CN100387963C - 大气环境颗粒物监测仪的双滤膜气密控制和流量稳定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大气环境颗粒物监测仪的双滤膜气密控制装置，由电机(1)通过分配轴(2)驱动的凸轮(3)和(14)分别与杠杆(4)和(15)的一端接触，杠杆(4)和(15)的另一端压在气密装置的压座(5)上，气密装置由套筒(6)上方安装下密封圈(7)、上密封圈(12)、滤膜支撑(8)、滤膜组件(9)及其支撑转臂(11)，套筒(6)下方安装压座(5)和气嘴(13)，以及套筒(6)的外圈(17)安装的弹簧(10)构成。本发明还涉及一种采用所述双滤膜气密控制装置的流量稳定装置，本发明能保证大气环境颗粒物采样自动工作时气路处于气密状态和采样气流的稳定，能保证完成颗粒物测定仪自动采样的间歇采样功能。

Description

大气环境颗粒物监测仪的双滤膜气密控制和流量稳定装置

技术领域

本发明涉及大气环境颗粒物自动监测技术，具体是大气环境颗粒物监测仪的双滤膜气密控制和流量稳定装置。

背景技术

现有的大气环境颗粒物监测仪主要有美国Rupprecht & Patashnick公司的1400a型、美国API公司生产的BAM1020型β射线测尘仪和美国的Andersen公司生产的仪器，这些仪器中1400a型仪器和BAM1020型仪器不能同时采集PM2.5和PM10，Andersen240型仪器可以同时采样PM2.5和PM10故又称为双通道采样器，但是在间歇采样同时又要求一定时间间隔内采样颗粒物的质量时，这个仪器必须用手动的方法取下滤膜称重，取滤膜时是用手拧动压紧螺纹，松开被压紧的滤膜组件。称重完毕后要将滤膜组件放回支撑装置上，再用手拧紧螺纹，压紧滤膜组件使它处于气密状态，这一个手工操作妨碍了颗粒物间歇采样的自循环过程。

Andersen的双通道的采集气路中流量控制也采取了大流量支路、小流量支路、总流量支路和反馈支路来保证流量的稳定，但它们只使用了两个流量计(总流量计和小流量计)来监测气路流量，没有对大流量部分进行监测，如果小流量检测回路中有误差或大流量部分有漏气，都会影响实际的抽气量，从目前使用效果看，有时流量会发生10％左右的变化。

发明内容

本发明的目的在于针对于现有称重法大气颗粒物采样仪器在实行间隔采样后滤膜组件与气路脱开时必须经过手工拧动螺纹操作的缺陷，提供一种大气环境颗粒物监测仪的双滤膜气密控制装置，由CPU发出的电机转动指令，通过凸轮杠杆机构和弹簧机构来控制滤膜组件的压紧(处于气密状态)或松开(非气密状态)，实现自动的气密控制。

本发明的目的还在于提供一种大气环境颗粒物监测仪的流量稳定装置，使颗粒物切割器能同时切割PM10和PM2.5的双气路，达到流量的稳定度在2％以内。

如图1所示，本发明的大气环境颗粒物监测仪的流量稳定装置的连接关系如下：

切割器、双滤膜气密控制装置、大流量计、过滤器I和同一切割器、双滤膜气密控制装置、小流量计、过滤器II分别依次通过气路连接至调压阀，调压阀、过滤器III、抽气泵、三通阀、气罐、总流量计依次气路连接，三通阀与调压阀气路连接。

其工作原理如下：大气通过切割器分成PM10和PM2.5两条支路与双滤膜气密控制装置连接，气路通过各自的气嘴与大、小流量计相接，大流量部分通过过滤器I之后，进入调压阀B口，小流量通过过滤器II进入调压阀C口，经过调压阀D口的气流通过过滤器III后进入抽气泵的进气口，从抽气泵出气口排出的气流进入三通阀后分为两路，一路进入调压阀的A口，一路通过气罐经总流量计后排出。因此，本发明是用四支路流量稳定气路保证流量稳定，用多个流量计分别监测大、小和总的流量。

如图2、3所示，大气环境颗粒物监测仪的流量稳定装置采用的所述双滤膜气密控制装置主要由凸轮、杠杆机构、调节机构构成，其结构如下：

由电机1通过分配轴2驱动的凸轮3和14分别与杠杆4和15的一端接触，杠杆4和15的另一端压在气密装置的压座5上，气密装置由套筒6上方安装的下密封圈7、上密封圈12、滤膜支撑8、滤膜组件9及其支撑转臂11，套筒6下方安装的压座5和气嘴13，以及套筒6的外圈17安装的弹簧10构成。

双滤膜气密控制装置的工作原理如下：

电机1带动分配轴2转动，固定在分配轴2上的凸轮3和14随之转动，并推动与之接触的杠杆4和15，当凸轮3和14转动至升程位置时，杠杆4和15的另一端将分别下压各自的压座5，并拉动套筒6向下滑动使下密封圈7和滤膜支撑8脱离滤膜组件9，弹簧10受压，从而使滤膜组件9处于非气密状态，滤膜组件9在自重的作用下，落在支撑它的转臂11上；反之凸轮3和14转动至降程位置时，杠杆4和15的另一端抬起，在弹簧复位的作用下，套筒6上升并使滤膜组件9与上下密封圈12和7处于气密状态，气嘴13和流量计相连。杠杆15的作用与杠杆4相同，使另外一组气密装置处于气密状态。

用于流量稳定装置时，其工作原理如下：

被采样的大气通过切割器分成大流量支路和小流量支路并通过各自的上座16，上座16下面固定着上密封圈12。非抽气状态，滤膜组件9支撑在转臂11上。抽气时，滤膜组件9与上下密封圈12和7处于气密状态。在弹簧10和凸轮3或14的作用下各自的套筒6可上下移动，而使滤膜组件处于气密和非气密状态，固定在电机轴上的凸轮3和14控制杠杆4和15的上下动作以压紧或松开各自的压座5，从而拉动各自的套筒6。通过各自的气嘴13气路就接往大、小流量计。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的双滤膜气密控制装置利用凸轮杠杆机构在凸轮处于升程位置时拉动套筒的下降使滤膜组件处于非气密状态，反之，凸轮处于降程位置时，套筒在弹簧力的作用下压紧滤膜组件处于气密状态。用于流量稳定装置时，利用流量稳定反馈支路使四支路流量装置得到流量稳定，保证采样与称重自循环的正常运行。

2、本发明的气路稳定装置用四支路流量稳定气路保证流量稳定，用多个流量计分别监测大、小和总的流量，使其流量稳定度可达2％以下，保证了PM10和PM2.5切割器对大气颗粒物的正确切割流量。

3、本发明的双滤膜气密控制装置与流量稳定装置结构简单工作可靠，并可用于其他气路稳定装置。

附图说明

图1是本发明的流量稳定装置结构框图；

图2是图1中双滤膜气密控制装置结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图。

具体实施方式

流量稳定装置

如图1所示，切割器完成对PM2.5和大于PM2.5～PM10的颗粒物切割后，在气密状态下，通过PM10，PM2.5滤膜的气流分别经过小流量计和大流量计，又分别经过各自的过滤器后，大流量部分的气进入调压阀的B口，小流量进入调压阀的C口，经过调压阀D口的气流通过过滤器后进入抽气泵的进气口，从抽气泵出气口的排出的气流进入三通阀后分为两路，一路进入调压阀的A口，一路通过气罐又经过总流量计后排出。因此整个气路主要由中流量支路，小流量支路，反馈支路和抽气支路四条支路构成。反馈支路的目的是保证流量的稳定和整个气路压力的调节。过滤器的主要作用为过滤颗粒物和稳定气流。

经切割器后的气体经过双滤膜的气密控制装置，气体总流量控制在16.7L/Min，PM2.5这一支气路流量为15.03L/Min(称大流量部分)，PM10这一支气路流量为1.67L/Min(称小流量部分)，①大流量计使用RICOH ELEMEX CORP.公司的RICOH GR-25型最大流量为2.5m³/h的煤气表。②小流量计和总流量计使用美国COLE-PARMER INSTRUMENT COMPANY的No.23-92和No.64-63型浮子式流量计，No.23-92型的最大流量为2.52L/min，No.64-63型的最大流量为23.169L/min。③调压阀使用广东肇庆市华南气动设备厂的QTY-L8型调压阀。④抽气泵为美国GAST制造公司的0523-101Q-G588DX型真空泵。⑤过滤器为SHANNAISI PNEUMATIC CO.LTD的AF3000-03型过滤器。

使用本发明后滤膜组件的膜片周围没有漏气现象，保证了气路的稳定，达到1％稳定度。

Claims (2)

1.一种大气环境颗粒物监测仪的双滤膜气密控制装置，其特征在于由电机(1)通过分配轴(2)驱动的第一凸轮(3)和第二凸轮(14)分别与第一杠杆(4)和第二杠杆(15)的一端接触，第一杠杆(4)和第二杠杆(15)的另一端在气密装置的压座(5)上，气密装置由套筒(6)上方安装的下密封圈(7)、上密封圈(12)、滤膜支撑(8)、滤膜组件(9)及其支撑转臂(11)，套筒(6)下方安装的压座(5)和气嘴(13)，以及套筒(6)的外圈(17)安装的弹簧(10)构成。

2.一种大气环境颗粒物监测仪的流量稳定装置，其特征在于切割器、权利要求1所述的双滤膜气密控制装置、大流量计、过滤器I和同一切割器、权利要求1所述的双滤膜气密控制装置、小流量计、过滤器II分别依次通过气路连接至调压阀，调压阀、过滤器III、抽气泵、三通阀、气罐、总流量计依次气路连接，三通阀与调压阀气路连接。

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