CN113504164B - 一种鞘流器及气溶胶光度计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鞘流器及气溶胶光度计，包括撞击部和鞘流部；撞击部包括总进气口、第一出气口以及第二出气口，气溶胶经总进气口流入撞击部内后分为两路，一路气溶胶经第一出气口流出，另一路气溶胶经第二出气口流出；鞘流部包括样气管、鞘流进气口以及鞘流出气口，鞘流进气口与第一出气口连通，鞘流进气口与第一出气口之间的流路上设有过滤器和限流器，样气管与第二出气口连通。流入鞘流进气口内的气体经鞘流出气口流出，以对从样气管流出的气溶胶形成包裹，避免气溶胶进入光度计的检测腔内时发生弥散，保持检测腔内光学器件的洁净，提高气溶胶光度计的检测精度和可靠性。

Description

一种鞘流器及气溶胶光度计

技术领域

本发明涉及气溶胶检测技术领域，尤其涉及一种鞘流器及气溶胶光度计。

背景技术

气溶胶由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点，其大小为0.001-100微米，分散介质为气体。气溶胶在医学、环境科学、军事学方面都有很大的应用。

目前在口罩、熔喷布等滤材生产检测中，使用气溶胶颗粒来检测滤材的过滤效率，而气溶胶的质量浓度多用气溶胶光度计进行测定。气溶胶光度计是一种简单的光学测量系统，主要由红外激光器、气溶胶检测腔以及光电探测器组成，而气溶胶检测腔由气溶胶入射口、光室、出口组成。

气溶胶光度计利用红外激光器发射器发射红外光至气溶胶颗粒上，从而由红外光在气溶胶颗粒表面发生衍射，再由高效率反射镜，将衍射光反射汇集到光电探测器上，通过建立气溶胶质量浓度和光电探测器的光电信号之间的关系，可实现气溶胶质量浓度的实时检测。

气溶胶入射口为气溶胶光度计的关键结构，现有装置中，气溶胶经入射口进入气溶胶检测腔后会发生弥散，影响检测腔内光学器件的洁净，影响气溶胶光度计的检测精度和可靠性。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种鞘流器及气溶胶光度计，避免气溶胶进入光度计的检测腔内时发生弥散，保持检测腔内光学器件的洁净，提高气溶胶光度计的检测精度和可靠性。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供一种鞘流器，包括：

撞击部，其包括总进气口、第一出气口以及第二出气口，气溶胶经所述总进气口流入所述撞击部内后分为两路，一路气溶胶经所述第一出气口流出，另一路气溶胶经所述第二出气口流出；

鞘流部，其包括样气管、鞘流进气口以及鞘流出气口，所述鞘流进气口与所述第一出气口连通，所述样气管与所述第二出气口连通；

其中，流入所述鞘流进气口内的气体经所述鞘流出气口流出，以对从所述样气管流出的气溶胶形成包裹。

本申请一些实施例中，所述撞击部包括撞击座和分流座；

所述撞击座上设有所述总进气口、通气孔以及撞击壁，所述撞击壁正对所述总进气口；

所述分流座上设有所述第一出气口、所述第二出气口以及凹槽，所述凹槽环绕所述第二出气口设置，所述第一出气口与所述凹槽连通；

其中，经所述撞击壁撞击后的气溶胶经所述通气孔流入所述分流座后分为两路，一路气溶胶保持原有流动路径流入所述凹槽、并经所述第一出气口流出，另一路气溶胶偏离原有流动路径流入所述第二出气口。

本申请一些实施例中，所述撞击座内设有撞击椎体，所述撞击壁为形成于所述撞击椎体上部的圆锥面，所述圆锥面与所述总进气口的内周壁之间形成用于通气的环形流道。

本申请一些实施例中，所述通气孔环绕所述撞击椎体设置。

本申请一些实施例中，所述鞘流部包括连接座和鞘流座，所述连接座具有两端贯通的空腔，所述连接座的一端与所述撞击座连接，所述连接座的另一端与所述鞘流座连接，所述第二出气口与所述连接座的空腔连通；

所述鞘流座上设有所述鞘流进气口和所述鞘流出气口，所述样气管贯穿所述鞘流座，所述样气管的一端位于所述空腔内，所述样气管的另一端位于所述鞘流出气口内。

本申请一些实施例中，所述鞘流座的顶部设有压塞和压环，所述压塞与所述压环之间通过圆锥面密封连接，所述样气管贯穿所述压塞和所述压环，且所述样气管与所述压塞内的通孔为间隙配合，所述样气管与所述压环内的通孔为过盈配合；

所述鞘流座的顶部设有安装孔，所述压塞与所述安装孔密封连接。

本申请一些实施例中，所述鞘流出气口为具有一定长度的流道结构，所述样气管与所述鞘流出气口的内壁无接触，所述鞘流进气口与所述鞘流出气口的出气端口之间具有一定距离。

本申请一些实施例中，所述鞘流座的周壁上设有多个间隔分布的所述鞘流进气口。

本申请一些实施例中，所述第一出气口与所述鞘流进气口之间的流路上设有过滤器和限流器。

本发明还提供一种气溶胶光度计，包括红外激光器、气溶胶检测腔以及光电探测器，所述气溶胶检测腔的入射口处设有如上所述的鞘流器，所述鞘流出气口与所述入射口连通。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本申请所公开的鞘流器中，从第一出气口流出的一路气溶胶经管路流入鞘流进气口，再经鞘流出气口流出；从第二出气口流出的另一路气溶胶经样气管流出，流经鞘流出气口的气体包裹在从样气管流出的气溶胶的外围，以对从样气管流出的一路气溶胶形成包裹作用，两路汇集且形成包裹效果的气溶胶再流入气溶胶光度计的检测腔内，有效避免气溶胶在检测腔内发生弥散，保持检测腔内光学器件的洁净，提高气溶胶光度计的检测精度和可靠性。

在气溶胶光度计的入射口处安装该鞘流器即可避免气溶胶在检测腔内的弥散，气溶胶光度计本身无需结构变化，提高了鞘流器的适用性，应用成本低。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据实施例的鞘流器的爆炸图；

图2为根据实施例的鞘流器的剖视图；

图3为根据实施例的撞击座本体的结构示意图；

图4为根据实施例的撞击座本体的剖视图；

图5为根据实施例的分流座的结构示意图；

图6为根据实施例的分流座的剖视图；

图7为根据实施例的鞘流座的结构示意图；

图8为根据实施例的鞘流座的剖视图；

图9为根据实施例的压塞的结构示意图；

图10为根据实施例的压塞的剖视图；

图11为根据实施例的压环的结构示意图；

图12为根据实施例的压环的剖视图；

图13为根据实施例的限流器的剖视图。

附图标记：

100-撞击部；

110-撞击座，111-撞击座本体，1111-撞击椎体，1112-环形流道，1113-通气孔，1114-撞击壁，112-气溶胶入口部；

120-分流座，121-凹槽；

200-鞘流部；

210-鞘流座，211-第一穿孔，212-第二穿孔，213-第三穿孔，214-第四穿孔，215-压塞，2151-第一通孔，2152-第一圆锥面，216-压环，2161-第二通孔，2162-第二圆锥面，2163-密封圈，217-鞘流嘴，218-第一安装孔，219-安装板，2191-第二安装孔；

220-连接座，221-空腔；

300-样气管；

400-过滤器；

500-限流器，510-限流孔；

600-三通接头；

710-总进气口，720-第一出气口，721-出气嘴，730-第二出气口，740-鞘流进气口，741-鞘流进气嘴，750-鞘流出气口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

实施例一

本申请公开一种鞘流器，用于气溶胶光度计，鞘流器安装于气溶胶光度计的气溶胶入射口处。

参照图1和图2，该鞘流器包括撞击部100和鞘流部200。

撞击部100包括总进气口710、第一出气口720以及第二出气口730，气溶胶经总进气口710流入撞击部100内，在撞击部100的撞击作用下分为两路，一路气溶胶经第一出气口720流出，另一路气溶胶经第二出气口730流出。

鞘流部200包括样气管300、鞘流进气口740以及鞘流出气口750，鞘流进气口740与第一出气口720连通，样气管300与第二出气口730连通，鞘流进气口740与鞘流出气口750连通。

其中，流入鞘流进气口740内的气体经鞘流出气口750流出，以对从样气管300流出的气溶胶形成包裹。

也即，从第一出气口720流出的一路气溶胶（标记为Q1）经管路流入鞘流进气口740，再经鞘流出气口750流出；从第二出气口730流出的另一路气溶胶（标记为Q2）经样气管300流出，流经鞘流出气口750的气体包裹在从样气管300流出的气溶胶的外围，以对从样气管300流出的一路气溶胶形成包裹作用，两路汇集且形成包裹效果的气流再流入气溶胶光度计的检测腔内，有效避免气溶胶在检测腔内发生弥散，保持检测腔内光学器件的洁净，提高气溶胶光度计的检测精度和可靠性。

通过撞击部的筛选作用，可以获取到满足检测要求的一定粒径范围的气溶胶作为样气，有助于提高检测精度。

在气溶胶光度计的入射口处安装该鞘流器即可避免气溶胶在检测腔内的弥散，气溶胶光度计本身无需结构变化，提高了鞘流器的适用性，应用成本低。

本申请一些实施例中，撞击部100包括撞击座110和分流座120。

撞击座110上设有总进气口710、通气孔1113以及撞击壁1114，撞击壁1114正对总进气口710。

分流座120的结构示意图参照图5和图6，其上设有第一出气口720、第二出气口730以及凹槽121，凹槽121环绕第二出气口730设置，第一出气口720与凹槽121连通。第一出气口720上安装出气嘴721，以便与管路连接。

经撞击壁1114撞击后的气溶胶经通气孔1113流入分流座120后分为两路，一路气溶胶保持原有流动路径流入凹槽121、并经第一出气口720流出，另一路气溶胶偏离原有流动路径流入第二出气口730。

也即，从总进气口710流入的气溶胶（标记为Q）直接撞击到撞击壁1114上，撞击后的气溶胶流路发生偏转，经通气孔1113流入分流座120内，气溶胶在分流座120内流动的过程中，在惯性作用下，粒径较大的气溶胶（Q1，图2中虚线箭头所示）保持原有流动路径流入凹槽121、并经第一出气口720流出，粒径较小的气溶胶（Q2，图2中实线箭头所示）偏离原有流动路径流入第二出气口730。

这样，最终流入鞘流出气口750的为粒径较大的气体，而流入样气管300的为粒径较小的气溶胶，粒径较大的气体对粒径较小的气溶胶形成包裹作用，避免粒径较小的气溶胶在光度计的检测腔内发生弥散。

该鞘流器对粒径大小范围不同的气溶胶进行分流，不仅能够形成包裹作用以避免弥散，还能够有效避免大颗粒气溶胶堵塞样气管，有助于进一步提高光度计的稳定性和准确性。

通过合理设置撞击壁1114的结构，可以实现对不同大小颗粒的气溶胶进行分流。

本申请一些实施例中，撞击座110包括撞击座本体111和气溶胶入口部112。

气溶胶入口部112与撞击座本体111固定连接，气溶胶入口部112上设有总进气口710。

撞击座本体111的结构示意图参照图3和图4，其内设有撞击椎体1111，撞击壁1114为形成于撞击椎体1111上部的圆锥面，撞击椎体1111的轴线与总进气口710的轴线共轴。

圆锥面与总进气口710的内周壁之间形成用于通气的环形流道1112，使总进气口710内的气流经撞击壁1114后能够均匀地分布于环形流道1112内，进而均匀地流入分流座120内，提高下一步分流的均匀性效果。

本申请一些实施例中，通气口1113环绕撞击椎体1111设置，本例中，通气口1113具有三个，三个通气口1113环绕撞击椎体1111均匀分布，进一步提高气溶胶的流动均匀性。

本申请一些实施例中，参照图2，鞘流部200包括连接座220和鞘流座210。

连接座220为一中空圆筒状结构，其具有两端贯通的空腔221，连接座220的一端与撞击座110固定连接，连接座220的另一端与鞘流座210固定连接，第二出气口730与连接座的空腔221连通。

鞘流座210的结构示意图参照图7和图8，其上设有鞘流进气口740和鞘流出气口750，鞘流进气口740与鞘流出气口750连通。鞘流进气口740上设有鞘流进气嘴741，以便与管路连接。

鞘流座210内设有供样气管300穿入的穿孔，穿孔的一端为鞘流出气口750，穿孔的另一端与连接座的空腔221连通，鞘流进气口740与穿孔连通。

样气管300贯穿鞘流座210，也即样气管300贯穿穿孔，样气管300的一端位于空腔221内，样气管300的另一端位于鞘流出气口750内。

一路气体（Q1）由鞘流进气口740流入穿孔内、再向鞘流出气口750的方向流动，另一路气溶胶（Q2）由第二出气口730流入空腔221内、再经样气管300流出，由于样气管300位于鞘流出气口750的内部，使得两路气体汇集后形成Q1路气体包裹Q2路气溶胶的效果。

样气管300的轴线与第二出气口730的轴线共轴，利于气体流动的顺畅性。

连接座220的设置，一方面便于实现鞘流器的分体式安装；另一方面，由于第二出气口730的直径大于样气管300的直径，空腔221对从第二出气口730流出的气溶胶起到缓冲作用。

本申请一些实施例中，鞘流座210的顶部设有压塞215和压环216，压塞215的结构示意图参照图9和图10，压环216的结构示意图参照图11和图12。

压塞215与压环216之间通过圆锥面密封连接，具体的，压塞215内设有贯通的第一通孔2151，第一通孔2151的底部的内周壁具有第一圆锥面2152；压环216内设有贯通的第二通孔2161，压环216的外周壁具有第二圆锥面2162。第一圆锥面2152与第二圆锥面2162过盈配合实现压塞215与压环216之间的密封固定连接。

样气管300贯穿压塞215和压环216，也即，样气管300贯穿第一通孔2151和第二通孔2161，且样气管300与第一通孔2151为间隙配合，样气管300与第二通孔2161为过盈配合。

鞘流座210的顶部设有安装孔（记为第一安装孔218），第一安装孔218实则为穿孔的上半部分的一段，压塞215密封固定设于第一安装孔218内，以将空腔221与鞘流出气口750隔开，也即将Q1路气体与Q2路气溶胶隔开，实现较为可靠的分流效果。

压塞215与压环216的设计结构，还能够实现样气管300的轴向调节，需要样气管300轴向移动时，松开压塞215与压环216之间的连接即可。

压环216与第一安装孔218的底面之间设有密封圈2163，进一步提高样气与鞘流的分隔效果。

本申请一些实施例中，穿孔为四段式结构，由上至下分别记为第一穿孔211、第二穿孔212、第三穿孔213以及第四穿孔214。

第一穿孔211即为第一安装孔218。

第二穿孔212与样气管300过盈配合，进一步提高样气与鞘流的分隔效果。

第三穿孔213的直径小于第四穿孔214的直径，第四穿孔214内固定设有鞘流嘴217，鞘流嘴217内设有第五穿孔（未标示），第五穿孔与第三穿孔213的直径相同，第三穿孔213和第五穿孔共同构成鞘流出气口750，也即，鞘流出气口750为具有一定长度的流道结构。

样气管300依次贯穿第一通孔2151、第二通孔2161、第二穿孔212、第三穿孔213以及第五穿孔，样气管300的进气口端伸入空腔221内，样气管300的出气口端位于第五穿孔内，样气管300与第三穿孔213和第五穿孔的内壁无接触，也即样气管300与鞘流出气口750的内壁无接触，样气管300与鞘流出气口750之间的间隙供Q1路气体流通、并从鞘流出气口750的末端出口流出。

鞘流进气口740与第三穿孔213连通，鞘流进气口740与鞘流出气口750的出气端口（也即第五穿孔的末端）之间具有一定距离。

由鞘流进气口740流入鞘流出气口750内的Q1路气体在向鞘流出气口750的出气口端流动的过程中，将沿着样气管300的外周流动，气流中部受样气管300的阻挡，使得从鞘流出气口750流出的Q1路气体实则为空心的气流柱形态，而空心处流通的是从样气管300流出的Q2路气溶胶，从而形成Q1路气体包裹Q2路气溶胶的效果，包裹效果更好。

本申请一些实施例中，鞘流座210的周壁上设有多个间隔分布的鞘流进气口740，有助于提高Q1路气体在鞘流出气口750内的均匀分布，提高包裹效果。

本申请一些实施例中，鞘流座210的底部设有安装板219，安装板219上设有第二安装孔2191，用于与光度计的气溶胶入射口进行固定连接。

本申请一些实施例中，参照图1和图2，第一出气口720与鞘流进气口740之间的流路上设有过滤器400和限流器500，过滤器400设于限流器500的上游，过滤器400对Q1路气体起到过滤作用，以得到洁净气体，利用洁净气体对Q2路气溶胶形成包裹。

限流器500的结构示意图参照图13，限流器500内设有限流孔510，过滤后的洁净气体经限流孔510限流后流入鞘流进气口740。

限流器500的设置，可以实现Q1路鞘流与Q2路样气的比例，便于气溶胶光度计的称重校准。通过更换不同孔径的限流器，可以实现不同流量比例的调节。

当鞘流进气口740具有多个时，以两个为例，则限流器500与鞘流进气口740之间设有三通接头600，实现分流。

实施例二

本实施例公开一种气溶胶光度计，包括红外激光器、气溶胶检测腔以及光电探测器。气溶胶检测腔的入射口处设有实施例一所公开的鞘流器，鞘流出气口与入射口连通。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种鞘流器，其特征在于，包括：

撞击部，其包括总进气口、第一出气口以及第二出气口，气溶胶经所述总进气口流入所述撞击部内后分为两路，一路气溶胶经所述第一出气口流出，另一路气溶胶经所述第二出气口流出；

鞘流部，其包括样气管、鞘流进气口以及鞘流出气口，所述鞘流进气口与所述第一出气口连通，所述鞘流进气口与所述第一出气口之间的流路上设有过滤器和限流器，所述样气管与所述第二出气口连通；

其中，流入所述鞘流进气口内的气体经所述鞘流出气口流出，以对从所述样气管流出的气溶胶形成包裹；

所述撞击部包括撞击座和分流座；

所述撞击座上设有所述总进气口、通气孔以及撞击壁，所述撞击壁正对所述总进气口；

所述分流座上设有所述第一出气口、所述第二出气口以及凹槽，所述凹槽环绕所述第二出气口设置，所述第一出气口与所述凹槽连通；

其中，经所述撞击壁撞击后的气溶胶经所述通气孔流入所述分流座后分为两路，一路气溶胶保持原有流动路径流入所述凹槽、并经所述第一出气口流出，另一路气溶胶偏离原有流动路径流入所述第二出气口。

2.根据权利要求1所述的鞘流器，其特征在于，

所述撞击座内设有撞击椎体，所述撞击壁为形成于所述撞击椎体上部的圆锥面，所述圆锥面与所述总进气口的内周壁之间形成用于通气的环形流道。

3.根据权利要求2所述的鞘流器，其特征在于，

所述通气孔环绕所述撞击椎体设置。

4.根据权利要求1所述的鞘流器，其特征在于，

所述鞘流部包括连接座和鞘流座，所述连接座具有两端贯通的空腔，所述连接座的一端与所述撞击部连接，所述连接座的另一端与所述鞘流座连接，所述第二出气口与所述连接座的空腔连通；

所述鞘流座上设有所述鞘流进气口和所述鞘流出气口，所述样气管贯穿所述鞘流座，所述样气管的一端位于所述空腔内，所述样气管的另一端位于所述鞘流出气口内。

5.根据权利要求4所述的鞘流器，其特征在于，

所述鞘流座的顶部设有压塞和压环，所述压塞与所述压环之间通过圆锥面密封连接，所述样气管贯穿所述压塞和所述压环，且所述样气管与所述压塞内的通孔为间隙配合，所述样气管与所述压环内的通孔为过盈配合；

所述鞘流座的顶部设有安装孔，所述压塞与所述安装孔密封连接。

6.根据权利要求4所述的鞘流器，其特征在于，

所述鞘流出气口为具有一定长度的流道结构，所述样气管与所述鞘流出气口的内壁无接触，所述鞘流进气口与所述鞘流出气口的出气端口之间具有一定距离。

7.根据权利要求6所述的鞘流器，其特征在于，

所述鞘流座的周壁上设有多个间隔分布的所述鞘流进气口。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的鞘流器，其特征在于，

所述鞘流进气口处设有鞘流进气嘴。

9.一种气溶胶光度计，包括红外激光器、气溶胶检测腔以及光电探测器，其特征在于，所述气溶胶检测腔的入射口处设有如权利要求1至8中任一项所述的鞘流器，所述鞘流出气口与所述入射口连通。

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