Ⅰ 2.驅(qū)動鉸鏈Ⅰ 3.連接桿Ⅱ 4.驅(qū)動鉸鏈Ⅱ 5.基座 6.氣體吸附劑 7.左殼體Ⅰ 8.右殼體Ⅰ 9.孔Ⅰ 10.仿生擋板 11.內(nèi)螺紋Ⅰ 12.左殼體Ⅱ 13.右殼體Ⅱ 14.孔Ⅱ 15.內(nèi)螺紋Ⅱ 16.外螺紋Ⅰ 17.外殼底座 18.外螺紋Ⅱ 19.內(nèi)殼底座 20.風(fēng)向傳感器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)敘述：

如圖1所示，本發(fā)明由外殼體A、內(nèi)殼體B、殼體底座C、風(fēng)向傳感器組D、連接桿Ⅰ1、驅(qū)動鉸鏈Ⅰ2、連接桿Ⅱ3、驅(qū)動鉸鏈Ⅱ4、基座5和氣體吸附劑6組成，其中外殼體A中右殼體Ⅰ8的內(nèi)螺紋Ⅰ11與殼體底座C中外殼底座17的外螺紋Ⅰ16螺紋連接；內(nèi)殼體B中右殼體Ⅱ13的內(nèi)螺紋Ⅱ15與殼體底座C中內(nèi)殼底座19的外螺紋Ⅱ18螺紋連接；連接桿Ⅰ1左端與殼體底座C的外殼底座17右端固接，連接桿Ⅰ1右端經(jīng)驅(qū)動鉸鏈Ⅰ2與連接桿Ⅱ3上端活動連接，連接桿Ⅱ3下端經(jīng)驅(qū)動鉸鏈Ⅱ4與基座5的上端中心活動連接；

氣體吸附劑6置于內(nèi)殼體B的空腔中。

如圖2-5所示，所述的外殼體A由左殼體Ⅰ7、右殼體Ⅰ8和仿生擋板10組成，其中左殼體Ⅰ7為半球形，其半徑r₁為25mm；右殼體Ⅰ8為圓柱形管，其外圓直徑d₁為50mm、長L₁為78-80mm，右殼體Ⅰ8近右端設(shè)有內(nèi)螺紋Ⅰ11；左殼體Ⅰ7上設(shè)有13個孔Ⅰ9,自上而下分三層設(shè)置，其中半球頂端設(shè)1個，其他二層各設(shè)6個，分別均布于該層的圓周上，二層的間距L₂為10mm；右殼體Ⅰ8上設(shè)有72個孔Ⅰ9,自左至右分六層設(shè)置，每層12個均布于該層的外圓周上，且相鄰兩層的孔Ⅰ9不錯位排列，每二層的間距L₃為10mm；

孔Ⅰ直徑d₂為3mm；左殼體Ⅰ7和右殼體Ⅰ8的壁厚t₁為2-4mm；左殼體Ⅰ7右端與右殼體Ⅰ8左端固接；仿生擋板10共有30個，每個仿生擋板10為由二同心圓弧組成的扇環(huán)，其中小圓弧半徑r₂為25mm，大圓弧半徑r₃為30mm，二圓弧的圓心角β為40°，仿生擋板厚度t₂為2-4mm；仿生擋板10分五層，每層6個均布并固接于右殼體Ⅰ8的外圓周上，且五層仿生擋板10間隔排列于右殼體Ⅰ8的六層孔Ⅰ9正中間；每個仿生擋板10的中心與兩相鄰層外殼體孔2中心在一條直線上；相鄰層的仿生擋板10交錯排列，交錯角α為30°；仿生擋板10的扇形平面與右殼體Ⅰ8的縱軸線垂直。

如圖6-7所示，所述的內(nèi)殼體B由左殼體Ⅱ12和右殼體Ⅱ13組成，其中左殼體Ⅱ12為半球形，半徑r₄為20mm，右殼體Ⅱ13為圓柱形管，其外圓直徑d₃為40mm、長L₄為60-65mm，右殼體Ⅱ13近右端設(shè)有內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋Ⅱ15；左殼體Ⅱ12上設(shè)有13個孔Ⅱ14,自上而下分三層設(shè)置，其中半球頂端設(shè)1個，其他二層各設(shè)6個，分別均布于該層的圓周上，二層的間距L₅為8mm；右殼體Ⅱ13上設(shè)有96個孔Ⅱ14，自左至右分六層設(shè)置每層16個均布于該層的外圓周上，且相鄰兩層的孔Ⅱ14不錯位排列，每兩層的間距L₆為8mm；

孔Ⅱ直徑d₄為3mm；左殼體Ⅱ12和右殼體Ⅱ13的壁厚t₃為2-4mm；左殼體Ⅱ12右端與右殼體Ⅱ13左端固接。

如圖8-9所示，所述的殼體底座C由外殼底座17和內(nèi)殼底座19固接而成，外殼底座17和內(nèi)殼底座19均為圓柱體，外殼底座17邊緣設(shè)有外螺紋Ⅰ16，內(nèi)殼底座19邊緣設(shè)有外螺紋Ⅱ18；外殼底座直徑d₅為50mm，外殼底座高h(yuǎn)₁為5-10mm；內(nèi)殼底座直徑d₆為40mm，內(nèi)殼底座高h(yuǎn)₂為5-10mm。

如圖10-11所示，所述的基座5為圓柱體，基座直徑d₇為60-80mm，基座高h(yuǎn)₃為20-30mm；所述的風(fēng)向傳感器組D由8個風(fēng)向傳感器20組成，8個風(fēng)向傳感器20分兩組均布于基座5的圓柱面上，兩組風(fēng)向傳感器20的間距L₇為5-8mm。

針對不同氣體吸附采樣具體實(shí)施方式如下：進(jìn)行二氧化碳?xì)怏w吸附采樣時，氣體吸附劑6為二氧化碳吸附劑；進(jìn)行甲烷氣體吸附采樣時，氣體吸附劑6為甲烷吸附劑；進(jìn)行甲醛氣體吸附采樣時，氣體吸附劑6為甲醛吸附劑。