CN102243147A - 撞击式超细颗粒物切割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空气颗粒物切割装置，尤其涉及一种适用于小流量大气气溶胶采样仪器的撞击式超细颗粒物（PM1.0）切割装置。该装置包括喷嘴和冲击板，其中：所述冲击板包括冲击板主体和冲击板底座，该冲击板主体上设有用于截留颗粒物的冲击面；所述喷嘴包括喷嘴主体，该喷嘴主体上设有圆锥形冲击槽，该冲击槽的下端上设有喷嘴孔，该喷嘴孔朝向该冲击板主体的冲击面。与现有技术相比，本发明结构简单、制作精度要求较低、制造容易，而且还便于维护，有利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气颗粒物切割装置，尤其涉及一种适用于小流量大气气溶胶采样仪器的撞击式超细颗粒物（PM1.0）切割装置。
背景技术
我国大气颗粒物污染严重，已经上升为环境空气质量的首要影响因素，尤其是空气中的超细颗粒物越来越受到人们的关注。随着城市汽车拥有量的增加和城市工业化加快，汽车排放尾气及工业生产排放废气中大量的细颗粒物悬浮在空中，对人体健康形成巨大威胁。近年来大量的研究观察表明，人体健康损害与暴露于其中的细颗粒物之间的相关程度显著高于粗颗粒物。超细颗粒物（空气动力学当量直径小于1μm的细小颗粒物）作为细颗粒物的主要组成成分，其物理化学特性对人体健康的负面影响重大，是空气传播性传染病学研究的一项重要内容。与粗颗粒物相比，细颗粒物在大气中滞留的时间更长、传输距离更远，因而其影响范围更广，持续时间更长，被认为是地区性甚至是跨边界输送的空气污染物。为实现对超细颗粒物各种特性研究，需要在现行使用的大气气溶胶采样器上安装超细颗粒物切割器。
国外的撞击式超细颗粒切割器由切割头（含喷射嘴、冲击板）、滤纸夹具等连接而成。载有颗粒物的空气流经喷嘴射出后，由于受到冲击板的阻挡将作曲线运动以绕开障碍物。当气流发生转弯后，气流中的颗粒会进行直线运动。颗粒物的这种直线运动一直要保持到出射速度为零时才停止，然后颗粒物才有可能跟随气流偏转。从喷嘴射出的颗粒物继续保持直线运动的最大距离是颗粒物的截止距离。在同样的线速度下，颗粒物直径越大，其动量越大，因而所具有的惯性也越大，前冲的距离也越长，即颗粒物的截止距离也越长。截止距离大到一定程度的颗粒物，即粒径大到一定程度的颗粒物有可能一直冲到冲击板上，从而被冲击板捕集，而细小颗粒物则随着气流到达滤纸而被采集。
然而国外的这种撞击式超细颗粒切割器结构复杂、制作精度要求高，制作难度大，不利于推广使用。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种结构简单、制作精度要求较低、制造容易的用于大气气溶胶采样器上的撞击式超细颗粒物切割装置
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种撞击式超细颗粒物切割装置，包括喷嘴和冲击板，其中：所述冲击板包括冲击板主体和冲击板底座，该冲击板主体上设有用于截留颗粒物的冲击面；所述喷嘴包括喷嘴主体，该喷嘴主体上设有圆锥形冲击槽，该冲击槽的连接下端设有喷嘴孔，该喷嘴孔朝向该冲击板主体的冲击面。
作为改进之一：所述喷嘴主体与冲击板主体通过螺母连接，且喷嘴主体上设有第一胶圈槽，该第一胶圈槽上设有胶圈
作为改进之二：所述冲击板主体柱上设有安装孔，所述冲击板底座设有与该安装孔配合的安装柱，该安装柱上设有第二胶圈槽，该第二胶圈槽上设有胶圈。
作为改进之三：所述喷嘴的喷嘴孔与所述冲击板的冲击面之间的距离为3.8-4.2mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单、制作精度要求较低、制造容易，而且还便于维护，有利于推广应用。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明的撞击式超细颗粒物切割装置包括：包括喷嘴1和冲击板2。该冲击板2包括冲击板主体21和与冲击板主体21连接的冲击板底座22。
冲击板主体21上设有安装孔24，冲击板底座22设有与该安装孔24配合的安装柱25，该安装柱25上设有第二胶圈槽26，该第二胶圈槽26上设有胶圈或垫圈。冲击板底座22的安装柱25插入到冲击板主体21的安装孔24中实现两者的固定连接。且该冲击板主体21上设有用于截留颗粒物的冲击面。
喷嘴1包括喷嘴主体11，该喷嘴主体11上设有圆锥形冲击槽12，该冲击槽12的下端设有喷嘴孔13，该喷嘴孔13朝向该冲击板主体21的冲击面。此外，所述喷嘴主体11上设有第一胶圈槽14，该第一胶圈槽14上设有胶圈。在将切割装置装配到小流量大气气溶胶采样仪器上时，该第二胶圈槽26中可以设置胶圈等填充物，使得切割装置与采样头的内壁面之间无空隙。喷嘴孔13直径W、喷嘴孔13长度T、喷嘴孔13和冲击板（冲击面）之间的距离S之间符合圆形冲击采样器的设计条件：S/W≧1、T/W≧1、500≦Re≦3000，使切割装置的性能保持相对稳定。
此外，喷嘴主体11与冲击板固定连接，具体是喷嘴主体11通过螺栓与喷嘴主体11固定连接。而且，喷嘴1的喷嘴孔13与冲击板的冲击面之间的距离为3.8-4.2mm。
此外，喷嘴孔13的直径W、喷嘴孔13的长度T，符合T/W≧1的设计要求。喷嘴孔13直径和长度均需要满足小流量空气采样要求。冲击槽12为圆锥形，其尺寸满足小流量采样要求。
本发明的原理是：当采样器以恒定流量进行采样时，载有颗粒物的气流进入冲击槽12并经过喷嘴孔13（或喷嘴口）喷射出来，高速气流由于受到冲击板的阻挡将作曲线运动绕开障碍物。当气流发生转弯时，气流中的颗粒物会其惯性作用，都有在原方向上保持直线运动的趋势。这种直线运动一定要保持到出射速度为零时才停止，然后颗粒物才能随气流逆转。在同样线性速度下，颗粒物动力学当量直径越大，其动量越大，因而所具有的惯性也愈大，超过临界值时，颗粒物被阻挡板截留，小于临界值的颗粒物随气流绕过冲击板，被下一层滤膜捕集，从而实现大气超细颗粒物采集过程。整个切割器装置简单，便于组装、加工和清洗维护。
此外，还可以根据喷嘴主体11直径、长度、喷嘴孔13和冲击板2之间距离的不同，分别制作成不同粒径的颗粒物的切割器。将多种粒径颗粒物切割器切割直径由大到小、由上到下排列连接，组成多级粒径颗粒物切割器。
Claims (4)
1.一种撞击式超细颗粒物切割装置，包括喷嘴（1）和冲击板（2），其特征在于：
所述冲击板（2）包括冲击板主体（21）和冲击板底座（22），该冲击板主体（21）上设有用于截留颗粒物的冲击面（23）；
所述喷嘴（1）包括喷嘴主体（11），该喷嘴主体上设有圆锥形冲击槽（12），该冲击槽的连接下端设有喷嘴孔（13），该喷嘴孔朝向该冲击板主体的冲击面（23）。
2.根据权利要求1所述的撞击式超细颗粒物切割装置，其特征在于：所述喷嘴主体（11）与冲击板主体（21）通过螺母连接，且喷嘴主体（11）上上设有第一胶圈槽（14），该第一胶圈槽（14）上设有胶圈。
3.根据权利要求1至2任一所述的撞击式超细颗粒物切割装置，其特征在于：所述冲击板主体（21）柱上设有安装孔（24），所述冲击板底座设有与该安装孔配合的安装柱（25），该安装柱上设有第二胶圈槽（26），该第二胶圈槽上设有胶圈。
4.根据权利要求3所述的撞击式超细颗粒物切割装置，其特征在于：所述喷嘴（1）的喷嘴孔（13）与所述冲击板（2）的冲击面（21）之间的距离为3.8-4.2mm。
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