CN108760409A - 一种气体采样装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及气体采样装置，具体公开了气体采样装置，其包括底座、固定在底座上的风筒和密封筒，风筒与密封筒之间形成风道，风筒的下部设有进气孔；密封筒内滑动连接有储料筒，密封筒的下部包括入口段、喉道和扩散段，底座上设有与扩散段连通的排风孔；储料筒内设有可在储料筒内滑动的活塞，活塞上固定连接有推杆，储料筒的底部可拆卸连接有可通过喉道的药剂笼，且储料筒和药剂笼通过单向阀连通，药剂笼侧壁由铁丝网制成，药剂笼的底部设有与喉道配合的密封板，喉道的侧壁上设有将喉道和风道连通的吸孔；风道内设有可使气流加速通过风道的导风机构。该装置完成空气采集后，储存筒底部与密封板之间将形成一个密闭空间，可避免采集样品被污染。

Description

一种气体采样装置

技术领域

本发明涉及气体采样装置，具体涉及一种气体采样装置。

背景技术

VOC是指在常压下，沸点50-260℃的各种有机化合物，主要包括：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯等。

空气采样器是一类辅助仪器，能够对被检测环境空气中的被测挥发性有机化合物(VOC)进行采集或提取，与气相色谱仪等仪器连用就可以检测出被检测环境空气中的VOC浓度。不包括采样袋，采样气囊等空气容器。

由于建材、装饰材料、家具、家电在生产时使用了大量含有VOC和甲醛的材料，在随后的使用过程中会逐步释放出来污染室内空气环境。目前工程验收采用的检测方法是主动式空气采样器采样方法，需要检测人员携带仪器设备到现场进行采样，需消耗大量人力和时间。

现有技术中通常采用如下的几类空气采样装置对建筑和居家环境进行空气采样：

主动式空气采样器：通过吸气泵和空气流量测量装置，在一定的时间内将一定体积的空气样品通过收集器中的吸收介质，使气体污染物浓缩在吸收介质中，而达到浓缩采样的目的。与气相色谱仪等仪器连用就可以检测出被检测环境空气中的VOC浓度。

被动式空气采样器：是基于气体分子扩散或渗透原理采集空气中气态或蒸汽态污染物的一种采样方法，它没有吸气泵和空气流量计量装置，靠将其吸附剂暴露在空气中一定时间(采样时间)，使空气中一部分VOC吸附在吸附剂中。在采样时间固定时，吸附剂的吸附量与空气中VOC浓度成正比；在空气中VOC浓度一定时，吸附量与采样时间成正比。使用时记录下采样时间，与气相色谱仪等仪器连用可测出吸附量，再通过与各种标准浓度下采样、检测得到的大量数据进行比对，就可以检测出被检测环境空气中的VOC浓度。

申请号为201110169198.2的中国专利提供了一种半被动式空气采样器，它包括颗粒型吸附剂、药剂笼、底座，还包括一个固定在底座上的拔风筒、置于药剂笼上方的加热器，加热器与电源插头铜片电气连接；铜片固定在底座上；拔风筒罩住加热器和药剂笼并与底座可拆卸连接。其特点在于结构简单，体积较小，价格低廉，采样时无机械磨损、无污染气体逸出，使用寿命长、操作简单、检测效率高。

但上述的半被动式空气采样器的药剂笼内装入颗粒型吸附剂后，颗粒型吸附剂暴露在空气中，为了防止在采样前颗粒型吸附剂与空气接触，需要将该半被动式空气采样器装入密封袋中，由于密封袋通过扎紧袋口的方式使密封袋处于密封状态，其密封性能并不可靠；另外由于密封袋和半被动式空气采样器并非为一整体，导致密封袋容易丢失，将给使用者带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体采样装置，以使颗粒型吸附剂能更方便的与空气隔离。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

气体采样装置包括底座、固定在底座上的风筒和密封筒，风筒套设在密封筒的外周，风筒与密封筒之间形成风道，风筒的下部设有与风道连通的进气孔；密封筒内滑动连接有储料筒，且储料筒位于密封筒的上部，密封筒的下部包括入口段、喉道和扩散段，且喉道的横截面小于入口段和扩散段的横截面积，底座上设有与扩散段连通的排风孔；储料筒内设有可在储料筒内滑动的活塞，活塞上固定连接有从储料筒顶部伸出的推杆，储料筒的底部可拆卸连接有可通过喉道的药剂笼，且储料筒和药剂笼通过单向阀连通，药剂笼侧壁由铁丝网制成，药剂笼的底部设有与喉道配合的密封板，喉道的侧壁上设有将喉道和风道连通的吸孔；所述风道内设有可使气流加速通过风道的导风机构。

本方案气体采样装置的原理在于：

颗粒型吸附剂储存在储料筒内，通过推杆向下挤压活塞，活塞将对颗粒型吸附剂产生挤压力，从而活塞将带动储料筒在密封筒内向下运动，同时密封板也将从喉道内滑出。当密封板与底座相抵时，药剂笼和储料筒停止下移，则活塞对颗粒型吸附剂的挤压力逐渐增大，当颗粒型吸附剂对单向阀的挤压力达到单向阀的开启压力时，单向阀开启，储料筒内的颗粒型吸附剂将通过单向阀进入药剂笼内。

当储料筒和药剂笼在密封筒内向下移动，且密封板从喉道滑出至与底座相抵的过程中，储料筒将挤压入口段内的空气，从而入口段内的空气将经过喉道、扩散段和排风孔排出，即在储料筒向下滑动过程中，入口段、喉道和扩散段内将形成气流；且由于喉道的横截面积小于入口段和扩散段的横截面积，因此气流经过喉道的流速加快，从而将在喉道内形成负压，因此喉道将通过吸孔从风道内吸入气体。由于药剂笼的侧壁由铁丝网制成，因此当药剂笼经过喉道时，从吸孔进入喉道的气体将进入药剂笼内，则当颗粒型吸附剂落入药剂笼后，气体中的有害物质将吸附在颗粒型吸附剂上。

采集空气时，通过反复推动活塞，则流经风道的气体将不断被吸入喉道内，同时单向阀也将被反复打开，以使储料筒内的颗粒型吸附剂进入药剂笼内，直至颗粒型吸附剂填满药剂笼，则完成空气的采集。空气采集完成后，最后向上拉动推杆，使密封板进入喉道内，且密封板位于吸孔的上方，则存储筒的底部和密封板之间将形成一个密闭空间，即此时药剂笼处于密闭空间内，从而可避免其他气体污染采集样品。

本方案产生的有益效果是：

(一)通过本装置采集空气时，可在密封筒下部的入口段、喉道和扩散段形成气流，从而使喉道吸入流经喉道的气体，有利于进入药剂笼的颗粒型吸附剂与气体充分接触。

(二)储存筒内的颗粒型吸附剂是逐渐填满药剂笼的，即每推动一次推杆，储存筒将向药剂笼内排入一定量的颗粒型吸附剂，则通过反复推动推杆，颗粒型吸附剂才能将药剂笼填满；而在推动推杆时，喉道也同时通过吸孔吸入风道内的气体；因此每吸入一定量的气体后，储存筒内就会排入一定量的颗粒型吸附剂，从而使得颗粒型吸附剂能够充分与气体接触。

(三)完成空气采集后，拉动推杆使密封板与喉道形成配合，则储存筒底部与密封板之间将形成一个密闭空间，从而可避免其他气体污染采集样品。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述导风机构为与座体转动连接并设于风道内的导流扇叶，导流扇叶的中部设有驱动环，推杆上固定有贯通驱动环的驱动杆，驱动环和驱动杆上设有相互配合的螺旋凹槽和螺旋凸棱。由于在采集空气过程中，需要通过推杆反复的推动存储筒和药剂笼上下运动，从而驱动杆也将相对于导流风扇往复运动，在驱动杆往复运动的过程中，由于相互配合的螺旋凸棱和螺旋凹槽的相互挤压，则驱动杆将带动驱动环往复转动，即导流风扇将在风道内往复运动形成气流，使外部空气不断进入风道内。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述导风机构为设于风道内并位于吸孔上方的加热器。加热器加热将在风道内形成热空气，则热空气将不断从风道的上部排出，而冷空气将通过风筒下部的进气孔进入风道内，从而使外部空气不断被吸入风道内。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述密封板与底座之间设有压簧；当释放对推杆施加的推力后，压簧将推动药剂笼和储存筒向上运动，即当推杆未受到推力时，药剂笼将处于密封空间内，从而完成对空气的采集后，无需定位密封筒和储存筒。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述密封板的轴向侧壁上套设有密封圈；从而可以提高密封板对喉道的密封效果。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述储料筒和密封筒之间设有密封圈；从而可以避免外部空气通过储料筒和密封筒之间的间隙进入入口段内，另外，在储料筒向下移动时，入口段内的气体也不会通过储料筒和密封筒之间的间隙排出，而全部进入喉道排出，从而可以提高经过喉道的气体流速。

附图说明

图1为本发明气体采样装置实施例一的结构示意图；

图2为实施例一中A部分的放大图；

图3为本发明气体采样装置实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：底座10、排风孔11、压簧12、风筒20、进气孔21、风道22、密封筒30、进气段31、喉道32、扩散段33、吸筒34、储料筒40、活塞41、推杆42、驱动杆43、药剂笼50、密封板51、导流风扇60、驱动环61、铜片62、电阻丝63、锥台71、漏料孔72、顶压弹簧73、密封圈74

实施例一：

如图1、图2所示，气体采样装置包括底座10、固定在底座10上的风筒20和密封筒30，实施例一中的底座10由金属制成。风筒20套设在密封筒30的外周，使得风筒20与密封筒30之间形成风道22，风筒20的下部设有与风道22连通的进气孔21。密封筒30内滑动连接有储料筒40，储料筒40可在密封筒30的上部沿竖直方向上下滑动。储料筒40内滑动连接有活塞41，储料筒40的顶部开口，并通过与储料筒40螺纹连接的盖体将开口封闭；储料筒40用于存放颗粒型吸附剂，本实施例中的颗粒型吸附剂采用粉末状的活性炭；打开盖体并取出活塞41则可向储料筒40内装入活性碳。活塞41的顶部设有推杆42，推杆42贯穿盖体伸出储料筒40内，从而通过推杆42可推动活塞41在储料筒40内向下滑动，则活塞41将对储料筒40内的活性炭施加压力，并推动储料筒40在密封筒30内向下滑动。

储料筒40的底部设有药剂笼50，药剂笼50的顶部为与储料筒40底部螺纹连接的连接环，药剂笼50的底部为密封板51，药剂笼50的周向为由铁丝网围成并与连接环和密封板51固定的侧壁。密封筒30的下部包括入口段、喉道32和扩散段33，入口段的横截面积与密封筒30上部的横截面积相同，喉道32的横截面小于入口段和扩散段33的横截面积，从而使得喉道32的下部形成文丘里管。底座10上设有与扩散段33连通的排风孔11，从而向下推动储料筒40时，储料筒40将挤压密封筒30内的空气使其从排风孔11排出，从而在密封筒30的下部形成气流，气流经过喉道32时流速加快，使得喉道32处形成负压。储料筒40在密封筒30内向下移动时，将同时推动药剂笼50向下移动，从而使得药剂笼50通过喉道32；而当储料筒40处于密封筒30的最上端时，密封板51与喉道32的侧壁配合，且储料筒40的外周和密封板51的外周均套设有密封圈74，从而此时药剂笼50处于一个封闭空间内。

储料筒40和药剂笼50通过单向阀连通，储料筒40的底部设有通孔，通孔内设有锥台71，锥台71的小端朝向上方并与通孔的侧壁形成配合，锥台71的下方设有与锥台71底面相抵的顶压弹簧73；锥台71上设有漏料孔72，漏料孔72顶部的开口设于锥台71的锥面上，从而使得漏料孔72可被封堵。密封板51和底座10之间设有压簧12，在推杆42不受推力时，压簧12向上挤压密封板51，从而可使储料筒40处于密封筒30的顶端。喉道32的侧壁上设有将喉道32和风道22连通的吸孔，向下推动推杆42，则活塞41将挤压活性碳，同时活性碳将向下挤压储料筒40，进而克服压簧12弹力，使得储料筒40在密封筒30内向下滑动；当密封板51从喉道32内滑出后，喉道32内形成向下流动的气流，从而吸孔将从风道22内吸入空气；且同时药剂笼50也正好经过喉道32，因此从吸孔吸入的空气将进入药剂笼50内。随着储料筒40逐渐向下移动，压簧12的压缩量逐渐增大，则活性碳的内部压力也增大，从而使得活性炭对锥台71的挤压力增大，因此单向阀打开，即在储料筒40向下移动的同时，活性碳和风道22内的空气将进入药剂笼50内。

风道22内设有导风机构，导风机构包括风筒20转动连接导流扇叶和与推杆42固定连接的驱动杆43；导流风扇60设于风道22内，导流扇叶的中部设有驱动环61，驱动杆43贯通驱动环61，且驱动环61和驱动杆43上设有相互配合的螺旋凹槽和螺旋凸棱。通过推杆42推动存储筒和药剂笼50上下运动时，驱动杆43将相对于导流风扇60往复运动，在相互配合的螺旋凸棱和螺旋凹槽的相互挤压作用下，驱动杆43将带动驱动环61往复转动，使得导流风扇60在风道22内形成气流，则外部空气将不断进入风道22内。

本实施例气体采样装置的具体工作过程为：

在采集空气之前，先将颗粒型吸附剂储存在储料筒40。在采集空气时，通过推杆42反复向下挤压活塞41，使活塞41将带动储料筒40在密封筒30内上下往复运动。则驱动杆43相对于导流风扇60往复运动，在驱动杆43往复运动的过程中，在相互配合的螺旋凸棱和螺旋凹槽的相互挤压的作用下，驱动杆43将带动驱动环61往复转动，使外部空气不断进入风道22内。

活塞41每次向下运动时，单向阀打开，则颗粒型吸附剂将从储料筒40内逐渐掉入药剂笼50内；且密封板51也将从喉道32内滑出，直至密封板51不能在继续向下，停止挤压推杆42，则药剂笼50在压簧12的作用下向上复位。储料筒40向下滑动的过程中，储料筒40将挤压入口段内的空气；直至密封板51从喉道32滑出，入口段内的空气将经过喉道32、扩散段33，并从排风孔11排出；气流经过喉道32的流速加快，在喉道32内形成负压，喉道32将通过吸孔从风道22内吸入空气。当药剂笼50经过喉道32时，由于药剂笼50的侧壁由铁丝网制成，从吸孔进入喉道32的空气将进入药剂笼50内，则空气中的有害物质将吸附在颗粒型吸附剂上。

完成对空气的采集后，压簧12向上顶压密封板51，使得药剂笼50回到入口段内，而密封板51再次将喉道32密封，从而药剂笼50处于一个密闭空间内，可已对空气进行采集的颗粒型吸附剂被其他环境中的空气污染。

实施例二：

如图3所示，实施例二与实施例一的区别在于：在实施例二中，导风机构为加热器，加热器包括设于风道22内的电阻丝63，电阻丝63由铜片62支撑，且铜片62从底座10伸出，从而通过铜片62可将电阻丝63与电源连通。另外由于铜片62从座体穿过，因此本实施例中的座体由陶瓷制成。电阻丝63发热将加热风道22内的空气，则热空气不断从风道22的上部排出，而冷空气将通过风筒20下部的进气孔21进入风道22内，使得外部空气不断被吸入风道22内。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种气体采样装置，其特征在于：包括底座、固定在底座上的风筒和密封筒，风筒套设在密封筒的外周，风筒与密封筒之间形成风道，风筒的下部设有与风道连通的进气孔；密封筒内滑动连接有储料筒，且储料筒位于密封筒的上部，密封筒的下部包括入口段、喉道和扩散段，且喉道的横截面小于入口段和扩散段的横截面积，底座上设有与扩散段连通的排风孔；储料筒内设有可在储料筒内滑动的活塞，活塞上固定连接有从储料筒顶部伸出的推杆，储料筒的底部可拆卸连接有可通过喉道的药剂笼，且储料筒和药剂笼通过单向阀连通，药剂笼侧壁由铁丝网制成，药剂笼的底部设有与喉道配合的密封板，喉道的侧壁上设有将喉道和风道连通的吸孔；所述风道内设有可使气流加速通过风道的导风机构。

2.根据权利要求1所述的气体采样装置，其特征在于：所述导风机构为与座体转动连接并设于风道内的导流扇叶，导流扇叶的中部设有驱动环，推杆上固定有贯通驱动环的驱动杆，驱动环和驱动杆上设有相互配合的螺旋凹槽和螺旋凸棱。

3.根据权利要求1所述的气体采样装置，其特征在于：所述导风机构为设于风道内并位于吸孔上方的加热器。

4.根据权利要求1～3任一所述的气体采样装置，其特征在于：所述密封板与底座之间设有压簧。

5.根据权利要求4所述的气体采样装置，其特征在于：所述密封板的轴向侧壁上套设有密封圈。

6.根据权利要求5所述的气体采样装置，其特征在于：所述储料筒和密封筒之间设有密封圈。