CN109708925B - 一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，有效的解决了目前采样装置功能不完善，性能稳定性不佳的问题；解决的技术方案外筒和多个内筒，每个内筒内均可放置一个湿降尘集尘缸，多个内筒安装在一起后放入外筒内，每个内筒的侧壁上均开有一个第一通孔，每个内筒上第一通孔的位置高度不同，外筒的筒壁的顶端开有一个环形槽，外筒的筒壁内开有竖向的通道，通道的上端与环形槽的底部相通，外筒内壁上开有多个与通道相通的第二通孔，内筒在外筒内滑动时可使第一通孔和第二通孔接通，当一个湿降尘集尘缸收集到足量的雨水后内筒会向下滑固定长度；本发明可实现分段收集，且本装置的性能稳定，可靠性好。

Description

一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置

技术领域

本发明涉及大气降尘采样领域，具体是一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置。

背景技术

空气中干湿沉降物是我国辐射环境监测法规及标准规定的重要监测项目，干沉降是指悬浮于大气中的各种粒子以其自身末速度沉降的过程，湿沉降是指悬浮于大气中的各种粒子由于降水冲刷而沉降的过程；对于湿降尘来说，降雨量的多少与空气中含尘量的多少有很大关系，而目前的采样装置是在降雨过程中持续收集，不能根据降雨量分段收集，另外，由于采样点较多且彼此之间距离较远，降雨过程中当集尘缸集满以后，采样人员换缸时间紧，存在不能及时的更换集尘缸的情况，而继续收集会使雨水溢出，使已经收集的样本流失，检测结果出现错误；再有，目前的采样装置通过降水传感器检测降雨信号控制动力装置切换干降尘集尘缸和湿降尘集尘缸，而降水经常因为露水、鸟粪等而发出错误指令，且在暴晒、风沙、降水等天气环境较恶劣的地区，传感器等电子设备容易损坏，性能稳定性不佳。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，有效的解决了目前采样装置功能不完善，性能稳定性不佳的问题。

其解决的技术方案是，一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，包括竖向的外筒以及多个上端开口的内筒，每个内筒内均可放置一个湿降尘集尘缸，多个内筒上下同轴固定安装在一起后放入外筒内，多个内筒外壁均与外筒内壁贴合且可上下相对滑动，每个内筒的侧壁上均开有一个第一通孔，每个内筒上第一通孔的位置高度不同，且按照从上到下的顺序，每个内筒上的第一通孔距离该内筒顶部的距离等差递增，定义该差值为H；外筒的侧壁的顶端开有一个环形槽，外筒正上方安装有一个可将外筒上方的降水汇流至环形槽内的集水皿，外筒的侧壁内开有竖向的通道，通道的上端与环形槽的底部相通，外筒内壁上开有多个与内筒数量相同且与通道相通的第二通孔，多个第二通孔上下等距布置且间距等于内筒的高度，内筒在外筒内滑动时可使第一通孔和第二通孔接通；所述的外筒的底部经螺纹旋装有一个端盖，端盖内开有与内筒数等量的竖向的活塞孔，每个活塞孔内均安装有一个活塞，每个活塞上均安装有一个活塞杆，每个活塞杆的上端均伸入外筒内，当各活塞均位于最高位置时，各活塞杆的上端高度由低到高成等差数列，且其公差为H；每个活塞孔的底部开有一个小端朝上的锥形孔，每个锥形孔内安装有一个与其配合的锥形塞，每个锥形塞的底部均安装有一个压簧。

本发明可根据雨量自动切换集尘缸，实现分段收集，能避免雨水溢出造成样本流失，且本装置的性能稳定，可靠性好。

附图说明

图1为本发明的主视剖视图。

图2为外筒及内筒的左视剖视图。

图3为图1中A部分的放大图。

图4为图1中B部分的放大图。

图5为图1中C部分的放大图。

图6为筒底的主视剖视图。

图7为筒壁的主视剖视图。

图8为喇叭口和引流杆的立体图一。

图9为喇叭口和引流杆的立体图二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步详细说明。

由图1至图9给出，本发明包括竖向的外筒1以及多个上端开口的内筒2，每个内筒2内均可放置一个湿降尘集尘缸3，多个内筒2上下同轴固定安装在一起后放入外筒1内，多个内筒2外壁均与外筒1内壁贴合且可上下相对滑动，每个内筒2的侧壁上均开有一个第一通孔4，每个内筒2上第一通孔4的位置高度不同，且按照从上到下的顺序，每个内筒2上的第一通孔4距离该内筒2顶部的距离等差递增，定义该差值为H；外筒1的侧壁的顶端开有一个环形槽5，外筒1正上方安装有一个可将外筒1上方的降水汇流至环形槽5内的集水皿6，外筒1的侧壁内开有竖向的通道7，通道7的上端与环形槽5的底部相通，外筒1内壁上开有多个与内筒2数量相同且与通道7相通的第二通孔8，多个第二通孔8上下等距布置且间距等于内筒2的高度，内筒2在外筒1内滑动时可使第一通孔4和第二通孔8接通；所述的外筒1的底部经螺纹旋装有一个端盖9，端盖9内开有与内筒2数等量的竖向的活塞孔10，每个活塞孔10内均安装有一个活塞11，每个活塞11上均安装有一个活塞杆12，每个活塞杆12的上端均伸入外筒1内，当各活塞11均位于最高位置时，各活塞杆12的上端高度由低到高成等差数列，且其公差为H；每个活塞孔10的底部开有一个小端朝上的锥形孔13，每个锥形孔13内安装有一个与其配合的锥形塞14，每个锥形塞14的底部均安装有一个压簧15。

所述的集水皿6为一个水平放置的皿状结构，集水皿6的内底面为一个尖端朝上的锥面，集水皿6的底部靠近侧壁的位置圆周均布有多个竖向的过水孔16，多个过水孔16均位于环形槽5的正上方；集水皿6内的降水会沿锥面汇流至外侧然后经过水孔16流进环形槽5内。

所述的外筒1的上部固定有一个水平的隔板17，隔板17上放置有干降尘集尘缸18，外筒1的正上方固定有一个小端朝下的喇叭口19，喇叭口19的底边外翻且安装有多个圆周均布的引流杆20，引流杆20的下端均斜向外张开；喇叭口19内安装有一个与其内壁贴合的刮杆21，刮杆21与喇叭口19的母线成一定角度倾斜布置，刮杆21可绕喇叭口19的轴线转动，所述的集水皿6的中心位置开有一个竖向的第三通孔22，第三通孔22大于喇叭口19的下口；降雨时喇叭口19内的雨水可顺着其内壁流至底部，由于流体的引流效应，雨水会通过引流杆20被导流至集水皿6内；不降雨时，喇叭口19内收集的灰尘会被刮板刮下经集水皿6上的第三通孔22落入干降尘集尘缸18内。

为了便于将多个内筒2上下固定安装在一起，所述的内筒2由筒壁23和筒底24组成，筒壁23和筒底24经螺纹旋装在一起，筒壁23的上端和下端以及筒底24的上端和下端均设有螺纹，筒底24旋装在筒壁23下端，下方的筒壁23经其上端的螺纹与上方的筒底24连接。

所述的每个内筒2上的第一通孔4的内孔口的下方均安装有一个截面为弧形的引流板25，引流板25的内端伸至湿降尘集尘缸3的上方；从第一通孔4内流出的雨水可经引流板25流入湿降尘集尘缸3内。

所述的湿降尘集尘缸3与内筒2侧壁之间留有间隙，每个内筒2的筒底24的上端面上均设有多个支撑块26，湿降尘集尘缸3放置在支撑块26上，筒底24上开有第一泄气孔27，端盖9上开有第二泄气孔28；湿降尘集尘缸3收集雨水时其内的空气可经第一泄气孔27和第二泄气孔28排出，保证其内气压的平衡，使雨水能顺畅的流入湿降尘集尘缸3内。

为了防止第一通孔4和第二通孔8之间出现圆周方向的错位，所述的每个内筒2的外壁上均固定有一个滑块29，外筒1的内壁上开有一个竖向的导向槽30，内筒2安装在外筒1内时滑块29置于导向槽30内。

所述的通道7、第一通孔4、第二通孔8构成一个水流通路，所述的外筒1的侧壁内圆周均布有多组水流通路。

所述的每个活塞孔10的上端均安装有限位块31，所述的每个锥形孔13的下孔口均安装有一个环形的挡板32；限位块31可防止活塞11从活塞孔10内滑脱，挡板32可为压簧15下端提供安装基础。

所述的每个锥形塞14的下端均连接有一个拉绳33，拉绳33的下端位于锥形孔13外；可通过拉绳33向下拉动锥形塞14。

本发明的刮杆21由微型电机驱动转动；以下以内筒2数量为三个为例介绍本发明的工作原理和使用过程：首先将一个湿降尘集尘缸3放置在一个筒底24上，然后将最下方的内筒2的筒壁23旋装在该筒底24上，再将一个筒底24旋装在该筒壁23的上端，在该筒底24上放置一个湿降尘集尘缸3，然后将中间的内筒2的筒壁23旋装在该筒底24上，然后再将第三个筒底24旋装在该筒壁23上端并放置一个湿降尘集尘缸3，最后将最上方的内筒2的筒壁23旋装在此筒底24上，如此完成三个内筒2的上下连接以及三个湿降尘集尘缸3的放置。

内筒2组装完成后，拧开外筒1下端的端盖9，通过拉绳33向下拉动其中一个锥形塞14，使该锥形孔13打开，然后将此锥形孔13上方的活塞11拉动至最高位置，然后松开拉绳33，锥形塞14在压簧15的作用下向上压紧将锥形孔13封闭，按此方法将三个活塞11均拉动至最高位置，由于活塞孔10密封，所以三个活塞11不会下移，此时三个活塞杆12的上端成等差的阶梯高度，且公差为H；三个活塞11均拉动至最高位置后，将三个筒壁23上的滑块29对准外筒1内壁上的导向槽30，从外筒1底部将内筒2装入外筒1内并向上推动内筒2，直至最上方的内筒2顶部与隔板17接触，然后拧上端盖9，此时最高的活塞杆12与最下方的内筒2的筒底24接触，在活塞11下方的空气的反作用力下内筒2被支撑在此高度；考虑到空气的可压缩性较好，为防止其对内筒2支撑的稳定性的影响，也可在活塞孔10内住满液体替代空气；端盖9拧上后，在隔板17上放置一个干降尘集尘缸18，并在干降尘集尘缸18内添加适量的溶液。

多个内筒2在此位置时，最下方的内筒2上的第一通孔4与外筒1内壁上最下方的第二通孔8相对并接通，由于相邻的两个第二通孔8之间的距离等于内筒2的高度，而内筒2组装好后相邻的两个第一通孔4之间的距离等于内筒2的高度加H，因此此时中间的第一通孔4比中间的第二通孔8的位置高H，最上方的第一通孔4比最上方的第二通孔8的位置高2H。

组装好后将此装置通过支架或其他支撑装置放置在采样位置。

在不降雨时，空气中的降尘沉降在喇叭口19的内壁上，刮杆21转动将喇叭口19内壁上积尘向下刮至喇叭口19下端从其下端口落下，经集水皿6上的第三通孔22落入下方的干降尘集尘缸18内，实现干降尘的收集采样。

当降雨时，雨水会顺着喇叭口19的内壁向下流，流动至喇叭口19的下孔口处时，由于流体的导流作用，雨水会顺着多个引流杆20流动至引流杆20端部然后流入下方的集水皿6内；为了使引流顺利，所述的喇叭口19下端向外翻折处经大圆角光滑过渡，所述的引流杆20与水平面的夹角大于45度，以60度左右为宜；为了防止喇叭口19下端口与干降尘集尘缸18之间的距离多大导致积尘在下落过程中被吹散，所述的第三通孔22上方可安装一个竖向的套管，套管的上端接近喇叭口19的下端口。

雨水被引流至集水皿6内后，会沿集水皿6的底部的锥面汇流至外围然后经过水孔16流下进入外筒1上端的环形槽5内，然后流入通道7内，由于此时只有最下方的第一通孔4和第二通孔8相对接通，所以，雨水经通道7、最下方的第二通孔8和第一通孔4流入内筒2内，然后顺着引流板25流入最下方的湿降尘集尘缸3内；随着雨水的增多，内筒2对最高的活塞杆12的压力逐渐增大，该活塞杆12下方的活塞孔10内的压强也逐渐增大，当活塞孔10内的压强对锥形塞14的压力大于下方压簧15对锥形塞14的压力时，锥形塞14克服压簧15的作用下移，锥形孔13打开，活塞孔10内的气体或液体逐渐从锥形孔13内排出，此活塞杆12下降，因此三个内筒2也同步下降；当内筒2下降H距离后，最下方的筒底24与第二高度的活塞杆12接触，两个活塞杆12可为内筒2提供两倍的最大支撑力，此时两个活塞杆12分别承担一半的内筒2重力，两个活塞孔10内的压力减小，已经开启的锥形塞14再次上移压紧，将锥形孔13封闭，内筒2停止下移；此时中间的第一通孔4与中间的第二通孔8相对接通，最下方的第一通孔4比最下方的第二通孔8低H，最上方的第一通孔4比最上方的第二通孔8高H，因此，此时通道7内的雨水会经中间的第二通孔8和第一通孔4流入中间的湿降尘集尘缸3内；当中间的湿降尘集尘缸3内再收集到等量的雨水后，两个支撑内筒2的活塞杆12下方的锥形塞14上方压力再次大于压簧15的压力，两个锥形孔13打开，活塞孔10内的气体或液体排出，两个活塞杆12和内筒2同步下滑；下滑H距离后，最低的活塞杆12与最下方的筒底24接触，此时三个活塞杆12可为内筒2提供三倍的最大支撑力，已经开启的两个锥形塞14上移压紧，将锥形孔13封闭，内筒2停止下移；此时最上方的第一通孔4与最上方的第二通孔8相对接通，中间的第一通孔4比中间的第二通孔8低H，最下方的第一通孔4比最下方的第二通孔8低2H，因此，此时通道7内的雨水经最上方的第二通孔8和第一通孔4流入最上方的湿降尘集尘缸3内；当最上方的集尘缸内也收集到等量的雨水后，三个锥形孔13打开，内筒2下移至活塞11活塞孔10底部接触，此时三个第一通孔4均低于其对应的第二通孔8，三个第一通孔4均关闭，三个湿降尘集尘缸3不再收集雨水。

采样完成后，将干降尘集尘缸18内和湿降尘集尘缸3内收集到的样品经过滤、烘干等步骤得到降尘样本进行检测。

本发明实现按降雨量分段采集降尘样本的功能，可更准确的分析大气中的含尘量随降雨量的变化关系，而且湿降尘集尘缸3内收集到足量的雨水后进行切换，可防止缸内雨水溢出，样本流失造成的检测结果不准确；另外本装置依靠重力实现湿降尘集尘缸3的切换，利用流体的导流作用实现干降尘和湿降尘的分离，固有的物理属性相对于电子传感设备控制，不会出现因降水或环境恶劣使电子设备易失灵的情况，其工作性能稳定，可靠性高，适应范围广。

Claims (10)

1.一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，包括竖向的外筒（1）以及多个上端开口的内筒（2），其特征在于，每个内筒（2）内均可放置一个湿降尘集尘缸（3），多个内筒（2）上下同轴固定安装在一起后放入外筒（1）内，多个内筒（2）外壁均与外筒（1）内壁贴合且可上下相对滑动，每个内筒（2）的侧壁上均开有一个第一通孔（4），每个内筒（2）上第一通孔（4）的位置高度不同，且按照从上到下的顺序，每个内筒（2）上的第一通孔（4）距离该内筒（2）顶部的距离等差递增，定义该差值为H；外筒（1）的侧壁的顶端开有一个环形槽（5），外筒（1）正上方安装有一个可将外筒（1）上方的降水汇流至环形槽（5）内的集水皿（6），外筒（1）的侧壁内开有竖向的通道（7），通道（7）的上端与环形槽（5）的底部相通，外筒（1）内壁上开有多个与内筒（2）数量相同且与通道（7）相通的第二通孔（8），多个第二通孔（8）上下等距布置且间距等于内筒（2）的高度，内筒（2）在外筒（1）内滑动时可使第一通孔（4）和第二通孔（8）接通；所述的外筒（1）的底部经螺纹旋装有一个端盖（9），端盖（9）内开有与内筒（2）数等量的竖向的活塞孔（10），每个活塞孔（10）内均安装有一个活塞（11），每个活塞（11）上均安装有一个活塞杆（12），每个活塞杆（12）的上端均伸入外筒（1）内，当各活塞（11）均位于最高位置时，各活塞杆（12）的上端高度由低到高成等差数列，且其公差为H；每个活塞孔（10）的底部开有一个小端朝上的锥形孔（13），每个锥形孔（13）内安装有一个与其配合的锥形塞（14），每个锥形塞（14）的底部均安装有一个压簧（15）。

2.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的集水皿（6）为一个水平放置的皿状结构，集水皿（6）的内底面为一个尖端朝上的锥面，集水皿（6）的底部靠近侧壁的位置圆周均布有多个竖向的过水孔（16），多个过水孔（16）均位于环形槽（5）的正上方。

3.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的外筒（1）的上部固定有一个水平的隔板（17），隔板（17）上放置有干降尘集尘缸（18），外筒（1）的正上方固定有一个小端朝下的喇叭口（19），喇叭口（19）的底边外翻且安装有多个圆周均布的引流杆（20），引流杆（20）的下端均斜向外张开；喇叭口（19）内安装有一个与其内壁贴合的刮杆（21），刮杆（21）与喇叭口（19）的母线成一定角度倾斜布置，刮杆（21）可绕喇叭口（19）的轴线转动，所述的集水皿（6）的中心位置开有一个竖向的第三通孔（22），第三通孔（22）大于喇叭口（19）的下口。

4.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的内筒（2）由筒壁（23）和筒底（24）组成，筒壁（23）和筒底（24）经螺纹旋装在一起，筒壁（23）的上端和下端以及筒底（24）的上端和下端均设有螺纹，筒底（24）旋装在筒壁（23）下端，下方的筒壁（23）经其上端的螺纹与上方的筒底（24）连接。

5.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的每个内筒（2）上的第一通孔（4）的内孔口的下方均安装有一个截面为弧形的引流板（25），引流板（25）的内端伸至湿降尘集尘缸（3）的上方。

6.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的湿降尘集尘缸（3）与内筒（2）侧壁之间留有间隙，每个内筒（2）的筒底（24）的上端面上均设有多个支撑块（26），湿降尘集尘缸（3）放置在支撑块（26）上，筒底（24）上开有第一泄气孔（27），端盖（9）上开有第二泄气孔（28）。

7.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的每个内筒（2）的外壁上均固定有一个滑块（29），外筒（1）的内壁上开有一个竖向的导向槽（30），内筒（2）安装在外筒（1）内时滑块（29）置于导向槽（30）内。

8.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的通道（7）、第一通孔（4）、第二通孔（8）构成一个水流通路，所述的外筒（1）的侧壁内圆周均布有多组水流通路。

9.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的每个活塞孔（10）的上端均安装有限位块（31），所述的每个锥形孔（13）的下孔口均安装有一个环形的挡板（32）。

10.根据权利要求1所述的一种可根据降水量分段采样的降尘采样装置，其特征在于，所述的每个锥形塞（14）的下端均连接有一个拉绳（33），拉绳（33）的下端位于锥形孔（13）外。

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