CN105486548B - 大气颗粒物采样器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大气颗粒物采样器，包括：安装架，安装架的同一圆周向上依次设置有取膜位置、采样位置以及收膜位置；传送机构，传送机构安装在安装架上，传送机构设置有安装滤膜匣的定位机构；驱动机构，驱动机构安装在安装架上以驱动传送机构在取膜位置、采样位置以及收膜位置之间切换。本发明的大气颗粒物采样器的工作轨迹为圆周型，减小了整体体积，布局更合理。
Description
技术领域
本发明涉及大气检测设备领域，具体而言，涉及一种大气颗粒物采样器。
背景技术
大气颗粒物采样器可实现对大气中的悬浮颗粒物(包括TSP、PM10、PM2.5等)进行连续自动采样。采集到的悬浮颗粒物样品被收集在滤膜上，以便采用各种手段进行分析，从而获得悬浮颗粒物浓度以及悬浮颗粒物中所包含的各种化学成份信息。
如图1和图2所示，大气颗粒物采样器主要实现自动加载滤膜1、采集样品、回收滤膜1三项功能。通常情况下，滤膜1是装在标准的滤膜匣1中，由人工将一定数量的滤膜匣2装入一专用贮膜器4中并将该贮膜器4装入取膜位置A处的贮膜器座3中，贮膜器座3的作用是固定贮膜器4并使贮膜器4的卡珠6处于缩进释放状态(此时滤膜匣2处于可自由下落的状态)；将另一空贮膜器4装入收膜位置C处的贮膜器座5中，贮膜器座5的作用是固定贮膜器4并使贮膜器4的卡珠6保持弹出封卡状态(此时已回收的滤膜匣2处于非可自由下落的状态)；启动采样器后，采样器自动完成加载滤膜匣2、采集样品，再将采集完样品的滤膜匣2回收到空贮膜器4中的工作过程。
在现有技术中，大气颗粒物采样器传动滤膜匣2的方式通常是采用直线传动方式。如图3和图4所示为一种现有技术中的滤膜匣2传动机构应用例。
在这种机构中，传动电机23正反向转动，通过同步轮14、同步带15、连接体37拖动传动板21在取膜位置A、采样位置B、收膜位置C之间移动，以实现将滤膜匣2从取膜位置A移至采样位置B，采样后再移至收膜位置C。顶升电机31正反向转动，驱动四连杆机构实现将采样体28、收膜顶升体24同时顶起，采样位置B处的滤膜匣2(图2中示出)被采样体28顶升后与其上部的入气口密封圈8(图2中示出)压紧以实现密封抽气(采样)，收膜位置C处的滤膜匣2被收膜顶升体24推入其上部的专用贮膜器4中。承接板16的作用是即时填补传动板21移开取膜位置A时滤膜匣2下面的空间，使滤膜匣2落于承接板16之上而保持略高于传动板21上表面的位置，这样当传动板21移回取膜位置A并推开承接板16时，滤膜匣2即可在传动板21上面相对滑动并落入传动板21的长圆孔中。
这种机构的主要问题是：
一、机构较复杂。1、因电机输出为回转力矩，若要求被执行部件获得直线运动就必须增加相应的传动机构，如本例中的同步轮14、同步带15及涨紧装置11、同步带轮涨紧安装板33、导向轮38等；2、获得直线运动须独立增加相应的导向装置，如本例中的传动板/承接板导轨36；3、须增加承接装置，以即时填补传动板21移开取膜位置A时滤膜匣2的下面空间，如本例中的承接板16、承接板导杆12、承接板复位弹簧13等；4、四连杆机构零件较多，制造和安装难度较大；
二、布局不合理。取膜位置A、采样位置B、收膜位置C呈直线排列将不可避免地增大采样器的宽度，造成采样器体积和重量增大；
三、容错性差。本例中共使用了4个光电开关35以实现对传动板21往复移动位置信息的反馈，使用了2个行程开关18和行程开关20以实现对四连杆机构顶起和复位的控制。若其中某一开关信号或电机控制系统发生故障，将可能导致电机单方向不停转动，由于本机构中难以设置可脱开式连接环节，因此很容易造成电机处于过电流状态而损坏；
四、制造和维护成本较高。由于存在机构较复杂、体积和重量较大、机构容错性差等问题，将不可避免地增加采样器的制造和维护成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种大气颗粒物采样器，以解决现有技术中大气颗粒物采样器布局不合理的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种大气颗粒物采样器，包括：安装架，安装架的同一圆周向上依次设置有取膜位置、采样位置以及收膜位置；传送机构，传送机构安装在安装架上，传送机构设置有安装滤膜匣的定位机构；驱动机构，驱动机构安装在安装架上以驱动传送机构在取膜位置、采样位置以及收膜位置之间切换。
进一步地，传送机构包括传送圆盘，定位机构包括定位通孔。
进一步地，定位通孔至少为三个，至少三个定位通孔沿传送圆盘的周向均匀布置并随传送圆盘的转动在取膜位置、采样位置以及收膜位置之间切换。
进一步地，定位通孔为三个，三个定位通孔成120度均匀布置在圆盘上。
进一步地，采样位置以及收膜位置均具有圆形通孔，定位通孔的横截面积不小于圆形通孔。
进一步地，驱动机构包括驱动电机，驱动电机安装在安装架的底部，驱动电机的电机轴与传送圆盘驱动连接。
进一步地，传送圆盘的外周设置有多个通光口，多个通光口与传送圆盘上的定位通孔一一对应地设置。
进一步地，安装架上设置有第一光电开关。
进一步地，大气颗粒物采样器还包括用于对处于收膜位置的滤膜匣进行顶升的收膜顶升机构。
进一步地，大气颗粒物采样器还包括用于使处于采样位置的滤膜匣采样的采样机构。
应用本发明的技术方案，安装架为本发明的大气颗粒物采样器提供了安装平台，传送机构和驱动机构均安装在安装架上，收膜顶升机构安装在安装架的底部，安装架的同一圆周向上依次设置有取膜位置、采样位置和收膜位置，工作时，在取膜位置处将滤膜匣放在定位机构中，驱动机构开始带动传送机构旋转，通过传送机构将滤膜匣运送到采样位置进行采样，采样结束后，传送机构再将滤膜匣运送至收膜位置进行收取。收取滤膜匣过程需要收膜顶升机构的配合，滤膜匣采样结束后，被传送机构运送到收膜位置，驱动组件开始工作，将动力通过传动组件传给顶升组件，顶升组件对处于收膜位置的滤膜匣顶升，将滤膜匣进行收取。本发明的大气颗粒物采样器的工作轨迹为圆周型，减小了整体体积，布局更合理。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了背景技术中大气颗粒物采样器的滤膜匣的整体结构图；
图2示意性示出了背景技术中大气颗粒物采样器的采样区域的整体结构图；
图3示意性示出了背景技术中大气颗粒物采样器的动力区域的主视图；
图4示意性示出了背景技术中大气颗粒物采样器的动力区域的俯视图；
图5示意性示出了本发明的大气颗粒物采样器的主视图；
图6示意性示出了本发明的大气颗粒物采样器的左视图；
图7示意性示出了本发明的大气颗粒物采样器的俯视图；
图8示意性示出了本发明的大气颗粒物采样器的轴侧图；
图9示意性示出了本发明的大气颗粒物采样器的传动部分的整体结构图；
图10示意性示出了本发明的传动部与驱动组件的爆炸图；
图11示意性示出了本发明的大气颗粒物采样器的采样筒的整体结构图；以及
图12示意性示出了本发明的大气颗粒物采样器的定位组件的整体结构图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、安装架；11、取膜位置；12、采样位置；13、收膜位置；14、通光口；131、顶升导向体；20、传送机构；21、定位机构；30、驱动机构；40、收膜顶升机构；41、顶升组件；411、顶升柱；412、顶升体；413、复位件；42、传动组件；421、定位组件；422、钢丝绳绞盘；423、导向件；424、钢丝绳；425、螺母；426、钢丝绳压块；427、手拧螺母；428、固定轴；429、安装孔；43、驱动组件；50、采样机构；51、采样筒；511、传动槽；512、抽气管口；52、传动部；53、密封圈；60、采样通光口；61、采样光电开关；62、第一光电开关。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图5至图12所示，根据本发明的一个实施例提供了一种大气颗粒物采样器，包括：安装架10、传送机构20、驱动机构30和收膜顶升机构40，安装架10的同一圆周向上依次设置有取膜位置11、采样位置12以及收膜位置13。传送机构20安装在安装架10上，传送机构20设置有定位滤膜匣的定位机构21。驱动机构30安装在安装架10上以驱动传送机构20在取膜位置11、采样位置12以及收膜位置13之间切换。收膜顶升机构40安装在安装架10的底部，收膜顶升机构40包括顶升组件41、传动组件42以及驱动组件43，其中，传动组件42连接在顶升组件41和驱动组件43之间，驱动组件43带动传动组件42运动以使顶升组件41对处于收膜位置13的滤膜匣进行顶升。
具体来说，安装架10为本发明的大气颗粒物采样器提供了安装平台，传送机构20和驱动机构30均安装在安装架10上，收膜顶升机构40安装在安装架10的底部，安装架10上设置有取膜位置11、采样位置12和收膜位置13，工作时，在取膜位置11处，将滤膜匣放在定位机构21中，驱动机构30开始带动传送机构20旋转，通过传送机构20将滤膜匣运送到采样位置12进行采样，采样结束后，传送机构20再将滤膜匣运送至收膜位置13进行收取。
传送机构20包括传送圆盘，定位机构21包括定位通孔，定位通孔至少为三个，至少三个定位通孔沿传送圆盘的周向均匀布置并随传送圆盘的转动在取膜位置11、采样位置12以及收膜位置13之间切换。优选地，定位通孔为三个，三个定位通孔与传送圆盘圆心的连线间的角度为120度，实现取膜位置11、采样位置12和收膜位置13的同步切换，提高工作效率。
收取滤膜匣过程需要收膜顶升机构40的配合，滤膜匣采样结束后，被传送机构20运送到收膜位置，驱动组件43开始工作，将动力通过传动组件42传给顶升组件41，顶升组件41对处于收膜位置13的滤膜匣顶升，将滤膜匣进行收取。本发明的大气颗粒物采样器的工作轨迹为圆周型，减小了整体体积，使其布局更加合理。
优选地，驱动机构30包括驱动电机，驱动电机安装在安装架10的底部，驱动电机的电机轴与传送圆盘驱动连接，安装时，驱动电机的电机轴与传送圆盘垂直并位于传送圆盘的中央位置，便于驱动传送圆盘转动并在取膜位置11、采样位置12以及收膜位置13之间切换。
其中，本发明中的安装架10上的收膜位置13设置有顶升导向体131，顶升组件41包括顶升柱411、顶升体412以及复位件413，其中，顶升体412固定连接在顶升柱411靠近安装架10的一端，顶升柱411穿设在顶升导向体131中并沿大气颗粒物采样器的高度方向延伸，复位件413的第一端抵接在顶升导向体131上，复位件413的第二端抵接在顶升柱411的远离顶升体412的一端。为了使顶升组件41的能够有准确的顶升方向，本发明在安装架10上的收膜位置13上安装了顶升导向体131，顶升柱411穿设在顶升导向体131中，工作时，顶升柱411在顶升导向体131中移动，实现对顶升组件41的导向。顶升组件41在完成对滤膜匣的顶升操作后，需要回到原来位置，为了实现顶升组件41的复位，本发明中的顶升组件41还包括复位件413，复位件413的第一端抵接在顶升导向体131上，第二端抵接在顶升柱411远离顶升体412的一端，当顶升柱411向上顶起时，复位件413被顶升导向体131和顶升柱411远离顶升体412的一端挤压而压缩，当顶升柱411完成顶升工作后，复位件413恢复到原状，从而使顶升组件41回到原来位置。
优选地，顶升柱411的远离顶升体412的一端设置有抵接部，复位件413为复位弹簧，复位弹簧套设在顶升柱411上，复位弹簧的第二端抵接在抵接部上。
本发明中的驱动组件43为电机，传动组件42包括定位组件421、钢丝绳绞盘422、导向件423和钢丝绳424，定位组件421与安装架10固定连接。钢丝绳绞盘422固定套设在电机的电机轴上。导向件423连接在顶升柱411的远离安装架10的一端。钢丝绳424的第一端连接在定位组件421上，钢丝绳424绕设在导向件423上，钢丝绳424的第二端缠绕在钢丝绳绞盘422上。在收膜过程中，电机转动带动钢丝绳绞盘422转动，钢丝绳424缠绕在钢丝绳绞盘422上，钢丝绳424通过导向件423的导向逐渐被钢丝绳绞盘422盘起，导向件423连接在顶升柱411的下端，钢丝绳424盘起的过程中，顶升柱411被抬起，使顶升组件41顶升滤膜匣到达收膜位置。
优选地，导向件423为定滑轮，定滑轮的轴线方向与顶升柱411的轴线方向垂直。
本发明的大气颗粒物采样器还包括采样机构50，采样机构50包括采样筒51和传动部52，采样筒51的轴线方向与采样机构50的高度方向一致，采样筒51的上端设置有采样口，采样筒51的侧壁上设置有传动槽511和抽气管口512。传动部52的第一端固定连接在钢丝绳绞盘422的远离电机的一端，传动部52的第二端穿设在传动槽511中，并在电机的驱动下带动采样筒51升降。采样机构50在工作过程中，滤膜匣处在采样口的上端，通过抽气管口512将外部空气吸入，使之通过滤膜匣，进行采样。传动部52的一端与电机连接，另一端设置在传动槽511中，电机带动传动部52转动，传动部与传动槽511配合，使采样口到达滤膜匣位置，采样之后返回原位置。
为了使采样筒采样的过程中有更好的密封性，优选地，采样机构50还包括密封圈53，密封圈53安装在采样口处。
本发明的采样位置12处还设置有与采样筒51相适配的采样孔，收膜位置13设置有与顶升体412相适配的收膜孔。采样筒51与顶升体412通过采样孔与收膜孔穿过安装板与滤膜匣配合工作，上述的采样孔与收膜孔均为圆形通孔，定位通孔的横截面积不小于圆形通孔。
优选地，传动部52为偏心轴，偏心轴的偏心段轴线与电机的轴线平行且偏离电机轴的轴线，传动槽511为沿采样筒51的周向延伸的腰形孔。工作过程中，电机带动偏心轴转动，当偏心轴的偏心段轴线运动到电机轴线上端时，偏心轴的偏心段与腰形孔的上内壁配合，将采样筒顶起。
本发明中的传送圆盘的外周设置有多个通光口14，多个通光口14与传送圆盘上的定位通孔一一对应地设置，安装架10上设置有第一光电开关62。工作时，第一光电开关检测到某通光口，驱动机构30停止工作，传送圆盘停止转动，取膜位置11、采样位置12和收膜位置13分别进行取膜、采样和收膜。收膜结束后，驱动机构30工作带动传送圆盘转动，检测到通光口14时，重复进行上述操作。
本发明中的钢丝绳绞盘422上设置有采样通光口60，采样机构50还包括与采样通光口60相配合的采样光电开关61。优选地，上述采样通光口60与采样光电开关61均为两个，第一个采样光电开关61检测到第一个采样通光口60时，钢丝绳绞盘422旋转将钢丝绳424盘起，使顶升组件41升起，同时，钢丝绳绞盘422旋转也带动偏心轴旋转，偏心轴的偏心段与传动槽511配合使采样筒51升起。当第二个采样光电开关61检测到第二个采样通光口60时，电机反转带动钢丝绳绞盘422反转，钢丝绳424被释放，顶升组件41返回原位置，同时偏心轴的偏心段不与腰形孔上内壁配合，采样筒返回原位置。
钢丝绳424的第一端通过定位组件421固定，钢丝绳424的第二端通过钢丝绳绞盘422固定。具体来说，定位组件421包括固定轴428、螺母425、手拧螺母427和钢丝绳压块426，固定轴428的第一端穿设在安装架10上，螺母425安装在穿过安装架10的固定轴428的第一端，手拧螺母427安装在固定轴428的第二端，钢丝绳压块426为两块，钢丝绳压块426设置在安装架10与手拧螺母427之间。固定轴428上设置有安装孔429，钢丝绳424的第一端穿设在安装孔429中，安装孔429位于两块钢丝绳压块426之间。固定钢丝绳424时，将钢丝绳424从安装孔429中穿过，安装孔429位于两块钢丝绳压块426之间，螺母425与手拧螺母427分别安装在固定轴428的两端，钢丝绳424穿过安装孔429后，转动手拧螺母427，使两块钢丝绳压块426对钢丝绳424产生挤压，实现对钢丝绳424的固定。
优选地，本实施例中的手拧螺母427的外周面设置有防滑面(图中未示出)，该防滑面优选为凹凸面。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
安装架为本发明的大气颗粒物采样器提供了安装平台，传送机构和驱动机构均安装在安装架上，收膜顶升机构安装在安装架的底部，安装架的同一圆周向上依次设置有取膜位置、采样位置和收膜位置，工作时，在取膜位置处将滤膜匣放在定位机构中，驱动机构开始带动传送机构旋转，通过传送机构将滤膜匣运送到采样位置进行采样，采样结束后，传送机构再将滤膜匣运送至收膜位置进行收取。收取滤膜匣过程需要收膜顶升机构的配合，滤膜匣采样结束后，被传送机构运送到收膜位置，驱动组件开始工作，将动力通过传动组件传给顶升组件，顶升组件对处于收膜位置的滤膜匣顶升，将滤膜匣进行收取。本发明的大气颗粒物采样器的工作轨迹为圆周型，减小了整体体积，布局更合理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种大气颗粒物采样器，其特征在于，包括：
安装架(10)，所述安装架(10)的同一圆周向上依次设置有取膜位置(11)、采样位置(12)以及收膜位置(13)；
传送机构(20)，所述传送机构(20)安装在所述安装架(10)上，所述传送机构(20)设置有安装滤膜匣的定位机构(21)；
驱动机构(30)，所述驱动机构(30)安装在所述安装架(10)上以驱动所述传送机构(20)在所述取膜位置(11)、所述采样位置(12)以及所述收膜位置(13)之间切换；
收膜顶升机构(40)，所述收膜顶升机构(40)安装在所述安装架(10)的底部用于对处于收膜位置的所述滤膜匣进行顶升，所述收膜顶升机构(40)包括顶升组件(41)，所述安装架(10)上的所述收膜位置(13)设置有顶升导向体(131)，所述顶升组件(41)包括顶升柱(411)、顶升体(412)以及复位件(413)，其中，所述顶升体(412)固定连接在所述顶升柱(411)靠近所述安装架(10)的一端，所述顶升柱(411)穿设在所述顶升导向体(131)中并沿所述大气颗粒物采样器的高度方向延伸，所述复位件(413)的第一端抵接在所述顶升导向体(131)上，所述复位件(413)的第二端抵接在所述顶升柱(411)的远离所述顶升体(412)的一端。
2.根据权利要求1所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述传送机构(20)包括传送圆盘，所述定位机构(21)包括定位通孔。
3.根据权利要求2所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述定位通孔至少为三个，所述至少三个定位通孔沿所述传送圆盘的周向均匀布置并随所述传送圆盘的转动在所述取膜位置(11)、采样位置(12)以及收膜位置(13)之间切换。
4.根据权利要求3所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述定位通孔为三个，所述三个定位通孔成120度均匀布置在所述传送圆盘上。
5.根据权利要求2所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述采样位置(12)以及所述收膜位置(13)均具有圆形通孔，所述定位通孔的横截面积不小于所述圆形通孔。
6.根据权利要求2所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述驱动机构(30)包括驱动电机，所述驱动电机安装在所述安装架(10)的底部，所述驱动电机的电机轴与所述传送圆盘驱动连接。
7.根据权利要求3或4所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述传送圆盘的外周设置有多个通光口(14)，所述多个通光口(14)与所述传送圆盘上的所述定位通孔一一对应地设置。
8.根据权利要求1所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述安装架(10)上设置有第一光电开关(62)。
9.根据权利要求1所述的大气颗粒物采样器，其特征在于，所述大气颗粒物采样器还包括用于使处于所述采样位置的滤膜匣采样的采样机构(50)。
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