CN112763276A - 一种颗粒物采样装置 - Google Patents

Abstract

本说明书公开一种颗粒物采样装置，所述采样装置包括壳体、尾气通道、加热通道、圆柱状转接部分、加热器、热电偶、温控仪、第一垫片、第一转接件、采样膜盛放部件、采样膜压环、采样膜滤网薄片、第二转接件、第二垫片，通过设置加热通道来维持尾气通道的温度，防止尾气遇冷凝结；通过采样膜盛放部件与第一转接部件的配合使用，使得尾气全部通过采样膜，提升了采样效果；通过加热通道、第一转接件、第二转接件以及采样膜盛放部件的配合使用，实现了对尾气颗粒物的直接采集，且该采样装置各段可拆卸连接，便于使用安装，缩短采样时间，提高采样效率，具有显著的进步性。

Description

一种颗粒物采样装置

技术领域

本发明涉及尾气处理技术领域，具体而言，涉及一种颗粒物采样装置。

背景技术

颗粒物是环境保护领域关注的重点。颗粒物的成分对环境和人的健康有重大的影响。颗粒物的化学物理特性影响颗粒物在大气中的演化和存留过程，同时，了解颗粒物的化学物理特性能指导如何降低颗粒物。利用采样膜收集颗粒物进行分析是目前颗粒物离线分析的主要手段之一。发动机尾气中含有大量水蒸气，直接采集时尾气遇冷容易凝结影响采样过程，现有技术中通常将尾气稀释后进行颗粒物收集，但这样会花费较多的时间；并且采样膜的固定和放置也影响采样效果。

为缩短采样时间并提高采样效果，研究一种能直接收集尾气颗粒物并且使用方便的采样装置，成为亟待解决的问题。

发明内容

本说明书提供一种颗粒物采样装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例，提供一种颗粒物采样装置，包括壳体、尾气通道、加热通道、圆柱状转接部分、加热器、热电偶、温控仪、第一垫片、第一转接件、采样膜盛放部件、采样膜压环、采样膜滤网薄片、第二转接件、第二垫片，其中所述壳体内设置有所述尾气通道以及在尾气通道周围设置的所述加热通道，所述加热通道内设置有加热器，壳体在尾气通道的出口处设置有圆柱状转接部分，在圆柱状转接部分的接口处设置有所述第一垫片；所述热电偶通过打孔安装在所述尾气通道出口处，所述温控仪与所述热电偶和所述加热器信号连接；所述第一转接件为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底一端与所述圆柱柱面一体化连接，在圆柱柱面的壳体外侧对称加工有两个第一凸台，所述第一凸台的凸出方向与第一转接件的轴线垂直，所述圆台柱面的台顶一端与所述圆柱状转接部分通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接；所述采样膜盛放部件，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件的内侧面预留有一豁口，所述采样膜滤网薄片设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片上，所述采样膜压环上有凸起部分与所述豁口配合，所述采样膜压环通过所述豁口将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片上，在凹形结构的顶部对称加工有两个第二凸台，所述第二凸台的凸出方向与所述采样膜盛放部件的轴线平行；所述第二转接件为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件的第一柱面与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接，在第二转接件的第一柱面与所述采样膜盛放部件的接口处设置有所述第二垫片。

可选地，所述第一转接件的壳体后侧的内直径小于所述采样膜盛放部件底部的圆环状结构的内直径。

可选地，所述尾气通道为直线通道，所述尾气通道的气体出口温度在40℃到60℃之间。

可选地，所述加热器为加热管，加热管插入加热通道内。

可选地，所述第一转接件的圆台柱面的外侧加工有螺纹，所述圆柱状转接部分的内侧加工有螺纹，所述第一转接件与所述圆柱状转接部分通过螺纹连接。

可选地，所述第一转接件的圆柱柱面的外侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件的凹形内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件与所述第一转接件通过螺纹连接。

可选地，所述采样膜盛放部件的凹形外侧加工有螺纹，所述第二转接件的第一柱面内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件通过螺纹与所述第二转接件连接。

可选地，所述第一转接件壳体前侧的圆台柱面，其圆台台顶一端直径为圆台台底一端直径的三分之二。

本说明书实施例的有益效果如下：

本说明书实施例，提供一种颗粒物采样装置，所述采样装置，通过在尾气通道周围设置加热通道，来维持尾气温度，防止尾气遇冷凝结，从而影响颗粒物采样效果；通过该采样膜盛放部件与第一转接部件的配合使用，使得采样过程中尾气全部通过采样膜，通过结构的改进，提升了采样效果，该盛放部件使得采样膜放置稳定并且易于分离和更换；通过加热通道、第一转接件、第二转接件以及采样膜盛放部件的配合使用，实现了对尾气颗粒物的直接采集，且该采样装置各段可拆卸连接，便于使用安装，大大缩短采样时间，有效提高采样效率，具有显著的进步性。

本说明书实施例的创新点包括：

1、通过在壳体内的尾气通道周围设置加热通道，并和采样膜盛放部件配合进行颗粒物采样，解决了现有技术中尾气采集过程中遇冷凝结的问题，能够直接对尾气进行采样，缩短采样时间，是本说明书实施例的创新点之一。

2、所述采样膜盛放部件呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件的内侧面预留有一豁口，所述采样膜滤网薄片设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片上，所述采样膜压环上有凸起部分与所述豁口配合，所述采样膜压环通过所述豁口将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片上，通过膜压环、膜滤网薄片及膜盛放部件的配合，使得采样膜在采样过程中稳定放置，采样后与装置分离方便，更换简易，是本说明书实施例的创新点之一。

3、采用第一转接件连接壳体与采样膜盛放部件，通过第二转接件将采样膜盛放段进一步固定，通过第一转接件的圆台圆柱壳体结构与采样膜盛放结构的配合，使得尾气全部通过采样膜，从而实现了对尾气中颗粒物的宏观采样，提升了采样效果，是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的结构示意图；

图2为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的尾气通道部分的结构示意图；

图3为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的第一转接件的结构示意图，图3a为第一转接件的侧视图，图3b为第一转接件的剖视图；

图4为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的采样膜盛放部件的结构示意图，图4a为采样膜盛放部件的俯视图，图4b为采样膜盛放部件的侧面剖视图；

图5为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的第二转接件的结构示意图，图5a为第二转接件的侧视图，图5b为第二转接件的剖视图；

在图1-5中，1-壳体，2-尾气通道，3-加热通道，4-圆柱状转接部分，5-加热器，6-热电偶，7-温控仪，8-第一垫片，9-第一种转接件，10-采样膜盛放部件，11-采样膜压环，12-采样膜滤网薄片，13-第二转接件，14-第二垫片，15-第一凸台，16-豁口，17-第二凸台。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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付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。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现有技术中，对颗粒物的分析主要分为宏观特性分析及微观特性分析，前者主要使用较大的滤膜，如47mm滤膜进行采样，采集到足够多的颗粒物，然后进行成分及重量分析；后者则是利用特殊的薄膜，如TEM(透射电镜)载网支持膜，获取少量颗粒物，用于颗粒物微观结构的分析。为了将颗粒物采集到尺寸规格不一的膜上，通常分别使用两种不同的采样系统。部分研究中将TEM载网支持膜和滤膜前后放置同时采样，这样可能导致较差的采集效果，因为两者采集到足够多颗粒物所用的时间不一样。大部分采样工作通常将含有颗粒物的燃烧尾气稀释数倍防止水蒸气的凝结，这种方法需要耗费大量的时间，若能直接进行颗粒物的采样将会节省大量的时间。

本说明书实施例，设置加热通道来维持尾气温度，从而防止尾气中的水蒸气冷凝影响采样效果，由此节省了尾气稀释所消耗的时间。并且，本说明书实施例的采样膜盛放装置，便于用于宏观特性分析的采样膜的放置、固定、分离以及更换，采样膜盛放装置与加热段配合，进行颗粒物采样，实现了对尾气颗粒物直接进行采样分析，节省采样工作的整体时间，提升采样效果，所述装置有助于颗粒物的研究，从而对环境保护研究做出贡献。

本说明书实施例公开了一种颗粒物采样装置，以下进行详细说明。

图1为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的结构示意图。如图1所示，一种颗粒物采样装置，包括壳体1、尾气通道2、加热通道3、圆柱状转接部分4、加热器5、热电偶6、温控仪7、第一垫片8、第一转接件9、采样膜盛放部件10、采样膜压环11、采样膜滤网薄片12、第二转接件13、第二垫片14，其中

所述壳体1内设置有所述尾气通道2以及在尾气通道周围设置的所述加热通道3，所述加热通道3内设置有加热器5，壳体在尾气通道的出口处设置有圆柱状转接部分4，在圆柱状转接部分4的接口处设置有所述第一垫片8。

所述热电偶6通过打孔安装在所述尾气通道2出口处，所述温控仪7与所述热电偶6和所述加热器5信号连接。

壳体1中的加热通道3、加热器5、热电偶6、温控仪7，对尾气通道2的温度进行控制和维持，详细的结构在图2中示出。

图2为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的尾气通道部分的结构示意图。如图2所示，所述壳体1内设置有所述尾气通道2以及在尾气通道周围设置的所述加热通道3，所述加热通道3内设置有加热器5，通过所述加热通道3来提高所述尾气通道2的温度。

壳体1在尾气通道的出口处设置有圆柱状转接部分4，圆柱状转接部分用于与膜盛放部件转接。在圆柱状转接部分4的接口处设置有所述第一垫片8，第一垫片8用于密封接口，保证采样膜的采样效果。

所述热电偶6通过打孔安装在所述尾气通道2出口处，热电偶6用于获得被测尾气的温度，与温控仪信号连接，从而实现对尾气温度的控制，能够根据采样结果来调整气体的温度，以优化采样效果。所述温控仪7与所述热电偶6和所述加热器5信号连接。

尾气从尾气通道2的进气口进入所述采样装置，尾气通道的温度维持在预设温度值，尾气中的水蒸气经通道流动至采样膜处，避免遇冷凝结，从而能够实现直接采样，缩短采样时间，并获得良好的采样效果。

在一种实现方式中，所述尾气通道为直线通道，所述尾气通道的气体出口温度在40℃到60℃之间。温度的设定随采样过程的工况变化而变化，通常使出口气体温度在40到60℃之间。对于当量比为1的燃烧，其燃烧完全后水蒸汽在气体中的体积比约为7.5％，为防止水蒸气冷凝，尾气通道2出口处的气体温度约为41℃。

在一种实现方式中，所述加热器为加热管，加热管插入加热通道内，对尾气通道进行加热。

所述第一转接件9为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底一端与所述圆柱柱面一体化连接，在圆柱柱面的壳体外侧对称加工有两个第一凸台15，所述第一凸台15的凸出方向与第一转接件9的轴线垂直，所述圆台柱面的台顶一端与所述圆柱状转接部分4通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件10通过可拆卸方式连接。

该采样装置的第一转接件9的详细结构在图3中示出。

图3为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的第一转接件的结构示意图，图3a为第一转接件的侧视图，图3b为第一转接件的剖视图。如图3a、3b所示，所述第一转接件9为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底一端与所述圆柱柱面一体化连接。第一转接件的壳体前侧尺寸与圆柱状转接部分相适应，壳体后侧与采样膜盛放部件相配合，从而起到连接两个部件的作用。

在圆柱柱面的壳体外侧对称加工有两个第一凸台15，所述第一凸台15的凸出方向与第一转接件9的轴线垂直，第一凸台的设置便于在该采样装置使用过程中安装、拆卸所述第一转接件，凸出方向与轴线垂直，凸台为棱柱，便于加工和使用。

所述圆台柱面的台顶一端与所述圆柱状转接部分4通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件10通过可拆卸方式连接。所述第一转接件通过可拆卸方式连接前后部件，便于使用，方便采样膜的更换。

在一种实现方式中，所述第一转接件的壳体后侧的内直径小于所述采样膜盛放部件底部的圆环状结构的内直径。所述第一转接件的壳体后侧的内直径小于所述采样膜盛放部件底部的圆环状结构的内直径，使得尾气在经过该第一转接件后，全部通过位于采样膜盛放部件底部的采样膜，尽可能保证了尾气中颗粒物的充分采样，以获得更好的采样效果。

在一种实现方式中，所述第一转接件的圆台柱面的外侧加工有螺纹，所述圆柱状转接部分的内侧加工有螺纹，所述第一转接件与所述圆柱状转接部分通过螺纹连接。

在一种实现方式中，所述第一转接件的圆柱柱面的外侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件的凹形内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件与所述第一转接件通过螺纹连接。

在一种实现方式中，所述第一转接件壳体前侧的圆台柱面，其圆台台顶一端直径为圆台台底一端直径的三分之二。尾气经过该第一转接件，由于延气流方向上，第一转接件的截面积有增大趋势，气流的流速发生改变，在尾气到达采样膜时流速放缓，有利于颗粒物的采集。

所述采样膜盛放部件10，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件10的内侧面预留有一豁口16，所述采样膜滤网薄片12设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片12上，所述采样膜压环11上有凸起部分与所述豁口16配合，所述采样膜压环11通过所述豁口16将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片12上，在凹形结构的顶部对称加工有两个第二凸台17，所述第二凸台17的凸出方向与所述采样膜盛放部件10的轴线平行。

该采样装置的采样膜盛放部件10的详细结构在图4中示出。

图4为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的采样膜盛放部件的结构示意图，图4a为采样膜盛放部件的俯视图，图4b为采样膜盛放部件的侧面剖视图。如图4a、4b所示，所述采样膜盛放部件10，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件10的内侧面预留有一豁口16。

所述采样膜滤网薄片12设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片12上，所述采样膜压环11上有凸起部分与所述豁口16配合，所述采样膜压环11通过所述豁口16将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片12上。膜压环的凸起与所述豁口配合，通过膜压环压住采样膜，利用膜压环和滤网薄片托住和固定47mm膜(采样膜)，合理的尺寸设计使得气流全部通过47mm，减少了颗粒物采样的损失，加快了采样效率。

在凹形结构的顶部对称加工有两个第二凸台17，所述第二凸台17的凸出方向与所述采样膜盛放部件10的轴线平行。第二凸台便于该采样膜盛放部件的装卸，方便使用。

在一种实现方式中，所述采样膜盛放部件的凹形外侧加工有螺纹，所述第二转接件的第一柱面内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件通过螺纹与所述第二转接件连接。

所述第二转接件13为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件13的第一柱面与所述采样膜盛放部件10通过可拆卸方式连接，在第二转接件13的第一柱面与所述采样膜盛放部件10的接口处设置有所述第二垫片14。

该采样装置的第二转接件13的详细结构在图5中示出。

图5为本说明书实施例提供的一种颗粒物采样装置的第二转接件的结构示意图，图5a为第二转接件的侧视图，图5b为第二转接件的剖视图。如图5a、5b所示，所述第二转接件13为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件13的第一柱面与所述采样膜盛放部件10通过可拆卸方式连接，第二转接件用于与外部管路连接。

在第二转接件13的第一柱面与所述采样膜盛放部件10的接口处设置有所述第二垫片14。该第二垫片14用于密封接口，保证采样膜的采样效果。

本实施例中，提供一种颗粒物采样装置，通过提高尾气通道的温度，防止尾气遇冷凝结破坏采样结果，通过采样膜盛放部件固定采样膜，采用可拆卸的方式连接装置各部分，实现对尾气的直接采样，提高颗粒物采样效果。

综上所述，提供一种颗粒物采样装置，所述采样装置，通过设置加热通道来维持尾气通道的温度，防止尾气遇冷凝结；通过采样膜盛放部件与第一转接部件的配合使用，使得尾气全部通过采样膜，提升了采样效果；通过加热通道、第一转接件、第二转接件以及采样膜盛放部件的配合使用，实现了对尾气颗粒物的直接采集，且该采样装置各段可拆卸连接，便于使用安装，缩短采样时间，提高采样效率，具有显著的进步性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种颗粒物采样装置，其特征在于，包括壳体、尾气通道、加热通道、圆柱状转接部分、加热器、热电偶、温控仪、第一垫片、第一转接件、采样膜盛放部件、采样膜压环、采样膜滤网薄片、第二转接件、第二垫片，其中

所述壳体内设置有所述尾气通道以及在尾气通道周围设置的所述加热通道，所述加热通道内设置有加热器，壳体在尾气通道的出口处设置有圆柱状转接部分，在圆柱状转接部分的接口处设置有所述第一垫片；

所述热电偶通过打孔安装在所述尾气通道出口处，所述温控仪与所述热电偶和所述加热器信号连接；

所述第一转接件为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底一端与所述圆柱柱面一体化连接，在圆柱柱面的壳体外侧对称加工有两个第一凸台，所述第一凸台的凸出方向与第一转接件的轴线垂直，所述圆台柱面的台顶一端与所述圆柱状转接部分通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接；

所述采样膜盛放部件，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件的内侧面预留有一豁口，所述采样膜滤网薄片设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片上，所述采样膜压环上有凸起部分与所述豁口配合，所述采样膜压环通过所述豁口将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片上，在凹形结构的顶部对称加工有两个第二凸台，所述第二凸台的凸出方向与所述采样膜盛放部件的轴线平行；

所述第二转接件为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件的第一柱面与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接，在第二转接件的第一柱面与所述采样膜盛放部件的接口处设置有所述第二垫片。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一转接件的壳体后侧的内直径小于所述采样膜盛放部件底部的圆环状结构的内直径。

3.根据权利要求1-2所述的装置，其特征在于，所述尾气通道为直线通道，所述尾气通道的气体出口温度在40℃到60℃之间。

4.根据权利要求1-3所述的装置，其特征在于，所述加热器为加热管，加热管插入加热通道内。

5.根据权利要求1-4所述的装置，其特征在于，所述第一转接件的圆台柱面的外侧加工有螺纹，所述圆柱状转接部分的内侧加工有螺纹，所述第一转接件与所述圆柱状转接部分通过螺纹连接。

6.根据权利要求1-5所述的装置，其特征在于，所述第一转接件的圆柱柱面的外侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件的凹形内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件与所述第一转接件通过螺纹连接。

7.根据权利要求1-6所述的装置，其特征在于，所述采样膜盛放部件的凹形外侧加工有螺纹，所述第二转接件的第一柱面内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件通过螺纹与所述第二转接件连接。

8.根据权利要求1-7所述的装置，其特征在于，所述第一转接件壳体前侧的圆台柱面，其圆台台顶一端直径为圆台台底一端直径的三分之二。

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