CN105126712A - 能稳定发生粉尘气溶胶的系统 - Google Patents

Abstract

能稳定发生粉尘气溶胶的系统，包括进料装置、粉尘发散装置和声波式气溶胶稳定装置；所述进料装置包括缸体、活塞、压力传感器、推进气源和压力控制器，所述粉尘发散装置包括粉尘发散刷、外壳、电机、粉尘发散盆和粉尘发散供气设备，所述声波式气溶胶稳定装置包括气溶胶稳定仓、信号发生器、信号放大器和扬声器。上述系统在原料粉体的推动方式上采用气流恒压的方式推动，并将一次发散形成的气溶胶引入安装有扬声器的气溶胶稳定仓后输出，因而得到的气溶胶颗粒分散均匀，浓度稳定。

Description

能稳定发生粉尘气溶胶的系统

技术领域

本发明属于气溶胶发生领域，具体涉及一种粉尘气溶胶发生系统。

背景技术

粉尘气溶胶发生系统在高效空气过滤器研究和测试、粉尘吸入毒理研究、流场示踪、以及气溶胶的基础研究中有着广泛的应用。

粉尘气溶胶发生系统主要包括进料装置(部分)和粉尘发散装置(部分)。CN200520114532.4公开了一种固体颗粒气溶胶发生装置，该装置的进料部分通过脉冲电机控制螺杆以一定速度推动活塞运动实现进料，粉尘发散部分包括粉尘发散刷、喷嘴和粉尘发散供气系统，粉尘发散刷将进入活塞上腔的粉尘进行一次发散并携带入喷嘴，发散刷的上半1/4部分与进入喷嘴的高速气流汇合，气流把刷上携带的粉尘吹下，通过喷嘴高速喷出，进行二次发散。此种气溶胶发生装置的不足之处在于：在粉尘原料的填料密度变化时会产生进料不稳定的现象，最终影响气溶胶发生的均匀性；通过喷嘴将一次发散后发的粉尘高速喷出进行二次发散难以得到颗粒分散均匀、浓度输出稳定的气溶胶。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能稳定发生粉尘气溶胶的系统，以便使原料粉体供给稳定，所产生的气溶胶颗粒分散均匀，浓度稳定；本发明的再一目的是使能稳定发生粉尘气溶胶的系统所产生的气溶胶浓度可调且浓度范围广。

本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，包括进料装置、粉尘发散装置和声波式气溶胶稳定装置；所述进料装置包括缸体、活塞、压力传感器、推进气源和压力控制器，缸体一端开口、一端封闭，活塞安装在缸体中，活塞的一端面、缸体的封闭端端面及位于活塞一端面与缸体封闭端端面之间的缸体侧壁围成恒压腔，活塞的另一端面与缸体开口端之间的缸体侧壁围成料仓，压力传感器插入恒压腔并与压力控制器连接，压力控制器的进气口通过管件与推进气源连接，压力控制器的出气口通过管件与恒压腔相通；所述粉尘发散装置包括粉尘发散刷、外壳、电机、粉尘发散盆和粉尘发散供气设备，外壳壳壁上设置有与缸体组合的插孔、发散粉体出孔和刷柄过孔，粉尘发散刷的刷体位于外壳内腔，粉尘发散刷的刷柄伸出刷柄过孔与电机的动力输出轴连接，粉尘发散盆的侧壁设置有进气方向相反的第一进气口和第二进气口、底部设置有第一气溶胶输出口，粉尘发散盆罩着外壳壳壁上设置的发散粉体出孔并安装在外壳上，粉尘发散盆的盆腔形成粉尘发散腔，粉尘发散供气设备通过管件分别与粉尘发散盆侧壁设置的第一进气口和第二进气口连接；所述声波式气溶胶稳定装置包括气溶胶稳定仓、信号发生器、信号放大器和扬声器，气溶胶稳定仓为密闭容器，该容器内安装有带缺口的隔流挡板，将气溶胶稳定仓分隔成相通的第一室和第二室，第一室的侧壁设置有气溶胶进口，第二室的侧壁设置有第二气溶胶输出口，扬声器安装在气溶胶稳定仓顶部，信号放大器的信号接收端通过导线与信号发生器连接，信号放大器的信号输出端通过导线与扬声器连接；进料装置、粉尘发散装置、声波式气溶胶稳定装置的组合：进料装置中所述缸体的开口端插装在粉尘发散装置中所述外壳设置的插孔中，粉尘发散装置中所述粉尘发散盆底部设置的气溶胶输出口通过气溶胶管路与声波式气溶胶稳定装置中所述气溶胶稳定仓的第一室侧壁设置的气溶胶进口相通。

为了使上述能稳定发生粉尘气溶胶的系统所产生的气溶胶浓度可调且浓度范围广，其技术方案是增加气溶胶稀释设备，并在所述气溶胶稳定仓的第一室侧壁设置稀释气体入口，所述气溶胶稀释设备由第二压缩机、第二颗粒过滤器、第二减压阀、第二空气流量计依次连接组成，气溶胶稀释设备中的第二空气流量计通过管件与气溶胶稳定仓的第一室侧壁设置的稀释气体入口连接。

本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其粉尘发散装置中的粉尘发散供气设备由第一压缩机、第一颗粒过滤器、第一减压阀、第一空气流量计依次连接组成。

为了更好地实现发明目的，本发明还采用了以下技术措施：

1、所述气溶胶稳定仓的第一室容积大于第二室容积，优选第一室与第二室的容积比为(2～4)︰1。

2、优化粉尘发散装置中外壳的结构：外壳为一端封闭、一端开口的圆筒体，刷柄过孔位于圆筒体的开口端，与缸体组合的插孔和发散粉体出孔分别设置在圆筒体方向相反的侧壁，它们的中心线为同一直线，并与圆筒体的中心线垂直相交，设置发散粉体出孔的圆筒体侧壁加工有平行于圆筒体轴线的组合用平面。

发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统的工作原理：在压力控制器、压力传感器、推进气源的协同作用下，恒压腔保持稳定的压力推动活塞匀速移动，将料仓中的粉体原料送至位于粉尘发散装置中外壳内腔的粉尘发散刷；电机带动粉尘发散刷高速转动，将活塞送来的粉体原料进行一次发散并带入粉尘发散腔，粉尘发散腔中的发散粉体被粉尘发散供气设备提供的两股高压气流分散形成气溶胶；所述气溶胶通过气溶胶管路进入气溶胶稳定仓第一室，在由扬声器发出的一定频率和声强的声波作用下进一步分散均匀且稳定浓度后进入气溶胶稳定仓第二室并输出。若需稀释粉尘发散腔输出的气溶胶，可通过气溶胶稀释设备向气溶胶稳定仓输送稀释气体。

本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统在原料粉体的推动方式上采用气流恒压的方式推动，推进速度由推动过程中阻力的大小决定，因而即使在粉体原料的填料密度变化时也不会产生进料不稳定的现象，实现了匀速推进。

2、由于本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统在粉尘发散盆的侧壁设置有进气方向相反的第一进气口和第二进气口、底部设置有第一气溶胶输出口，因而高压气体从两个不同方向进入粉尘发散腔使粉尘发散刷带入粉尘发散腔的粉体被相互碰撞的气流进一步分散，形成的气溶胶从粉尘发散腔下部吹出，既提高了粉末颗粒分散的均匀性，又避免了粉尘发散腔的堵塞。

3、由于本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统设置了波式气溶胶稳定装置，将一次发散形成的气溶胶引入安装有扬声器的气溶胶稳定仓后输出，因而在声波的作用下，对气溶胶的分散起到很好的促进作用，得到的气溶胶颗粒分散均匀，浓度稳定。

4、由于气溶胶稳定仓通过隔流挡板分隔成相通的第一室和第二室，且气溶胶进口设置在第一室的侧壁，气溶胶出口设置在第二室的侧壁，第一室的容积大于第二室的容积，因而可使一次发散形成的气溶胶中的颗粒在第一室分散均匀，浓度稳定后进入第二室，使出料口气溶胶的浓度波动小。

5、由于本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统还设置了气溶胶稀释设备，当一次发散形成的气溶胶引入安装有扬声器的气溶胶稳定仓后，可向气溶胶稳定仓输入稀释气体，因而可以产生高倍稀释的气溶胶，扩大了所产生的气溶胶的浓度范围。

6、由于粉尘发散与气溶胶稀释的供气设备彼此独立供气，因而可以保证气量稳定且可控范围大，同时降低了气溶胶浓度控制的难度。

附图说明

图1是本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统的第一种结构示意图；

图2是本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统的第二种结构示意图；

图3是粉尘发散装置中的粉尘发散刷、外壳、电机、粉尘发散盆的组合示意图及进料装置中的缸体与粉尘发散装置中的外壳的组合示意图；

图4是粉尘发散装置中外壳的结构示意图；

图5是图4的右视图；

图6是声波式气溶胶稳定装置中的气溶胶稳定仓与隔流挡板的组合示意图。

图中，1—推进气源，2—压力传感器，3—压力控制器，4—活塞，5—缸体，6—恒压腔，7—料仓，8—电机，9—第一压缩机，10—第一颗粒过滤器，11—第一减压阀，12—第一空气流量计，13—隔流挡板，14—第二气溶胶输出口，15—扬声器，16—气溶胶稳定仓，16-1—第一室，16-2—第二室，17—气溶胶进口，18—气溶胶管路，19—粉尘发散盆，19-1—第一进气口，19-2—第二进气口，19-3—第一气溶胶输出口，20—粉尘发散刷，21—外壳，21-1—刷柄过孔，21-2—插孔，21-3—发散粉体出孔，21-4—组合用平面，22—信号发生器，23—信号放大器，24—稀释气体入口，25—第二空气流量计，26—第二减压阀，27—第二颗粒过滤器，28—第二压缩机。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统作进一步说明。

实施例1

本实施例中，能稳定发生粉尘气溶胶的系统如图1所示，由进料装置、粉尘发散装置和声波式气溶胶稳定装置组成。所述进料装置包括缸体5、活塞4、压力传感器2、推进气源1和压力控制器3，缸体5为一端开口、一端封闭的圆筒体，活塞4为圆台体，其外径与缸体的内径公称尺寸相同且为动配合，活塞安装在缸体中，活塞的一端面、缸体的封闭端端面及位于活塞一端面与缸体封闭端端面之间的缸体侧壁围成恒压腔6，活塞的另一端面与缸体开口端之间的缸体侧壁围成料仓7，压力传感器2插入恒压腔6并与压力控制器3连接，压力控制器3的进气口通过管件与推进气源1连接，压力控制器3的出气口通过管件与恒压腔6相通，所述压力控制器3为市售商品，可选用PX274(OMEGA)，所述压力传感器2为市售商品，可选用PX409(OMEGA)。所述粉尘发散装置包括粉尘发散刷20、外壳21、电机8、粉尘发散盆19和粉尘发散供气设备；外壳21如图4、图5所示，为一端封闭、一端开口的圆筒体，外壳壳壁上设置有与缸体组合的插孔21-2、发散粉体出孔21-3和刷柄过孔21-1，刷柄过孔21-1位于圆筒体的开口端，与缸体组合的插孔21-2和发散粉体出孔21-3分别设置在圆筒体方向相反的侧壁，所述插孔21-2和发散粉体出孔21-3的中心线为同一直线，并与圆筒体的中心线垂直相交，设置发散粉体出孔的圆筒体侧壁加工有平行于圆筒体轴线的组合用平面21-4；粉尘发散盆19的侧壁设置有进气方向相反的第一进气口19-1和第二进气口19-2、底部设置有第一气溶胶输出口19-3；粉尘发散供气设备由第一压缩机9、第一颗粒过滤器10、第一减压阀11、第一空气流量计12依次连接组成；粉尘发散刷的刷体位于外壳21内腔，粉尘发散刷的刷柄伸出刷柄过孔与电机的动力输出轴连接，粉尘发散盆罩着外壳壳壁上设置的发散粉体出孔并通过螺钉安装在外壳上(即圆筒体侧壁加工的平行于圆筒体轴线的组合用平面21-4上)，粉尘发散盆的盆腔形成粉尘发散腔，粉尘发散供气设备中的第一空气流量计12通过管件分别与粉尘发散盆侧壁设置的第一进气口19-1和第二进气口19-2连接。所述声波式气溶胶稳定装置包括气溶胶稳定仓16、信号发生器22、信号放大器23和扬声器15；气溶胶稳定仓16为外形是长方体的密闭容器，该容器内安装有右侧下部带缺口的隔流挡板13，将气溶胶稳定仓16分隔成相通的第一室16-1和第二室16-2，第一室与第二室的容积比为3︰1，第一室16-1的左侧壁设置有气溶胶进口17，第二室的后侧壁设置有第二气溶胶输出口14，所述信号发生器22和信号放大器23为市售商品，信号发生器22和信号放大器23可选用集成为一体的DF1212F音频扫频信号发生器；扬声器15安装在气溶胶稳定仓16顶部，信号放大器23的信号接收端通过导线与信号发生器22连接，信号放大器23的信号输出端通过导线与扬声器15连接，将信号发生器22产生的音频信号放大后传送给扬声器15。进料装置、粉尘发散装置、声波式气溶胶稳定装置的组合如图1、图3所示：进料装置中所述缸体5的开口端插装在粉尘发散装置的外壳设置的插孔21-1中，粉尘发散装置中所述粉尘发散盆19底部设置的第一气溶胶输出口19-3通过气溶胶管路18与声波式气溶胶稳定装置中所述气溶胶稳定仓16的第一室左侧壁设置的气溶胶进口17相通。

实施例2

本实施例中，能稳定发生粉尘气溶胶的系统如图2所示，由进料装置、粉尘发散装置、声波式气溶胶稳定装置和气溶胶稀释设备组成。进料装置和粉尘发散装置的结构与实施例1相同，声波式气溶胶稳定装置与实施例1不同之处是第一室16-1的前侧壁设置有稀释气体入口24。气溶胶稀释设备由第二压缩机28、第二颗粒过滤器27、第二减压阀26、第二空气流量计25依次连接组成，气溶胶稀释设备中的第二空气流量计25通过管件与气溶胶稳定仓的第一室前侧壁设置的稀释气体入口24连接。

Claims (9)

1.能稳定发生粉尘气溶胶的系统，包括进料装置、粉尘发散装置，其特征在于还包括声波式气溶胶稳定装置；所述进料装置包括缸体(5)、活塞(4)、压力传感器(2)、推进气源(1)和压力控制器(3)，缸体(5)一端开口、一端封闭，活塞(4)安装在缸体中，活塞的一端面、缸体的封闭端端面及位于活塞一端面与缸体封闭端端面之间的缸体侧壁围成恒压腔(6)，活塞的另一端面与缸体开口端之间的缸体侧壁围成料仓(7)，压力传感器(2)插入恒压腔(6)并与压力控制器(3)连接，压力控制器(3)的进气口通过管件与推进气源(1)连接，压力控制器(3)的出气口通过管件与恒压腔(6)相通；所述粉尘发散装置包括粉尘发散刷(20)、外壳(21)、电机(8)、粉尘发散盆(19)和粉尘发散供气设备，外壳(21)壳壁上设置有与缸体组合的插孔(21-2)、发散粉体出孔(21-3)和刷柄过孔(21-1)，粉尘发散刷的刷体位于外壳(21)内腔，粉尘发散刷的刷柄伸出刷柄过孔与电机的动力输出轴连接，粉尘发散盆(19)的侧壁设置有进气方向相反的第一进气口(19-1)和第二进气口(19-2)、底部设置有第一气溶胶输出口(19-3)，粉尘发散盆罩着外壳壳壁上设置的发散粉体出孔并安装在外壳上，粉尘发散盆的盆腔形成粉尘发散腔，粉尘发散供气设备通过管件分别与粉尘发散盆(19)侧壁设置的第一进气口(19-1)和第二进气口(19-2)连接；所述声波式气溶胶稳定装置包括气溶胶稳定仓(16)、信号发生器(22)、信号放大器(23)和扬声器(15)，气溶胶稳定仓(16)为密闭容器，该容器内安装有带缺口的隔流挡板(13)，将气溶胶稳定仓(16)分隔成相通的第一室(16-1)和第二室(16-2)，第一室的侧壁设置有气溶胶进口(17)，第二室的侧壁设置有第二气溶胶输出口(14)，扬声器(15)安装在气溶胶稳定仓(16)顶部，信号放大器(23)的信号接收端通过导线与信号发生器(22)连接，信号放大器(23)的信号输出端通过导线与扬声器(15)连接；

进料装置、粉尘发散装置、声波式气溶胶稳定装置的组合：进料装置中所述缸体(5)的开口端插装在粉尘发散装置的外壳设置的插孔(21-2)中，粉尘发散装置中所述粉尘发散盆(19)底部设置的第一气溶胶输出口(19-3)通过气溶胶管路(18)与声波式气溶胶稳定装置中所述气溶胶稳定仓(16)的第一室侧壁设置的气溶胶进口(17)相通。

2.根据权利要求1所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于还包括气溶胶稀释设备，所述气溶胶稀释设备由第二压缩机(28)、第二颗粒过滤器(27)、第二减压阀(26)、第二空气流量计(25)依次连接组成，所述气溶胶稳定仓(16)的第一室侧壁还设置稀释气体入口(24)，气溶胶稀释设备中的第二空气流量计(25)通过管件与气溶胶稳定仓的第一室侧壁设置的稀释气体入口(24)连接。

3.根据权利要求1或2所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于所述气溶胶稳定仓的第一室(16-1)与第二室(16-2)的容积比为(2～4)︰1。

4.根据权利要求1或2所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于粉尘发散装置中的外壳(21)为一端封闭、一端开口的圆筒体，刷柄过孔(21-1)位于圆筒体的开口端，与缸体组合的插孔(21-2)和发散粉体出孔(21-3)分别设置在圆筒体方向相反的侧壁，所述插孔(21-2)和发散粉体出孔(21-3)的中心线为同一直线，并与圆筒体的中心线垂直相交，设置发散粉体出孔的圆筒体侧壁加工有平行于圆筒体轴线的组合用平面(21-4)。

5.根据权利要求3所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于粉尘发散装置中的外壳(21)为一端封闭、一端开口的圆筒体，刷柄过孔(21-1)位于圆筒体的开口端，与缸体组合的插孔(21-2)和发散粉体出孔(21-3)分别设置在圆筒体方向相反的侧壁，所述插孔(21-2)和发散粉体出孔(21-3)的中心线为同一直线，并与圆筒体的中心线垂直相交，设置发散粉体出孔的圆筒体侧壁加工有平行于圆筒体轴线的组合用平面(21-4)。

6.根据权利要求1或2所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于粉尘发散装置中的粉尘发散供气设备由第一压缩机(9)、第一颗粒过滤器(10)、第一减压阀(11)、第一空气流量计(12)依次连接组成。

7.根据权利要求3所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于粉尘发散装置中的粉尘发散供气设备由第一压缩机(9)、第一颗粒过滤器(10)、第一减压阀(11)、第一空气流量计(12)依次连接组成。

8.根据权利要求4所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于粉尘发散装置中的粉尘发散供气设备由第一压缩机(9)、第一颗粒过滤器(10)、第一减压阀(11)、第一空气流量计(12)依次连接组成。

9.根据权利要求5所述能稳定发生粉尘气溶胶的系统，其特征在于粉尘发散装置中的粉尘发散供气设备由第一压缩机(9)、第一颗粒过滤器(10)、第一减压阀(11)、第一空气流量计(12)依次连接组成。