CN113996253A - 一种气溶胶发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气溶胶发生器，包括具有中空腔体的发尘塔、设置在发尘塔的顶部的喷嘴，喷嘴位于发尘塔的中空腔体内，喷嘴上设置有进液通道和第一进气口，发尘塔的下部设置有第二进气口，气溶胶发生器还包括液体输入装置和气体输入装置，液体输入装置与进液通道连通，气体输入装置包括并联设置的第一气体管路和第二气体管路，第一气体管路与第一进气口连通，第二气体管路与第二进气口连通，气体输入装置还包括顺序设置在第二气体管路上的加热器和静电中和器，静电中和器靠近第二进气口，发尘塔的底部设置有气溶胶出口。该气溶胶发生器可生成不同浓度的多分散固态气溶胶，从而满足空气过滤器效率测试对气溶胶的要求。

Description

一种气溶胶发生器

技术领域

本发明涉及空气过滤和净化技术领域，具体涉及一种气溶胶发生器。

背景技术

随着国内外对净化洁净领域的重视，也提高了各种过滤器和过滤材质的检测要求，过滤器和过滤材质的检测大部分都以大气作为尘源。但是由于大气尘是不稳定的，大气尘的浓度和粒径分布等重要参数随时随地变化，造成空气过滤器效率测试结果的不确定性和试验的不可重复性。在空气过滤器效率测试中，为了减小空气过滤器效率测试中的误差，常用粒径分布确定的稳定的人工气溶胶来代替大气尘作为试验尘源。ANSI/ASHRAE52.2-2007《一般通风用空气净化装置计径效率方法》、GB/T 14295-2008《空气过滤器》和JG/T294-2010《空气净化器污染物净化性能测定》中均规定了对气溶胶尘源的要求。因此，设计一种气溶胶发生器以产生粒径分布稳定的人工气溶胶在空气过滤器效率测试中是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的问题提供一种气溶胶发生器，该气溶胶发生器可生成不同浓度的多分散固态气溶胶，从而满足空气过滤器效率测试对气溶胶的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种气溶胶发生器，包括具有中空腔体的发尘塔、设置在所述发尘塔的顶部的喷嘴，所述喷嘴位于所述发尘塔的中空腔体内，所述喷嘴上设置有进液通道和第一进气口，所述发尘塔的下部设置有第二进气口，所述气溶胶发生器还包括液体输入装置和气体输入装置，所述液体输入装置与所述进液通道连通，所述气体输入装置包括并联设置的第一气体管路和第二气体管路，所述第一气体管路与所述第一进气口连通，所述第二气体管路与所述第二进气口连通，所述气体输入装置还包括顺序设置在所述第二气体管路上的加热器和静电中和器，所述静电中和器靠近所述第二进气口，所述发尘塔的底部设置有气溶胶出口。

优选地，所述气体输入装置还包括调压阀，所述调压阀具有进口和出口，所述第一气体管路和所述第二气体管路并联设置在所述调压阀的出口处。

优选地，所述气体输入装置还包括设置在所述第一气体管路上的雾化空气流量计，通过雾化空气流量计调节进入喷嘴的气体的流量，从而调节发雾浓度。

优选地，所述气体输入装置还包括设置在所述第二气体管路上的干燥空气流量计，所述干燥空气流量计设置在所述加热器和所述静电中和器之间，通过干燥空气流量计调节进入发尘塔的中空腔体内的干燥气体的流量，从而调节发雾浓度。

优选地，所述液体输入装置包括设置在所述发尘塔一侧用于储存液体溶液的储液罐、连接在所述储液罐和所述进液通道之间的液体管路和设置在所述液体管路上以将所述储液罐中的液体泵送到所述喷嘴的蠕动泵。

优选地，所述喷嘴包括阀体，所述阀体内设置有进气腔，所述喷嘴还包括设置在所述阀体上方的进液嘴和设置在所述阀体下方的出液嘴，所述进液通道设置在所述进液嘴内，所述出液嘴内分别设置有相互隔绝的出液通道和出气通道，所述喷嘴还包括设置在所述出液嘴下方的挡盖，所述挡盖内设置有气体加速腔，所述气体加速腔至少具有一自上向下逐渐收缩的锥形结构，所述进液通道与所述出液通道连通，所述第一进气口设置在所述阀体上并与所述进气腔连通，所述挡盖上设置有与所述气体加速腔相连通的出气口，所述出气口自所述气体加速腔锥形结构的小端向下延伸到所述挡盖外部，所述进气腔与所述出气通道连通，所述出气通道与所述气体加速腔连通，所述出液通道向下延伸到所述出气口内，且所述出液通道的下端面高于所述出气口的下端面。

进一步地，所述喷嘴还包括设置在所述出液嘴和所述阀体之间的隔板，所述隔板上设置有使所述进气腔中的气流均匀进入所述出气通道的多个匀气孔。

优选地，所述气溶胶发生器还包括控制器，所述气体输入装置还包括调压阀、设置在所述第一气体管路上的雾化空气流量计和设置在所述第二气体管路上的干燥空气流量计，所述液体输入装置包括泵送液体到所述喷嘴的蠕动泵，所述调压阀、所述加热器、所述静电中和器、所述雾化空气流量计、所述干燥空气流量计和所述蠕动泵均与所述控制器电性连接。

进一步地，所述气溶胶发生器还包括控制箱体，所述控制器和所述加热器均设置在所述控制箱体内，所述调压阀、所述雾化空气流量计、所述干燥空气流量计和所述蠕动泵均设置在所述控制箱体上，且位于所述控制箱体的外部。

更进一步地，所述气溶胶发生器还包括设置在所述控制箱体上的操控屏，所述操控屏位于所述控制箱体的外部，所述操控屏与所述控制器电性连接。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的气溶胶发生器能够使洁净的压缩气体进入喷嘴，并在喷嘴的出气口处产生负压腔室，将液体输入装置提供的液态介质输送到喷嘴内，在喷嘴出气口处产生细小雾粒高速喷出，喷出的雾粒在发尘塔内由高处落下，发尘塔的底部输入有加热后的洁净空气，并由下向上反吹，起到除水干燥作用，形成稳定可控的多分散大颗粒固态气溶胶，从发尘塔底部的气溶胶出口流出，供检测仪器采样分析测试。该气溶胶发生器产生的多分散大颗粒固态气溶胶不会对检测仪器和过滤器造成影响，同时可防止出现气体倒流现象。

附图说明

图1为本实施例的气溶胶发生器的发尘塔的结构示意图；

图2为本实施例的气溶胶发生器的控制箱体（包括安装在控制箱体上的调压阀、雾化空气流量计、干燥空气流量计和蠕动泵）的立体示意图；

图3为本实施例的气溶胶发生器的控制箱体（包括安装在控制箱体上的调压阀、雾化空气流量计、干燥空气流量计和蠕动泵）的前视示意图；

图4为本实施例的气溶胶发生器的控制箱体（包括安装在控制箱体上的调压阀、雾化空气流量计、干燥空气流量计和蠕动泵）的后视示意图；

图5为本实施例的气溶胶发生器的控制箱体（包括安装在控制箱体上的调压阀、雾化空气流量计、干燥空气流量计和蠕动泵）的侧视示意图；

图6为本实施例的气溶胶发生器的喷嘴的立体示意图；

图7为本实施例的气溶胶发生器的喷嘴的正视示意图；

图8为图7中沿A-A线的剖视示意图；

图9为图8中A处局部放大图；

图10为本实施例的气溶胶发生器的喷嘴的分解示意图；

图11为本实施例的气溶胶发生器的工作原理示意图。

其中：1、发尘塔；11、气溶胶出口；12、第二进气口；

2、喷嘴；21、进液嘴；211、进液通道；212、斜面；22、阀体；221、进气腔；222、第一进气口；23、出液嘴；231、出液通道；231a、第一段；231b、第二段；231c、过渡段；232、平面；233a、环槽；233b、通气孔；24、挡盖；241、气体加速腔；242、出气口；25、隔板；251、匀气孔；26、连接螺母；

31、储液罐；32、蠕动泵；33、液体管路；

41、主气管路；42、第一气体管路；43、第二气体管路；44、调压阀；45、加热器；46、静电中和器；47、雾化空气流量计；48、干燥空气流量计；49、三通接头；

5、控制器；6、控制箱体；7、控制屏。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，更清楚地了解本发明的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。除此，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图11所示，本发明的气溶胶发生器包括发尘塔1、喷嘴2、液体输入装置和气体输入装置。

如图1所示，发尘塔1具有中空腔体，喷嘴2设置在发尘塔1的顶部，其位于发尘塔1的中空腔体内，发尘塔1的底部设置有气溶胶出口11。

如图6~图10所示，喷嘴2包括进液嘴21、阀体22、出液嘴23和挡盖24。

进液嘴21设置在阀体22的上方，进液嘴21的下部伸入阀体22内。出液嘴23设置在阀体22的下方，出液嘴23的上部伸入阀体22内。

进液嘴21内设置有进液通道211，出液嘴23内设置有出液通道231，进液嘴21的下部和出液嘴23的上部硬密封连接，从而使得进液通道211和出液通道231相连通。

具体的，进液嘴21的下部设置有斜面212，出液嘴23的上端面为与进液嘴21的斜面212相抵设配合的平面232。通过斜面212与平面232的抵设配合实现进液嘴21和出液嘴23的硬密封连接，以防止液体经进液通道211进入出液通道231时发生泄漏。

或者，出液嘴23的上部设置有斜面，进液嘴21的下端面为与出液嘴23的斜面相抵设配合的平面亦可。

出液通道231包括位于上方的第一段231a、位于下方的第二段231b和连接在第一段231a和第二段231b之间的过渡段231c。过渡段231c呈锥形结构，从上向下直径逐渐减小，其小端与第二段231b顺序相接，大端与第一段231a顺序相接。第一段231a与进液通道211连通，第一段231a的长度远大于第二段231b的长度，第二段231b的直径远小于第一段231a的直径。液体在出液通道231内顺序经第一段231a和过渡段231c汇聚到第二段231b中，由于第二段231b的直径较小，使得位于第二段231b的液体的流速降低，在第二段231b的出口处可以产生液滴悬挂在出口位置处。

阀体22内设置有进气腔221，阀体1上还设置有与进气腔221相连通的第一进气口222。本实施例中，进气腔221的横截面呈圆环形结构。

出液嘴23内还设置有出气通道，出气通道与出液通道231相互隔绝，出气通道与进气腔221相连通。

本实施例中，出液通道231位于出液嘴23的中部，出气通道包括环槽233a和多个通气孔233b，环槽233a环设在出液通道231的外侧周部，各个通气孔233b均设置在环槽233a的底部，并自环槽233a的底部向下贯穿出液嘴23的端面。多个通气孔233b沿环槽233a均布设置。

优选环槽233a的中心轴线和进气腔221的圆环形结构的中心轴线沿同一直线方向延伸。

喷嘴还包括隔板25，隔板25设置在出液嘴23的出气通道和阀体22的进气腔221之间，隔板25上设置有贯穿隔板25的上下两端面的多个匀气孔251。进入阀体22的进气腔221内的气体可通过设置在隔板25上的匀气孔251进行分流，之后均匀进入出液嘴23的出气通道内。

本实施例中，隔板25采用红钢纸制成，多个匀气孔251沿以环槽233a的中心为圆心的同一圆周方向间隔均布设置。

匀气孔251的直径不大于通气孔233b的直径。匀气孔251的数量大于通气孔233b的数量。这样可使经匀气孔251进入出气通道内的气流分布得更加均匀。

挡盖24设置在出液嘴23的下方。挡盖24内设置有气体加速腔241，气体加速腔241至少具有一自上向下逐渐收缩的锥形结构。挡盖24上设置有与气体加速腔241相连通的出气口242，出气口242自气体加速腔241锥形结构的小端向下延伸到挡盖24的外部。

出液嘴23的各通气孔233b的下端均与气体加速腔241相连通，出液通道231的第二段231b向下延伸到出气口242内，出液嘴23位于出气口242内的外侧壁和出气口242的内侧壁之间具有间隙，进入气体加速腔241的高压气体加速后可流入该间隙内。出液通道231的下端面高于出气口242的下端面。

喷嘴还包括连接螺母26，连接螺母26用于连接出液嘴23和挡盖24，本实施例中，挡盖24设置在出液嘴23和连接螺母26之间，连接螺母26与出液嘴23通过螺纹连接。

通过调节连接螺母26与出液嘴23之间的螺纹的旋紧程度，可调节挡盖24在出液嘴23下方的位置，从而调节出液通道231的下端面与出气口242的下端面之间的距离，进而可调节在出气口242内产生的水雾状气溶胶的浓度及流量。

本实施例中，优选进液通道211的中心轴线、出液通道231的中心轴线、气体加速腔241的中心轴线与出气口242的中心轴线沿同一直线方向延伸。

如图11所示，液体输入装置包括储液罐31、蠕动泵32和液体管路33。储液罐31设置在发尘塔1的一侧，储液罐31用于储存液体溶液，液体溶液可采用氯化钾溶液、氯化钠溶液，也可采用PAO油等。液体管路33连接在储液罐31和喷嘴2上进液通道211之间。蠕动泵32设置在液体管路33上，以将储液罐31中的液体泵送到喷嘴2的进液通道211内。

如图11所示，气体输入装置包括主气管路41、第一气体管路42和第二气体管路43，第一气体管路42和第二气体管路43并联设置，第一气体管路42和第二气体管路43均与主气管路41串联连接。发尘塔1的下部设置有第二进气口12，第一气体管路41与第一进气口222连通，第二气体管路42与第二进气口12连通。

气体输入装置还包括调压阀44、加热器45、静电中和器46、雾化空气流量计47和干燥空气流量计48。

调压阀44设置在主气管路41上，调压阀44具有进口和出口，调压阀44出口处的主气管路41连接在三通接头49的一个插接头上，第一气体管路42和第二气体管路43分别连接在三通接头49的另外两个插接头上。

雾化空气流量计47设置在第一气体管路41上，雾化空气流量计47用于调节经第一进气口222进入喷嘴2内的气体流量，从而调节发雾浓度。

加热器45、干燥空气流量计48和静电中和器46顺序设置在第二气体管路43上，静电中和器46靠近发尘塔1上的第二进气口12。

加热器45用于将从第二进气口12进入发尘塔1内的微高压气体加热，以去除进入发尘塔1内的微高压气体中的水分而形成干燥气体，该干燥气体与喷嘴2产生的水雾状的气溶胶混合形成多分散大颗粒固态气溶胶。

静电中和器46用于中和从第二进气口12进入发尘塔1内的微高压气体中的多余的电荷。

干燥空气流量计48用于调节从第二进气口12进入发尘塔1内的干燥气体的流量，从而调节发雾浓度。

气溶胶发生器还包括控制器5，调压阀44、加热器45、静电中和器46、雾化空气流量计47、干燥空气流量计48和蠕动泵32均与控制器5电性连接。

如图2~图5所示，气溶胶发生器还包括控制箱体6，控制器5和加热器45均设置在控制箱体6内，调压阀44、雾化空气流量计47、干燥空气流量计48和蠕动泵32均设置在控制箱体6上，且位于控制箱体6的外部。雾化空气流量计47、干燥空气流量计48和蠕动泵32均位于控制箱体6的前部，便于人观察，调压阀44位于控制箱体6的后部。

气溶胶发生器还包括设置在控制箱体6上的操控屏7，操控屏7位于控制箱体6的外部，操控屏7与控制器5电性连接。优选操控屏7设置在控制箱体6的前部，便于操作。

操控屏7可控制蠕动泵32的转速与转向，可设定加热器45的加热温度，可实时查看系统各项参数情况。

该气溶胶发生器的工作原理如下：

控制器5控制蠕动泵32启动，将储液罐31内的发雾介质输送至发尘塔1的顶部，并进入到位于发尘塔1的喷嘴2的进液通道211内。

发雾介质流出进液通道211进入出液嘴23的出液通道231内，在出液通道231内顺序经第一段231a和过渡段231c汇聚到第二段231b内，并以较低的流速流动。

经过冷干过滤处理后的微高压气体进入主气管路41后，经调压阀44的进口进入调压阀44，通过调压阀44调节压力后由调压阀44的出口流出，进入三通接头49，通过三通接头49分为两路分别进入第一气体管路42和第二气体管路43。

位于第一气体管路42中的气体经雾化空气流量计47调节流量后从位于喷嘴2的阀体22上的第一进气口222进入进气腔221，被隔板25上的匀气孔251均匀分流后进入出液嘴23的出气通道内，经出气通道的通气孔233b进入挡盖24的气体加速腔241内，微高压气体在气体加速腔241内被气体加速腔241的锥形结构阻挡而收缩，使微高压气体的流速加快，加速后得微高压气体从出气口242的内侧壁和出液嘴23伸入出气口242内的外侧壁之间的间隙内喷出，并在出液通道231的下端面处产生负压，从而将聚集在出液通道231的下端面处的液体吸出，被吸出的液体被高速压缩空气打散即形成含水雾状的气溶胶，从喷嘴2的出气口242喷出至发尘塔1的中空腔体内均匀落下。

位于第二气体管路43中的气体首先通过加热器45加热干燥，经干燥空气流量计47调节流量后进入静电中和器46中中和多余电荷后，经发尘塔1上的第二进气口12进入发尘塔1的中空腔体内，并由下向上流动。

含水雾状的气溶胶在发尘塔1的中空腔体内均匀下落过程中与由下向上流动的干燥气体混合后去除了水雾状的气溶胶中的水分，形成多分散大颗粒固态气溶胶，从发尘塔1的底部的气溶胶出口11中流出，然后被测试设备采样。

该气溶胶发生器可对所需发雾进行高浓度与低浓度的连续性调节，通过控制调压阀44的进气压力、第一进气管路42和第二进气管路43中的进气流量，稳定地产生0.3um-10um范围内的固态气溶胶，能够使不同粒径的气溶胶保持较好的一致性，不会对待测仪器或高效过滤器造成影响，同时可防止气体与液体倒流现象。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种气溶胶发生器，其特征在于：包括具有中空腔体的发尘塔、设置在所述发尘塔的顶部的喷嘴，所述喷嘴位于所述发尘塔的中空腔体内，所述喷嘴上设置有进液通道和第一进气口，所述发尘塔的下部设置有第二进气口，所述气溶胶发生器还包括液体输入装置和气体输入装置，所述液体输入装置与所述进液通道连通，所述气体输入装置包括并联设置的第一气体管路和第二气体管路，所述第一气体管路与所述第一进气口连通，所述第二气体管路与所述第二进气口连通，所述气体输入装置还包括顺序设置在所述第二气体管路上的加热器和静电中和器，所述静电中和器靠近所述第二进气口，所述发尘塔的底部设置有气溶胶出口。

2.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述气体输入装置还包括调压阀，所述调压阀具有进口和出口，所述第一气体管路和所述第二气体管路并联设置在所述调压阀的出口处。

3.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述气体输入装置还包括设置在所述第一气体管路上的雾化空气流量计。

4.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述气体输入装置还包括设置在所述第二气体管路上的干燥空气流量计，所述干燥空气流量计设置在所述加热器和所述静电中和器之间。

5.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述液体输入装置包括设置在所述发尘塔一侧用于储存液体溶液的储液罐、连接在所述储液罐和所述进液通道之间的液体管路和设置在所述液体管路上以将所述储液罐中的液体泵送到所述喷嘴的蠕动泵。

6.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述喷嘴包括阀体，所述阀体内设置有进气腔，所述喷嘴还包括设置在所述阀体上方的进液嘴和设置在所述阀体下方的出液嘴，所述进液通道设置在所述进液嘴内，所述出液嘴内分别设置有相互隔绝的出液通道和出气通道，所述喷嘴还包括设置在所述出液嘴下方的挡盖，所述挡盖内设置有气体加速腔，所述气体加速腔至少具有一自上向下逐渐收缩的锥形结构，所述进液通道与所述出液通道连通，所述第一进气口设置在所述阀体上并与所述进气腔连通，所述挡盖上设置有与所述气体加速腔相连通的出气口，所述出气口自所述气体加速腔锥形结构的小端向下延伸到所述挡盖外部，所述进气腔与所述出气通道连通，所述出气通道与所述气体加速腔连通，所述出液通道向下延伸到所述出气口内，且所述出液通道的下端面高于所述出气口的下端面。

7.根据权利要求6所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述喷嘴还包括设置在所述出液嘴和所述阀体之间的隔板，所述隔板上设置有使所述进气腔中的气流均匀进入所述出气通道的多个匀气孔。

8.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述气溶胶发生器还包括控制器，所述气体输入装置还包括调压阀、设置在所述第一气体管路上的雾化空气流量计和设置在所述第二气体管路上的干燥空气流量计，所述液体输入装置包括泵送液体到所述喷嘴的蠕动泵，所述调压阀、所述加热器、所述静电中和器、所述雾化空气流量计、所述干燥空气流量计和所述蠕动泵均与所述控制器电性连接。

9.根据权利要求8所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述气溶胶发生器还包括控制箱体，所述控制器和所述加热器均设置在所述控制箱体内，所述调压阀、所述雾化空气流量计、所述干燥空气流量计和所述蠕动泵均设置在所述控制箱体上，且位于所述控制箱体的外部。

10.根据权利要求9所述的气溶胶发生器，其特征在于：所述气溶胶发生器还包括设置在所述控制箱体上的操控屏，所述操控屏位于所述控制箱体的外部，所述操控屏与所述控制器电性连接。

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