CN106769268A - 采集进样装置和检查设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采集进样装置和检查设备。采集进样装置包括：圆筒形外罩和置于圆筒形外罩内的內罩，在所述圆筒形外罩和內罩之间形成旋风腔，以便在旋风腔内充入气流形成龙卷风。采集进样装置还包括外腔体，和设置在所述內罩的第一內罩端开口内的多个气体喷射口，所述多个气体喷射口配置成朝向由圆筒形外罩的第一外罩端开口的端面限定的圆形区域的大体中心喷射气体。

Description

采集进样装置和检查设备

技术领域

本发明涉及检查系统，具体涉及一种采集进样装置。

背景技术

为了防止恐怖活动和毒品走私，目前发展了多种爆炸物、毒品检测技术。为了配合检测，需要提供一种对痕量物质快速、高效的采样装置。期望提供一种对物质的沸点范围选择性更宽的高效采样装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种采集进样装置，包括：

圆筒形外罩，包括第一外罩端开口；

置于圆筒形外罩内的內罩，包括第一內罩端开口，在所述圆筒形外罩和內罩之间形成旋风腔，以便在旋风腔内充入气流形成龙卷风；

其中，采集进样装置还包括外腔体，所述內罩是外腔体的一端的部分，和设置在所述內罩的第一內罩端开口内的多个气体喷射口，所述多个气体喷射口配置成朝向由圆筒形外罩的第一外罩端开口的端面限定的圆形区域的大体中心喷射气体。

在一个实施例中，外腔体还包括外腔体的内部空间构成的导气腔和位于內罩的中心的吸样口，所述吸样口配置成将通过龙卷风气旋中心抽吸到采集进样装置的气体样品导入到导气腔。

在一个实施例中，外腔体还包括设置在导气腔周围的所述外腔体的侧壁内的充气腔以及与充气腔相连的多个旋流管，所述旋流管将充气腔中的气体喷射至所述旋风腔，以便在旋风腔内充入气流形成龙卷风。

在一个实施例中，多个气体喷射口与所述充气腔连通，从所述多个气体喷射口排出的气体流量小于从多个旋流管排出的气体的流量。

在一个实施例中，所述导气腔内设置内导气筒，所述内导气筒限定内导气腔，由吸样口导入的气体进入所述内导气腔底部附近，再经内导气腔开口流出内导气腔。

在一个实施例中，内导气筒配置成能够升高温度，使得能够升高进入内导气筒内的气体温度。

在一个实施例中，内导气筒的外壁与导气腔的内壁限定外导气腔，在所述外导气腔内设置由过滤网限定的热解析室，并且所述热解析室通过设置在热解析室内的半透膜提取样品。

在一个实施例中，所述半透膜限定一解析空间，外导气腔内的样品能够穿过半透膜进入解析空间内，并且采集进样装置还包括样品载气管和样品出口，通过样品载气管导入载气与解析后的样品混合，由样品出口导出；

其中半透膜配置成通过支撑网支撑以形成筒形多层半透膜的结构或多层半透膜的栅形结构以便混合有样品的气体与半透膜接触。

在一个实施例中，外罩具有喇叭形状。

在一个实施例中，在所述外腔体的侧壁靠近第一内罩端开口的圆周均匀设置多个旋流管，所述旋流管的轴线与外腔体侧壁相切，旋流管轴线与竖直方向的夹角在45°～90°之间。

在一个实施例中，所述外罩设置至少一个进气孔，位于外罩的侧壁下部，并且相对于旋流管在第一外罩端开口的相对侧，使得在旋风腔内形成的龙卷风的作用下，经由所述至少一个进气孔抽取气体。

在一个实施例中，所述充气腔侧壁下端设置有排气管，所述外导气腔内的气体经由排气管排出，并通过泵重新送入充气腔循环。

在一个实施例中，外腔体由保温层包围，并且外腔体内设置加热器使得外腔体被控制在想要的温度。

本发明另一方面提供一种检查设备，包括前述采集进样装置。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的采集进样装置的截面示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的外腔体上端设置多个旋流管处的圆周横剖面示意图。

具体实施方式

尽管本发明容许各种修改和可替换的形式，但是它的具体的实施例通过例子的方式在附图中示出，并且将详细地在本文中描述。然而，应该理解，随附的附图和详细的描述不是为了将本发明限制到公开的具体形式，而是相反，是为了覆盖落入由随附的权利要求限定的本发明的精神和范围中的所有的修改、等同形式和替换形式。附图是为了示意，因而不是按比例地绘制的。

下面根据附图说明根据本发明的多个实施例。

根据本发明的一个实施例，提供一种采集进样装置，包括：圆筒形外罩1，包括第一外罩端开口，如图1中外罩1的上部开口。置于圆筒形外罩1内的內罩2，包括第一內罩端开口，如图1所示。图1示出第一外罩端开口比第一內罩端开口高。然而，应该说明的是，第一外罩端开口可以与第一內罩端开口平齐，或基本上处于差不多的高度。这里需要说明的是，“上”、“下”、“高度”等是针对图1的方位由于说明的需要使用的，显然，图1的装置可以是横向布置或开口向下布置的。此外，在图1中，外罩1具有喇叭形状，然而，外罩1也可以具有圆筒形形状。

在所述圆筒形外罩1和內罩2之间形成旋风腔3，以便在旋风腔3内充入气流形成龙卷风。采集进样装置还包括外腔体7，所述內罩2是外腔体7的一端的部分，和设置在所述內罩2的第一內罩端开口内的多个气体喷射口36，所述多个气体喷射口36配置成朝向由圆筒形外罩1的第一外罩端开口的端面限定的圆形区域的大体中心喷射气体。

在本实施例中，外罩1设置至少一个进气孔32，如图1所示，位于外罩1的侧壁下部，并且相对于旋流管26在第一外罩端开口的相对侧，使得在旋风腔3内形成的龙卷风的作用下，经由所述至少一个进气孔32抽取气体。由于旋风腔3内形成龙卷风气旋，气旋产生抽吸效应，外界气体通过设置如图1所示的进气孔32被吸入龙卷风气旋，有利于龙卷风气旋的形成和放大。进气孔32的个数可以根据旋风腔的尺寸确定，例如可以是6个、8个、10个或更多个，它们离散地分布在外罩1的侧壁下部，然而，优选地，多个进气孔32以相同的间隔分布在外罩1的侧壁下部。

本实施例的龙卷风发生部分产生的龙卷风气旋负压中心对样品有强大的吸力，因此能对颗粒样品进行高效吸收。

在一个实施例中，外腔体7还包括外腔体7的内部空间构成的导气腔和位于內罩2的中心的吸样口4。或者说，外腔体7限定位于其内部的导气腔。所述吸样口4配置成将通过龙卷风气流抽吸到采集进样装置的气体样品导入到导气腔。采集进样装置对着样品时，龙卷风气旋形成后，在龙卷风中心处形成相反方向的吸气效应，在图1中，在龙卷风气流的中心产生向下的气流，样品因而被向下的气流吸入到导气腔。本实施例中，设置多个气体喷射口36朝向样品的处于龙卷风中心的位置附近喷射气流可以将待检物品上的样品吹离待检物品，随后随着向下的气流被吸入导气腔。多个气体喷射口36的设置可以提高气流对待检物品的撞击力，能将高沸点的颗粒物质碰撞下来，从而提高采集样品的效率，拓宽了本实施例的采集进样装置能够采集的样品的范围。说明的是，气体喷射口36的个数可以根据外腔体7的尺寸确定，例如可以是4个、5个、6个、7个、8个、10个或更多个，它们离散地分布在外腔体7的上部，然而，优选地，多个气体喷射口36以相同的间隔分布在外腔体7的上部。

根据本发明的实施例，外腔体7还包括设置在导气腔周围的所述外腔体7的侧壁内的充气腔8以及与充气腔8相连的多个旋流管26，所述旋流管26将充气腔8中的气体喷射至所述旋风腔3，以便在旋风腔3内充入气流形成龙卷风。根据本实施例，多个旋流管26均匀设置在所述外腔体7的侧壁靠近第一内罩端开口的圆周，所述旋流管26的轴线与外腔体7侧壁相切，旋流管26轴线与竖直方向的夹角在45°～90°之间。由于旋流管26的设置方式，从旋流管26喷射处的气体在旋风腔3内形成龙卷风。旋流管26的个数可以根据外腔体7的尺寸确定，例如可以是4个、5个、6个、7个、8个、10个或更多个，它们离散地分布在外腔体7的上部，然而，优选地，多个旋流管26以相同的间隔分布在外腔体7的上部。

在本实施例中，多个气体喷射口36与所述充气腔8连通。然而，从所述多个气体喷射口36排出的气体流量小于从多个旋流管26排出的气体的流量。这可以通过设置气体喷射口36和旋流管26的开口尺寸实现。例如，旋流管26的开口尺寸是气体喷射口36的尺寸的5-10倍。然而，应该知道其他设置尺寸也是可以的。

在本实施例中，所述导气腔内设置内导气筒，所述内导气筒5限定内导气腔6，由吸样口4导入的混合有采集的样品的气体进入所述内导气腔6底部附近，再经内导气腔开口流出内导气腔。如图1所示，吸样口4将混合有采集的样品的气体导入到内导气筒5的底部，这样气体在内导气筒5内停留的时间最长，有助于内导气筒5加热气体，加长了采集样品被解析分散的距离，充分分散成单分子。此处，内导气筒5可以设置加热器使得内导气筒5能够升高到一定温度。气体在内导气筒5内分散成分子后可以畅通地进入进样器。内导气腔6设计，加长了采集样品受热分散的长度，能更有效地将颗粒及团簇样品分散成单分子，不仅降低了对高沸点的检测极限，又提高了分辨率。

在本实施例中，内导气筒5的外壁与导气腔的内壁限定外导气腔9，在所述外导气腔9内设置由过滤网限定的热解析室17，并且所述热解析室17通过设置在热解析室17内的半透膜15提取样品。如图1所示，在外腔体7内的空间内，内导气筒5在上部，在内导气筒5的外部是外导气腔9，气体从内导气筒5内流出，向下流向布置在外导气腔9底部的排气管27。在图1中，热解析室17在内导气筒5的下部，气体经过热解析室17附近。为了防止杂物进入热解析室17，热解析室17由过滤网13限定。在气体中的样品或物质可以进入热解析室17。在本实施例中，所述半透膜15限定一解析空间，外导气腔9内的样品能够穿过半透膜15进入解析空间内，并且采集进样装置还包括样品载气管35和样品出口31，通过样品载气管35导入载气与解析后的样品混合，由样品出口31导出。半透膜配置成通过支撑网支撑形成筒形或多层膜的栅形以便混合有样品的气体与半透膜接触，增加半透膜与样品的接触面积。图1中示出的通过支撑网16支撑的半透膜的结构是筒形。在另一实施例中，支撑网是多层结构，每层支撑网上设置半透膜，从而形成多层半透膜的栅形结构，混合有样品的气体通过多层半透膜，从而增大了半透膜与样品接触的面积。半透膜15为多孔薄膜，可以阻止吸入样品中的水分子、氨分子，及其他杂质的通过，对后端分析部件起到保护作用，并限制分子团簇的形成进而提高分辨率。在如图1所示的实施例中，采用圆周形半透膜15设计，因而增大了半透膜15与样品的接触面积，从而实现对样品分子的有效富集，可降低后端仪器灵敏度的设计要求。

所述充气腔8侧壁下端设置有排气管27，所述外导气腔9内的气体经由排气管27排出，并通过气泵29重新送入充气腔8循环。根据本发明的实施例，从外导气腔9内排出的气体可以进行循环再利用，这不但提高了热气体利用效率，降低能耗，还提高了样品的检测精度，因为部分样品又会再次循环被解析和采集；并且，循环可以减少样品对环境的污染。

在本实施例中，外腔体7由保温层20包围，并且外腔体7内设置加热器使得外腔体7被控制在想要的温度。

值得注意的是，许多已知的痕量物质采集进样器不能有效地将附着在被检目标上的高沸点样品收集下来，因此会导致高沸点物质无法检出。由于外腔体7具有较高的温度，或具有预定的温度，经过外腔体7的充气腔8的气体被升温，因而龙卷风和多个气体喷射口36喷射的气体是热气流，有利于将高沸点物质吹下来。在本发明的实施例中，采用热气流喷射冲击被检目标，使其表面的颗粒样品被敲打下来，因此本发明是一款对物质的沸点范围选择性更宽的高效采样器，尤其适合应对高沸点属性的毒品和爆炸物安检查验。

下来系统地描述图1所示的采集进样装置，然而，应该知道本发明的实施例并不限于如图1所示的结构，本领域技术人员可以基于图1所示的结构进行修改或变形得出其他的结构。

如图1所示，一种例如痕量物质的采集进样装置，可以包括如下功能部分。

喷射冲击部，包括设置在喇叭形内罩2圆周的多个气体喷射口36和设置在外腔体7上的充气腔8。

龙卷风发生部，包括设置在外腔体7上的充气管25、旋流管26、充气腔8，使充气流形成气旋，以及外罩1和喇叭形内罩2嵌套之间形成的旋风腔3和外罩1上的进气孔32，使所述气旋放大形成龙卷风。

样品吸收部，包括龙卷风中心的吸样口44，用于吸取样品；导流部，包括由喇叭形内罩2和内导气筒5形成的内导气腔6，中空的外腔体7和底盖10形成的外导气腔9，引导颗粒样品分散成单分子。

解析部，包括设置在外导气腔9内的热解析室17和半透膜15，以及热解析室17底部的进样管30和样品载气管35，使分散的样品分子富集、解析后由样品出口31进入下游检测器；

温控部，由加热棒18，温度传感器19和保温套20组成。

喇叭形外罩2坐落在外腔体7上圆周，并由O型圈22密封；其中喇叭形内罩2圆周设置一周圈气体喷射口36，气体喷射口36和充气腔8连通。其中底盖10通过O型圈23将外腔体7下开口密封；其中喇叭形外罩2的缩口端嵌套在内导气筒5内形成内导气腔6；其中解析室17的顶盖11嵌套在导气筒5的下端并通过O型圈22密封；其中解析室底盖14穿过底盖10并通过O型圈24密封。

外罩1下圆周嵌套在外腔体7的上端外圆周上。其中充气腔8侧壁中部设置有充气管25；充气腔8侧壁上端圆周均匀设置多个旋流管26，如图2所示旋流管26的轴线与外腔体7侧壁接近相切，旋流管26轴线与竖直方向的夹角在45°～90°之间，有利于通过的气流形成气旋；充气腔8侧壁下端有排气管27。气泵29通过充气管25给充气腔8充气，充气腔8分配一股较大的气流从旋流管26排出形成气旋，气旋在旋风腔3内旋转，外界气流被气旋通过进气孔32带进旋风腔3，从而放大形成龙卷风；充气腔8分配另一股较小的气流通过气体喷射口36射向被检目标33，强大的热气流冲击力能将被检目标33表面沾附着的颗粒样品撞击下来。由于龙卷风气旋中心负压的吸力和下游气泵29的抽力作用可将被撞击下来的颗粒样品吸进吸样口44内，然后进入所述内导气腔6。

外腔体7上设置的加热装置18、温度传感器19、保温套20，可对腔体进行控温。将内导气筒5设定一定高温，使吸入颗粒样品在历经内导气腔6的过程充分分散成单分子，然后进入外导气腔9，在外导气腔9内样品分子通过网状解析筒12进入解析室17，未能气化的杂质物被过滤网13阻挡在解析室17外。

解析室17内设置有圆筒形半透膜15，半透膜15由支持网16支撑固定。半透膜15可以阻止吸入物质中的水分子、氨分子等其他杂质进入分析仪器，并限制团簇分子的形成进而提高仪器的分辨率。进入解析室17的样品分子在半透膜15上富集并在高温下透过半透膜15。气泵34将空气打入过滤器28清洁过滤后通过样品载气管35进入热解析室17，在进样载气的携带下，透过半透膜15的样品分子通过进样管30进入下游检测器。同时从吸样口44进入的气流经排气管27排出，并经三通37进入气泵29，在气泵29的作用下再次进入充气管25被循环利用。此外气泵29通过三通37的另一个通孔从外界吸收洁净的空气进入充气管25补充产生龙卷风所需风量。本发明实现沸点范围选择性更宽的快速、高效、有富集作用的采集进样器。

虽然本总体专利构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体专利构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (14)

1.一种采集进样装置，包括：

圆筒形外罩，包括第一外罩端开口；

置于圆筒形外罩内的內罩，包括第一內罩端开口，在所述圆筒形外罩和內罩之间形成旋风腔，以便在旋风腔内充入气流形成龙卷风；

其中，采集进样装置还包括外腔体，所述內罩是外腔体的一端的部分，和设置在所述內罩的第一內罩端开口内的多个气体喷射口，所述多个气体喷射口配置成朝向由圆筒形外罩的第一外罩端开口的端面限定的圆形区域的大体中心喷射气体。

2.根据权利要求1所述的采集进样装置，其中外腔体还包括外腔体的内部空间构成的导气腔和位于內罩的中心的吸样口，所述吸样口配置成将通过龙卷风气旋中心抽吸到采集进样装置的气体样品导入到导气腔。

3.根据权利要求1所述的采集进样装置，其中外腔体还包括设置在导气腔周围的所述外腔体的侧壁内的充气腔以及与充气腔相连的多个旋流管，所述旋流管将充气腔中的气体喷射至所述旋风腔，以便在旋风腔内充入气流形成龙卷风。

4.根据权利要求3所述的采集进样装置，其中多个气体喷射口与所述充气腔连通，从所述多个气体喷射口排出的气体流量小于从多个旋流管排出的气体的流量。

5.根据权利要求2所述的采集进样装置，其中所述导气腔内设置内导气筒，所述内导气筒限定内导气腔，由吸样口导入的气体进入所述内导气腔底部附近，再经内导气腔开口流出内导气腔。

6.根据权利要求5所述的采集进样装置，其中内导气筒配置成能够升高温度，使得能够升高进入内导气筒内的气体温度。

7.根据权利要求5所述的采集进样装置，其中内导气筒的外壁与导气腔的内壁限定外导气腔，在所述外导气腔内设置由过滤网限定的热解析室，并且所述热解析室通过设置在热解析室内的半透膜提取样品。

8.根据权利要求7所述的采集进样装置，其中所述半透膜限定一解析空间，外导气腔内的样品能够穿过半透膜进入解析空间内，并且采集进样装置还包括样品载气管和样品出口，通过样品载气管导入载气与解析后的样品混合，由样品出口导出；

其中半透膜配置成通过支撑网支撑以形成筒形多层半透膜的结构或多层半透膜的栅形结构以便混合有样品的气体与半透膜接触。

9.根据权利要求1所述的采集进样装置，其中外罩具有喇叭形状。

10.根据权利要求3所述的采集进样装置，其中在所述外腔体的侧壁靠近第一内罩端开口的圆周均匀设置多个旋流管，所述旋流管的轴线与外腔体侧壁相切，旋流管轴线与竖直方向的夹角在45°～90°之间。

11.根据权利要求1所述的采集进样装置，其中所述外罩设置至少一个进气孔，位于外罩的侧壁下部，并且相对于旋流管在第一外罩端开口的相对侧，使得在旋风腔内形成的龙卷风的作用下，经由所述至少一个进气孔抽取气体。

12.根据权利要求7所述的采集进样装置，其中，所述充气腔侧壁下端设置有排气管，所述外导气腔内的气体经由排气管排出，并通过泵重新送入充气腔循环。

13.根据权利要求1所述的采集进样装置，其中外腔体由保温层包围，并且外腔体内设置加热器使得外腔体被控制在想要的温度。

14.一种检查设备，包括前述权利要求中任一项所述的采集进样装置。