CN102445366B

CN102445366B - 一种半自动连续单颗粒采样器

Info

Publication number: CN102445366B
Application number: CN 201110306698
Authority: CN
Inventors: 李卫军; 崔逸如; 韩明利; 李守波; 章琦; 周深圳
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: CN102445366A

Abstract

本发明涉及半自动连续单颗粒采样器，属于大气环境科学、环境监测技术领域。它包括壳体、进气管和与出气管相连通的气泵，在壳体内设置漏斗形加速腔、采样收集器和气流导出装置，漏斗形加速腔的上端与进气管密封连接，气流导出装置的下端与出气管密封连接，所述的采样收集器的数量为多个，均匀呈圆环形排列在转盘上，转盘以支撑柱为中心轴转动，使转盘上分布的采样收集器交替连通设置在漏斗形加速腔和气流导出装置之间。本发明可以连续采集多个个不同的样品，不需要中途更换采样膜，能够方便地连续进行或者选择时间段进行采样，适用于多种采样场合。

Description

一种半自动连续单颗粒采样器

技术领域

本发明涉及一种大气采样装置，尤其是一种能进行半自动连续采样操作的采样器，属于大气环境科学、环境监测技术领域。

背景技术

目前，通常使用的大气单颗粒采样器系统包括三部分：采样头、流量计和抽气泵。抽气泵将空气抽到收集器采样头中，然后采样头捕获气流中的气溶胶在滤膜上。但是，传统的采样装置一次只能采集一个样品，当需要采集多个样品时，需要中途停下，多次更换采样收集器中的单颗粒滤膜，更换单颗粒滤膜需要在室内进行并且费时较长，现有的单颗粒采样器不能进行连续采样，尤其是飞机机舱内和载人气艇等高空作业特殊环境下，更换单颗粒滤膜的难度较大，直接影响后续的采样工作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半自动连续单颗粒采样器，该采样器一次可以连续采集多个样品，不需要中途更换采样膜，能够方便地连续进行或者选择时间段进行采样，适用于多种采样场合。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种半自动连续单颗粒采样器，包括内部设有支撑柱的壳体、进气管、气泵、流量计和出气管；在壳体内设置有采样头，所述的采样头包括漏斗形加速腔、采样收集器和气流导出装置，采样收集器连通设置在漏斗形加速腔和气流导出装置之间；所述漏斗形加速腔的上端与进气管密封连接，所述气流导出装置的下端与出气管密封连接，出气管与气泵相连通，在进气管或出气管的管路上安装有流量计，所述的采样收集器包括样品台和采集腔，样品台设置在采集腔内，漏斗形加速腔与采集腔通过加速腔切割孔相连通，加速腔切割孔与样品台相对，样品台的上端面设有采样膜，在采集腔的下部有气流导出孔，气流导出孔与气流导出装置相连通；所述的采样收集器的数量为多个，均匀呈圆环形排列在转盘上，所述的转盘以支撑柱为中心轴转动，使转盘上分布的采样收集器交替连通设置在漏斗形加速腔和气流导出装置之间。

在所述的转盘上方固定设置有定位固定装置，定位固定装置包括外壳、弹簧和钢珠，弹簧的一端与外壳内部连接，弹簧的另一端与钢珠连接，外壳上设置有直径小于钢珠直径的圆孔，钢珠半嵌在圆孔内；所述的转盘上设置有多个定位槽，均匀呈圆环形排列在转盘上，定位槽排列呈圆环形的外径小于采样收集器排列呈圆环形的内径，定位槽分别与转盘上的采样收集器径向相对，定位槽的数量与采样收集器的数量相同，转动转盘，定位固定装置内的钢珠滚落入转盘定位槽内。此种设计的优点：钢珠半嵌在定位固定装置的圆孔内，定位固定装置固定不动，顺时针或逆时针拨动转盘，钢珠从一个定位槽内滚出落在相邻的定位槽内，转盘将被固定，此时采样收集器正好处在漏斗形加速腔和气流导出装置之间；同时，定位固定装置固定的钢珠对转盘有一定压力，防止钢珠从定位槽内滑出。

所述的定位固定装置和转盘的中心设有通孔，供支撑柱穿过，定位固定装置与支撑柱固定连接；所述的钢珠为2个，分别半嵌在定位固定装置外壳下端面的两端；定位槽为半圆形定位槽。

在转盘的一侧设置有夹持装置，包括E形支撑架、杠杆手柄、支撑块、上夹持片和下夹持片，所述的杠杆手柄和支撑块固定连接，所述的E形支撑架包括上杆、中杆、下杆和竖杆；杠杆手柄和支撑块的连接处与E形架的中杆活动连接，杠杆手柄贯穿壳体延伸至采样器壳体外；所述的上夹持片和下夹持片平行设置在支撑块的两端，上夹持片的一端活动连接在E形支撑架的竖杆上，另一端设置在漏斗形加速腔上方并连接在进气管上，下夹持片的一端活动连接在E形支撑架的竖杆上，另一端设置在气流导出装置下方并连接在出气管上。此种设计的优点：在按下杠杆手柄前，支撑块倾斜设置在上、下夹持片之间，支撑块与上、下夹持片呈一定夹角，当采集完一个样品需要转动转盘时，按下夹持装置的杠杆手柄，杠杆手柄趋于竖直，此时上、下夹持片另一端的距离最大，从而上、下夹持片可带动加速腔和气流导出装置抬起，转动转盘，下一个样品采集器与加速腔和气流导出装置相连通，杠杆手柄回复原位，样品采集器将重新固定并密封，便可继续下一个样品的采集，中途无需更换采样膜，方便快捷。

优选的，支撑块设置在靠近E形支撑架竖杆的一端，杠杆手柄的长度大于支撑块的长度。

进气管贯穿E形架的上杆和上夹持片的一端与漏斗形加速腔的上端相连，出气管贯穿E形架的下杆和下夹持片的一端与气流导出装置的下端相连。

所述的上夹持片上设置有垫片和弹簧，弹簧设置在E形架的上杆与上夹持片之间，且套在进气管上；所述的下夹持片上设置有垫片和弹簧，弹簧设置在E形架的下杆与下夹持片之间，且套在出气管上。

所述的转盘上均匀分布有呈环形排列的采集器孔，采样收集器安装在采集器孔内，优选的，采样器孔的数量为8-12个。

所述的壳体底部固定有底座，底座内部中空设置，气泵设置在底座内，气泵由电源驱动，优选的电源为四节5号电池，气泵的指示灯位于底座上部。方便查看。

所述的壳体包括后壳和透明外罩，透明外罩上设置有与转盘弧度相适应的长孔。该长孔便于从壳体外手动转动转盘，透明外罩便于观察采样及内部结构，同时还防止空气污染物进入采样器内部，避免对采样的影响。

本发明的特点及优良效果：

1、本发明在加速腔与气流导出装置之间设置有可转动的转盘，转盘上环形排列有采样收集器，只需转动转盘便可进行下一个采样，当需要进行连续采样时，可以提前在室内把多个样品台上植入空白采样膜，在人工操作的条件下，能连续采集多个样品，并且不需要中途更换采样膜，为采样工作提供了极大的方便，适用于多种采样场合。

2、多个采样收集器交替采样，不但增加样本采集种类，而且提升采集效率。

3、本发明在转盘的一侧设置有夹持装置，夹持装置的上夹持片设置在加速腔的上方，下夹持片设置在气流导出装置的下方，利用杠杆原理，夹持装置能方便快捷的将加速腔和气流导出装置抬起，为转动转盘提供了方便，省时省力、节约材料。

4、本发明在转盘上方还设有半嵌钢珠的定位固定装置，定位固定装置固定不动，转盘上的采样收集器与定位槽径向相对，转动转盘，相邻的采样收集器移动到漏斗形加速腔和气流导出装置之间，钢珠从一个定位槽内移出落在相邻的定位槽内，此种结构能将加速腔、采样收集器和气流导出装置固定在一个中心位置上，提高了采样的精确性，同时定位槽设置呈半圆形，使转盘转动更加灵活，省力。

5、本发明用途广泛，投资少，设备简单，运用便捷，可用于日常采样，气溶胶科学研究采样，以及高空作业收集样品等。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中转盘的结构示意图；

图3是本发明中采样收集器的结构示意图；

图4是本发明中加速腔的结构示意图；

图5是本发明中气流导出装置的结构示意图；

图6是本发明中采样头的纵向剖视图；

图7是本发明中采样头的整体结构示意图；

图8是本发明中夹持装置的结构示意图；

其中，1、采样收集器；2、转盘；3、定位固定装置；4、加速腔；5、进气管；6、出气管；7、E形支撑架；8、流量计；9、指示灯；10、底座；11、壳体；12、气流导出装置；13、定位槽；14、供支撑柱穿过的通孔；15、样品台；16、气流导出孔；17、采集腔；18、加速腔切割孔；19、加速腔的底端；21、杠杆手柄；22、支撑块；23、上夹持片；24、下夹持片；25、弹簧；26、上杆；27、中杆；28、下杆；29、支撑柱。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细地说明，但不限于此。

实施例1

一种半自动连续单颗粒采样器，结构如图1所示，包括内部设有支撑柱的壳体11、进气管5、气泵、电源、流量计8和出气管6；壳体11的底部固定有底座10，底座10内部呈中空设置，气泵和电源设置在底座10内，气泵由电源驱动，优选的，电源为5号电池。底座10采用金属材质，气泵的指示灯9设置在底座10上部，在壳体11内设置有采样头，所述的采样头包括漏斗形加速腔4、采样收集器1和气流导出装置12，漏斗形加速腔4的上端与进气管5密封连接，采样收集器1连通设置在漏斗形加速腔4和气流导出装置12之间，气流导出装置12的下端与出气管6密封连接，出气管6与气泵相连通，在进气管5或出气管6的管路上安装有流量计8，采样收集器1设置在转盘2上，转盘2以支撑柱29为中心轴转动，转盘2转动使采样收集器1交替连通设置在漏斗形加速腔4和气流导出装置12之间。壳体11包括后壳和透明外罩，透明外罩上设有便于转动转盘2的长孔。

转盘2上均匀分布有呈环形排列的采集器孔，采样收集器1安装在采集器孔内，优选的，采样器孔的数量为10个，采样收集器的数量为10个，如图2所示。

如图3所示，采样收集器1包括样品台15和采集腔17，样品台15设置在采集腔17内，结构如图4所示的漏斗形加速腔，加速腔的底端19直径小于采集腔17的内径，加速腔的底端19嵌在采集腔17内，加速腔4与采集腔17通过加速腔切割孔18相连通，加速腔切割孔18与样品台15相对，样品台15的上端面设有采样膜，在采集腔17的下部有气流导出孔16，优选的，气流导出孔16为4个，气流导出孔16与气流导出装置12相连通，加速腔4、采样收集器1和气流导出装置12之间的连接结构如图6、图7所示。

如图2所示，转盘2上设置有定位槽13，定位槽13呈半圆形，均匀呈圆环形排列在转盘2上，定位槽13排列呈圆环形的外径小于采样收集器1排列呈圆环形的内径，定位槽1分别与转盘2上的采集器孔径向相对，定位槽的数量为10个。在转盘2的上方设置有定位固定装置3，如图1所示。定位固定装置3和转盘2的中心设有通孔，供支撑柱29穿过，定位固定装置3与支撑柱29固定连接，定位固定装置3包括外壳、弹簧和钢珠，弹簧的一端与外壳内部连接，弹簧的另一端与钢珠连接，外壳上设置有直径小于钢珠直径的圆孔，钢珠半嵌在圆孔内，钢珠设在定位固定装置3外壳下端面的一端，转动转盘2，钢珠滚落在转盘定位槽13内，钢珠从一个定位槽内移出落在相邻的定位槽内，转盘2将被固定，此时采样收集器正好连通在漏斗形加速腔4和气流导出装置12之间；同时，定位固定装置3固定的钢珠对转盘2有一定压力，防止钢珠从定位槽13内滑出。

在转盘2的一侧设置有夹持装置。如图8所示，夹持装置包括E形支撑架7、杠杆手柄21、支撑块22、上夹持片23和下夹持片24，杠杆手柄21和支撑块22固定连接，优选的，杠杆手柄21与支撑块22垂直连接，上夹持片23和下夹持片24平行设置在支撑块22的两端，所述的E形支撑架7包括上杆26、中杆27、下杆28和竖杆；杠杆手柄21和支撑块22的连接处与E形支撑架7的中杆27活动连接，杠杆手柄21贯穿壳体延伸至采样器壳体。优选的，支撑块22设置在靠近E形支撑架7竖杆的一端，杠杆手柄21的长度大于支撑块22的长度。

上夹持片23的一端活动连接在E形支撑架7的竖杆上，另一端设置在漏斗形加速腔4的上方，进气管5贯穿E形支撑架7的上杆26和上夹持片23的另一端与漏斗形加速腔4的上端相连，下夹持片24的一端活动连接在E形支撑架7的竖杆上，另一端设置在气流导出装置12的下方，出气管6贯穿E形支撑架7的下杆28和下夹持片24的另一端与气流导出装置12的下端相连。

在上夹持片23上方设置有垫片和弹簧25，弹簧25设置在E形架的上杆26与上夹持片23之间，且套在进气管5上；在下夹持片24下方设置有垫片和弹簧，弹簧设置在E形架的下杆28与下夹持片24之间，且套在出气管6上。

实施例2

一种半自动连续单颗粒采样器，结构如实施例1所述，不同之处在于：采样器孔的数量为12个，定位槽的数量与采样器孔的数量相同，定位槽的数量为12个，钢珠半嵌在定位固定装置外壳下端面的两端。

Claims

1.一种半自动连续单颗粒采样器，包括内部设有支撑柱的壳体、进气管、气泵、流量计和出气管；在壳体内设置有采样头，所述的采样头包括漏斗形加速腔、采样收集器和气流导出装置，采样收集器连通设置在漏斗形加速腔和气流导出装置之间；所述漏斗形加速腔的上端与进气管密封连接，所述气流导出装置的下端与出气管密封连接，出气管与气泵相连通，在进气管或出气管的管路上安装有流量计，其特征在于：所述的采样收集器包括样品台和采集腔，样品台设置在采集腔内，漏斗形加速腔与采集腔通过加速腔切割孔相连通，加速腔切割孔与样品台相对，样品台的上端面设有采样膜，在采集腔的下部有气流导出孔，气流导出孔与气流导出装置相连通；所述的采样收集器的数量为多个，均匀呈圆环形排列在转盘上，所述的转盘以支撑柱为中心轴转动，使转盘上分布的采样收集器交替连通设置在漏斗形加速腔和气流导出装置之间。

2.根据权利要求1所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：在所述的转盘上方固定设置有定位固定装置，定位固定装置包括外壳、弹簧和钢珠，弹簧的一端与外壳内部连接，弹簧的另一端与钢珠连接，外壳上设置有直径小于钢珠直径的圆孔，钢珠半嵌在圆孔内；所述的转盘上设置有多个定位槽，均匀呈圆环形排列在转盘上，定位槽排列呈圆环形的外径小于采样收集器排列呈圆环形的内径，定位槽分别与转盘上的采样收集器径向相对，定位槽的数量与采样收集器的数量相同，转动转盘，定位固定装置内的钢珠滚落入转盘定位槽内。

3.根据权利要求2所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：所述的定位固定装置和转盘的中心设有通孔，供支撑柱穿过，定位固定装置与支撑柱固定连接；所述的钢珠为2个，分别半嵌在定位固定装置外壳下端面的两端；定位槽为半圆形定位槽。

4.根据权利要求1或2所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：在转盘的一侧设置有夹持装置，包括E形支撑架、杠杆手柄、支撑块、上夹持片和下夹持片，所述的杠杆手柄和支撑块固定连接，所述的E形支撑架包括上杆、中杆、下杆和竖杆；杠杆手柄和支撑块的连接处与E形支撑架的中杆活动连接，杠杆手柄贯穿壳体延伸至采样器壳体外；所述的上夹持片和下夹持片平行设置在支撑块的两端，上夹持片的一端活动连接在E形支撑架的竖杆上，另一端设置在漏斗形加速腔上方并连接在进气管上，下夹持片的一端活动连接在E形支撑架的竖杆上，另一端设置在气流导出装置下方并连接在出气管上。

5.根据权利要求4所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：支撑块设置在靠近E形支撑架竖杆的一端，杠杆手柄的长度大于支撑块的长度。

6.根据权利要求4所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：进气管贯穿E形支撑架的上杆和上夹持片的一端与漏斗形加速腔的上端相连，出气管贯穿E形支撑架的下杆和下夹持片的一端与气流导出装置的下端相连。

7.根据权利要求6所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：所述的上夹持片上设置有垫片和弹簧，弹簧设置在E形支撑架的上杆与上夹持片之间，且套在进气管上；所述的下夹持片上设置有垫片和弹簧，弹簧设置在E形支撑架的下杆与下夹持片之间，且套在出气管上。

8.根据权利要求1所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：所述的转盘上均匀分布有呈圆环形排列的采集器孔，采样收集器安装在采集器孔内，采集器孔的数量为8－12个。

9.根据权利要求1所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：所述的壳体底部固定有底座，底座内部中空设置，气泵设置在底座内，气泵由电源驱动，电源为四节5号电池，气泵的指示灯位于底座上部。

10.根据权利要求1所述的一种半自动连续单颗粒采样器，其特征在于：所述的壳体包括后壳和透明外罩，透明外罩上设置有与转盘弧度相适应的长孔。