CN108776052A - 一种环境空气综合采样器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种环境空气综合采样器，涉及环境监测设备的技术领域。本发明包括壳体，壳体内设有颗粒物采样管路和气体采样管路；颗粒物采样管路包括颗粒物采样口、风机和空气排气口，颗粒物采样口用于连接采样头，颗粒物采样口、风机和空气排气口依次通过第一管道连接；气体采样管路包括空气进气口、采样泵和空气出气口，空气进气口、采样泵和空气出气口依次通过第二管道连接；空气进气口用于连接取样瓶。本发明在壳体的内部设置了多路采样管路，不仅可以采集固体颗粒物还可以采集二氧化硫和一氧化氮等气体物质，不仅可以恒温恒流采样，还可以完成分时间隔采样，不同管路随意切换，经济实用。

Description

一种环境空气综合采样器

技术领域

本发明涉及空气监测设备的技术领域，特别是指一种环境空气综合采样器。

背景技术

空气监测是指对存在于空气中的污染物质进行定点、连续或定时的采样和测量。随着现代工业化的不断发展，空气污染越来越严重，空气中污染物的成分越来越复杂。近几年来，雾霾现象的发生越来越频繁，空气中颗粒物的监测越来越重要；再者，新装修的公共场所和居室，由于装饰材料的使用，使其周围空气中弥漫着甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气等有害气体；另外，空气中还含有二氧化硫、一氧化氮和碳氢化合物等有害物质；空气监测是大气质量控制和对大气质量进行合理评价的基础。

空气采样器就是通过对空气进行采样以完成控制监测的设备，现有的空气采样器体积大，携带不方便，并且，在空气采样中使用形式单一，要么只适合采样室内外环境空气，要么只适合采集烟尘，其空气采样局限性大；因此，当前环保监测、劳动卫生、厂矿企业、科学研究等部门利用现有的空气采样器对空气进行常规检测和环境评价采样时需要携带多个空气采样器，多个空气采样器交替使用，人工操作频率大，容易造成采样数据误差大等问题，不仅费时费力，而且，采样成本高。

发明内容

本发明提出一种环境空气综合采样器，解决了现有技术中空气采样器使用形式单一而导致其采样不方便、采样误差大和采样成本高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：包括壳体，所述壳体内设有颗粒物采样管路和气体采样管路；所述颗粒物采样管路包括设置在所述壳体上的颗粒物采样口、设置在所述壳体内的风机和设置在所述壳体上的空气排气口，所述颗粒物采样口连接有采样头，所述风机的一端通过第一管道与所述颗粒物采样口连接，所述风机的另一端也通过第一管道与所述空气排气口连接；所述气体采样管路包括设置在所述壳体上的空气进气口、设置在所述壳体内的采样泵和设置在所述壳体上的空气出气口，所述采样泵的一端通过第二管道与所述空气进气口连接，所述采样泵的另一端也通过第二管道与所述空气出气口连接，所述空气进气口连接有取样瓶。

本发明的环境空气综合采样器在壳体的内部设置了多路采样管路，通过颗粒物采样管路可以采集空气中的粉尘等固体颗粒物，通过气体采样管路可以采集空气中的二氧化硫、一氧化氮、甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气等有害气体；其使用形式多样，不仅适合室内外环境空气的采样，也适合采集烟尘，采样范围广；环保监测、劳动卫生、厂矿企业、科学研究等部门对空气进行常规检测和环境评价时无需携带多个环境空气综合采样器，一个环境空气综合采样器即可满足多种采样需求，操作方便，采样数据误差小，省时省力，成本低，经济实用。

作为一种优选的实施方案，所述第二管道上还设有气容，所述气容位于所述空气进气口和所述采样泵之间。气容对流经第二管道中的空气进行有效缓冲，稳定第二管道中空气的流量，方便控制，特别适用于小流量空气的采样。

作为一种优选的实施方案，所述壳体内还设有风扇，所述壳体上设有用于将热量散出的通气孔。风扇和通气孔的设置用于排出壳体内产生的热量，使壳体内空气无阻流通，避免壳体内热量过高而影响元器件的使用寿命；通常在壳体的内部设置环境温度传感器，风扇的一侧设有环境温度传感器，用于测定壳体内部的环境温度，风扇把周围的空气引过来，带动周围空气流动，使壳体内环境温度的测量结果更准确，避免了壳体内温度升高而导致环境温度传感器所得环境温度偏高的问题。

作为一种优选的实施方案，所述壳体的底部设有用于连接三角架的安装座。安装座的设置可以使该环境空气综合采样器直接安装在三脚架上，以方便其在进行空气采样时的放置，使采样更加便捷。

作为一种优选的实施方案，所述颗粒物采样口上可拆卸式连接有顶盖，所述颗粒物采样口的一侧设有提手，所述颗粒物采样口位于所述壳体的顶部。通常情况下，颗粒物采样口位于壳体的顶部，顶盖的设置避免了未进行采样时固体颗粒物落入颗粒物采样口，充分保证了颗粒物采样口采集颗粒物的准确性；提手的设置方便该环境空气综合采样器的携带，使其携带更方便。

作为一种优选的实施方案，所述壳体内设有控制器，所述风机、所述采样泵均与所述控制器连接，所述壳体上设有显示屏，所述控制器与所述显示屏电连接。控制器与电气元件连接，并控制电气元件的开关动作；在显示屏的配合作用下，使控制更方便；显示屏可以设置在主板上，主板上还可以设有按键、时钟和日历等，主板与控制器通过串口实现数据的相互交换，控制器设置在控制板上，并通过从主板获取的设定信息对各路采样管路进行控制，获取各路实时采样信息数据，将数据上传主板进行整理，实现对采样泵和风机等电气元件的控制。

作为一种优选的实施方案，所述气体采样管路包括恒温恒流采样管路和分时间隔采样管路，所述恒温恒流采样管路为两路，所述分时间隔采样管路也为两路，每路所述恒温恒流采样管路连接有一个所述取样瓶，每路所述分时间隔采样管路连接若干个并联设置的所述取样瓶，所述取样瓶设置于一恒温箱内。本发明的环境空气综合采样器具有五路气体采样管路，一路TSP/PM10(PM2.5可选)颗粒物采样管路，两路24小时恒温恒流采样管路，两路等间隔分时循环平行采样管路；分时间隔采样管路设置多个取样瓶，多个取样瓶可以根据实际需要进行切换取样，使用方便。

作为一种优选的实施方案，所述第一管道上设有第一流量计，所述第一流量计连接有第一压力传感器。第一管道还可以连接第一温度传感器，当然，第一温度传感器可以是壳体内的环境温度传感器；第一压力传感器通常为两个，分别用来测定第一流量计的计前压力和流压；在第一压力传感器和第一温度传感器的作用下，控制第一流量计的流量，从而准确控制采样空气的流速，以准确完成空气中颗粒物的采集；第一流量计通常为孔板流量计，由于用于颗粒物采集的空气流速较大，孔板流量计可以很好地满足这种大流量空气的采样需求。

作为一种优选的实施方案，所述第二管道上设有第二流量计，所述第二流量计分别连接有第二压力传感器和第二温度传感器。第二压力传感器也为两个分别用于测定第二流量计的计前压力和流压，在第二压力传感器和第二温度传感器的作用下，控制第二流量计的流量，从而准确控制采样空气的流速，以准确完成空气中有害气体的采集；第二流量计通常为电磁流量计，电磁流量计可以很好地控制待采样的空气的流速，满足空气的采样需求。

作为一种优选的实施方案，所述第二管道上在所述空气进气口和所述第二流量计之间依次设有螺旋形缓冲管和过滤器。进入气体采样管路的空气先经过螺旋形缓冲管进行初步缓冲，并在过滤器的作用下除去空气中的颗粒物，过滤后的空气通过温度、压力和流压的测量，进入第二流量计，防止颗粒物进入第二流量计的孔径；随后进入气容，最后通过空气出口排出；在螺旋形缓冲管、过滤器、第二温度传感器、第二压力传感器和第二流量计的作用下，可以准确的控制进入取样瓶内的空气，从而完成空气在取样瓶内的稳定准确采样，大大降低了采集误差。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的环境空气综合采样器在壳体的内部设置了多路采样管路，通过颗粒物采样管路可以采集空气中的粉尘等固体颗粒物，取下采样头即可进行空气中颗粒物的检测；通过气体采样管路可以采集空气中的二氧化硫、一氧化氮、甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气等有害气体，取下取样瓶即可进行空气中有害气体的检测；其使用形式多样，不仅适合室内外环境空气的采样，也适合采集烟尘，采样范围广；一个环境空气综合采样器即可满足环保监测、劳动卫生、厂矿企业、科学研究等部门对空气进行常规检测和环境评价时的采样需求，其结构紧凑，体积小，携带方便，操作方便，采样数据误差小，省时省力，成本低，经济实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的立体结构示意图；

图2为图1的局部剖视立体结构示意图；

图3为图1的分解结构示意图；

图4为图3中采样管路的立体结构示意图；

图5为图1的主视结构示意图；

图6为图1的后视结构示意图；

图7为图1的左视结构示意图；

图8为图1的右视结构示意图；

图9为图1的俯视结构示意图；

图10为图1的仰视结构示意图；

图11为图1中采样管路的平面结构示意图；

图中：1-壳体；2-颗粒物采样口；3-风机；4-空气排气口；7-空气进气口；8-采样泵；9-空气出气口；10-第二管道；11-控制板；12-支架；13-气容；14-第二流量计；17-缓冲管；18-过滤器；19-第一流量计；20-第一压力传感器；22-顶盖；23-提手；24-显示屏；25-电源插口；26-数据线接口；27-电源开关；28-风扇；29-通气孔；30-安装座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7、附图8、附图9、附图10和附图11，本发明包括壳体1，壳体1内设有颗粒物采样管路和气体采样管路；颗粒物采样管路包括设置在壳体1上的颗粒物采样口2、设置在壳体1内的风机3和设置在壳体1上的空气排气口4，颗粒物采样口2连接有采样头，风机3的一端通过第一管道与颗粒物采样口2连接，风机3的另一端也通过第一管道与空气排气口4连接，通过颗粒物采样管路可以采集空气中的粉尘等固体颗粒物，取下采样头即可进行空气中颗粒物的检测；气体采样管路包括设置在壳体1上的空气进气口7、设置在壳体1内的采样泵8和设置在壳体1上的空气出气口9，采样泵8的一端通过第二管道10与空气进气口7连接，采样泵8的另一端也通过第二管道10与空气出气口9连接，空气进气口7连接有取样瓶，通过气体采样管路可以采集空气中的二氧化硫、一氧化氮、甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气等有害气体，取下取样瓶即可进行空气中有害气体的检测；本发明的环境空气综合采样器在壳体1的内部设置了多路采样管路，使用形式多样，不仅适合室内外环境空气的采样，也适合采集烟尘，采样范围广，一个环境空气综合采样器即可满足环保监测、劳动卫生、厂矿企业、科学研究等部门对空气进行常规检测和环境评价时的采样需求，操作方便，采样数据误差小，省时省力，成本低，经济实用。

参阅附图2、附图3、附图4和附图11，第二管道10上还设有气容13，气容13位于空气进气口7和采样泵8之间。空气进气口7是用于连接取样瓶的，气容13对流经第二管道10中的空气进行有效缓冲，稳定第二管道10中空气的流量，使控制方便，特别适用于小流量空气的采样。第二管道10上设有第二流量计14，第二流量计14分别连接有第二压力传感器和第二温度传感器。本实施例中，第二流量计14位于空气进气口7和气容13之间，第二压力传感器为两个，分别用于测定第二流量计14的计前压力和流压，在第二压力传感器和第二温度传感器的作用下，控制第二流量计14的流量，从而准确控制采样空气的流速，以准确完成空气中有害气体的采集。另外，第二管道10上在空气进气口7和第二流量计14之间依次设有螺旋形缓冲管17和过滤器18。进入气体采样管路的空气先经过螺旋形缓冲管17进行初步缓冲，并在过滤器18的作用下去除空气中的颗粒物，过滤后的空气通过温度、压力和流压的测量，进入第二流量计14，防止颗粒物阻塞第二流量计14的孔径，随后进入气容13，最后通过空气出口9排出；在螺旋形缓冲管17、过滤器18、第二温度传感器、第二压力传感器和第二流量计14的作用下，可以准确的控制进入取样瓶内的空气，从而完成空气在取样瓶内的稳定准确采样，大大降低了采集误差。同样，第一管道上设有第一流量计19，第一流量计19连接有第一压力传感器20。第一压力传感器20也为两个分别用于测定第一流量计19的计前压力和流压；固体颗粒物采样时的空气温度即为环境温度，为了节省空间和节约耗材，本实施例中，第一温度传感器为环境温度传感器，即在颗粒物采样管路上没有专门设置温度传感器；在第一压力传感器20和环境温度传感器的作用下，控制第一流量计19的流量，从而准确控制采样空气的流速，以准确完成空气中颗粒物的采集。

参阅附图1、附图6、附图9和附图10，颗粒物采样口2上可拆卸式连接有顶盖22，颗粒物采样口2的一侧设有提手23。顶盖22的设置避免了未进行采样时固体颗粒物落入颗粒物采样口2，充分保证了颗粒物采样口2采集颗粒物的准确性；提手23的设置方便该环境空气综合采样器的携带，使其携带更方便。颗粒物采样口2是用于连接采样头的，本实施例中，颗粒物采样口2位于壳体1的顶部，空气排气口4位于壳体1的底部；空气进气口7位于壳体1的后侧，空气出气口9也位于壳体1的底部。颗粒物采样管路自上而下设置，气体采样管路由壳体1的后侧开始，在壳体1的上部依次是空气进气口7、缓冲管17、过滤器18、第二管道10、第二流量计14以及第二压力传感器和第二温度传感器，气容13在壳体1的内部呈竖直设置，气容13底部出口位于壳体1的下部并通过第二管道10自壳体1的前侧延伸到壳体1后侧的采样泵8，最后，连接到壳体1的底部空气出气口9；壳体1的内部设置各种支架12，用于第二管道10、第二流量计14、气容13和采样泵8的安装。这种设置的环境空气综合采样器结构紧凑，体积小，携带方便。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，壳体1内设有控制器，风机3、采样泵8均与控制器连接，壳体1上设有显示屏24，控制器与显示屏24电连接。控制器与电气元件连接，并控制电气元件的开关；在显示屏24的配合作用下，使控制更方便；显示屏24可以设置在主板上，主板上还可以设有按键、时钟和日历等，主板与控制器通过串口实现数据的相互交换，控制器设置在控制板11上，并通过从主板获取的设定信息对各路采样管路进行控制，获取各路实时采样信息数据，将数据上传主板进行整理，实现对采样泵8和风机3等电气元件的控制。本实施例中，显示屏24位于壳体1的前侧，壳体1的前侧还设有电源插口25、数据线接口26、电源开关27等，整个环境控制综合采样器可以实现智能控制，人机互动，控制方便，不同采样管路切换自如，使用方便，本发明的控制器、显示屏24均采用现有的产品，本发明只涉及机械结构方面的改进，不涉及程序软件方面的改进。本实施例中，气体采样管路包括恒温恒流采样管路和分时间隔采样管路，恒温恒流采样管路为两路，分时间隔采样管路也为两路，每路恒温恒流采样管路连接有一个取样瓶，每路分时间隔采样管路连接若干个并联设置的取样瓶，取样瓶设置于一恒温箱的内部。本发明的环境空气综合采样器具有五路气体采样管路，一路TSP/PM10(PM2.5可选)颗粒物采样管路，两路24小时恒温恒流采样管路，两路等间隔分时循环平行采样管路即分时间隔采样管路；分时间隔采样管路设置多个取样瓶，多个取样瓶可以根据实际需要进行切换取样，使用方便。

参阅附图1、附图2、附图6、附图7和附图8，壳体1内还设有风扇28，壳体1上设有用于将热量散出的通气孔29。风扇28和通气孔29的设置用于排出壳体1内产生的热量，使壳体1内空气无阻流通，避免壳体1内热量过高而影响元器件的使用寿命；风扇28的一侧设有环境温度传感器，用于测定壳体1内部的环境温度，风扇28把周围的空气引过来，带动周围空气流动，使壳体1内环境温度的测量结果更准确。通气孔29设置有多个，并设置在壳体1的不同侧面上，以加快散热速度。参阅附图10，壳体1的底部设有用于连接三角架的安装座30。安装座30的设置可以使该环境空气综合采样器直接安装在三脚架上，以方便其在进行空气采样时的放置，使采样更加便捷。本发明的恒温箱可以采用独立控制，采用电子式半导体制冷、加热装置，温控更精准，采样泵8采用进口隔膜泵，有效提高稳定性、使用寿命，并降低了噪声；环境温度测量采用风扇28引风，解决了环境温度偏高的问题；该环境空气综合采样器为一机多用，可五路采样管路同时或单独采样，风机3采样进口风机3，进口风机3作为TSP采样动力源，同时，采用4个隔膜泵即采样泵8作为大气采样的动力源，设置多条采样管路，自由搭配采样管路，采样方式灵活，并可分别单独控制；外观采用防水设计可在多种恶劣环境下工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的环境空气综合采样器在壳体1的内部设置了多路采样管路，通过颗粒物采样管路可以采集空气中的粉尘等固体颗粒物，取下采样头即可进行空气中颗粒物的检测；通过气体采样管路可以采集空气中的二氧化硫、一氧化氮、甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气等有害气体，取下取样瓶即可进行空气中有害气体的检测；其使用形式多样，不仅适合室内外环境空气的采样，也适合采集烟尘，采样范围广；一个环境空气综合采样器即可满足环保监测、劳动卫生、厂矿企业、科学研究等部门对空气进行常规检测和环境评价时的采样需求，其结构紧凑，体积小，携带方便，操作方便，采样数据误差小，省时省力，成本低，经济实用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种环境空气综合采样器，其特征在于：包括壳体，所述壳体内设有颗粒物采样管路和气体采样管路；

所述颗粒物采样管路包括设置在所述壳体上的颗粒物采样口、设置在所述壳体内的风机和设置在所述壳体上的空气排气口，所述颗粒物采样口连接有采样头，所述风机的一端通过第一管道与所述颗粒物采样口连接，所述风机的另一端也通过第一管道与所述空气排气口连接；

所述气体采样管路包括设置在所述壳体上的空气进气口、设置在所述壳体内的采样泵和设置在所述壳体上的空气出气口，所述采样泵的一端通过第二管道与所述空气进气口连接，所述采样泵的另一端也通过第二管道与所述空气出气口连接，所述空气进气口连接有取样瓶。

2.根据权利要求1所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述第二管道上还设有气容，所述气容位于所述空气进气口和所述采样泵之间。

3.根据权利要求1所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述壳体内还设有风扇，所述壳体上设有用于将热量散出的通气孔。

4.根据权利要求1所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述壳体的底部设有用于连接三角架的安装座。

5.根据权利要求1所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述颗粒物采样口上可拆卸式连接有顶盖，所述颗粒物采样口的一侧设有提手，所述颗粒物采样口位于所述壳体的顶部。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述壳体内设有控制器，所述风机、所述采样泵均与所述控制器连接，所述壳体上设有显示屏，所述控制器与所述显示屏电连接。

7.根据权利要求6所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述气体采样管路包括恒温恒流采样管路和分时间隔采样管路，所述恒温恒流采样管路为两路，所述分时间隔采样管路也为两路，每路所述恒温恒流采样管路连接有一个所述取样瓶，每路所述分时间隔采样管路连接若干个并联设置的所述取样瓶，所述取样瓶设置于一恒温箱内。

8.根据权利要求6所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述第一管道上设有第一流量计，所述第一流量计连接有第一压力传感器。

9.根据权利要求6所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述第二管道上设有第二流量计，所述第二流量计分别连接有第二压力传感器和第二温度传感器。

10.根据权利要求9所述的环境空气综合采样器，其特征在于：

所述第二管道上在所述空气进气口和所述第二流量计之间依次设有螺旋形缓冲管和过滤器。