CN114788498A - 一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及实验设备技术领域，公开了一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，包括尾气发生器和用于连接暴露舱的排气管道，尾气发生器与排气管道之间沿尾气的流动方向顺次连接有过滤单元、冷却单元和缓冲箱，缓冲箱包括具有气体入口和气体出口的箱体，气体入口与冷却单元连接，气体出口用于与外设的尾气处理单元连接，箱体内布置有缓冲气泵，排气管道与缓冲气泵连接。过滤单元可以过滤掉直排尾气中的颗粒物，减小颗粒物浓度，冷却单元可以降低直排尾气的温度，使尾气温度到常温，尾气进入缓冲箱内但不直接进入暴露舱，经过缓冲气泵泵入暴露舱内，根据需要调节缓冲气泵可以调节进气速率，使尾气的颗粒物浓度、温度、进气速率满足实验需求。
Description
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，特别是涉及一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置。
背景技术
随着我国近代工业化及城镇化进程加速，空气污染问题日益严重，其中机动车尾气排放是主要污染物来源之一。截至2021年底，公安部交管局发布全国机动车保有量达3.95亿辆。随着机动车数量急速增加，交通相关空气污染(Traffic－related airpollution，TRAP)问题日益突出。，TRAP的主要污染物种类包括颗粒物(PM)、挥发性有机物(VOCs：烷烃类)、多环芳烃类(PAHs)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化合物(SOx)、碳氢化合物(HC)、重金属离子等。2021年9月，世界卫生组织的最新评估称，每年约有700万人死于与空气污染有关的疾病，如慢性呼吸道疾病、卒中、心血管病、肺癌和其他癌症等。
人体呼吸系统是机体防御外界有害物质的第一道屏障，受到的损伤首当其冲。机动车尾气中的颗粒物尤其精细颗粒物及其附着物等能被人体吸入小气道进入肺泡，通过血液循环及透过血脑屏障到达机体各个组织器官，危害人体健康。PM2.5是细颗粒物中对人体健康危害最大的颗粒物，若气道颗粒物的过度沉积超出了纤毛的最大清除负荷，则对气道产生刺激，使气道上皮细胞炎性介质释放增加，引起炎性细胞浸润，进而引起或者加重咳嗽高敏感性慢性咳嗽、支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺癌等一系列的呼吸系统相关疾病发生或者发展，因此研究不同污染物气体对生物健康效应的影响及其可能的机制具有重要意义。
污染物气体暴露实验舱是进行动物暴露实验等基础研究的重要设备，不同的实验动物(如豚鼠、大鼠、小鼠等)在暴露实验舱内生存接受污染物气体染毒暴露，通过固定或改变暴露实验舱内污染物气体的浓度来研究不同实验动物对污染物气体的反应及相关健康效应。
如申请公布号为CN101832887B的专利公开了一种用于污染物释放研究的小型环境测试舱，包括：舱体、空气发生系统、温湿度控制系统、采样系统以及空气净化装置，小型环境测试舱结构中不含有填充剂和本身释放有机化合物的粘结剂，采用电抛光不锈钢为内表面材料，内壁光滑无吸附作用，无化学反应活性。舱体门上有一开口处，开口处装备气密性良好的无吸附性封口，以便装入待测样品和进行清洗。舱体具备空气入口和空气出口，温度和湿度探测器。现有的测试舱通常将尾气直接输送进舱体内进行测试。
此外，柴油机(或者汽油机或者机动车尾气模拟发生器)产生的直排尾气存在温度过高、颗粒物浓度过高、速度过快、流速不稳定等问题，而实验时的机机动车尾气环境，通常是指包含有机动车尾气较低浓度的大气环境，因此柴油机(或者汽油机或者机动车尾气模拟发生器)的直排尾气不满足实验需求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，以解决现有技术中的尾气发生器等机动车发生器产生的直排尾气不能满足实验需求的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，包括尾气发生器和用于连接暴露舱的排气管道，所述尾气发生器与所述排气管道之间沿尾气的流动方向顺次连接有过滤单元、冷却单元和缓冲箱，所述缓冲箱包括具有气体入口和气体出口的箱体，所述气体入口与所述冷却单元连接，所述气体出口用于与外设的尾气处理单元连接，所述箱体内布置有缓冲气泵，所述排气管道与所述缓冲气泵连接。
优选地，所述缓冲气泵布置有两组，两组缓冲气泵沿尾气的流动方向间隔布置。
优选地，所述缓冲气泵为隔膜气泵。
优选地，所述冷却单元包括冷却盘管和布置在所述冷却盘管上的冷却风扇，所述冷却盘管的尾气进口与所述过滤单元连接、尾气出口与所述缓冲箱连接。
优选地，所述尾气发生器与所述冷却单元之间还布置有进气风机，所述过滤单元布置在所述进气风机的进气侧。
优选地，所述过滤单元为颗粒物过滤器，所述颗粒物过滤器的材质为聚丙烯滤纸。
优选地，所述排气管道上还布置有流量计和比例阀，所述流量计与所述比例阀电信号连接。
优选地，所述尾气发生器与所述过滤单元之间还连接有三元催化器。
优选地，所述尾气发生器包括柴油机、汽油机、机动车尾气模拟发生器中的任意一种。
本发明实施例一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置与现有技术相比，其有益效果在于：在尾气发生器与排气管道之间布置过滤单元、冷却单元和缓冲箱，过滤单元可以过滤掉直排尾气中的颗粒物，减小颗粒物浓度，冷却单元可以降低直排尾气的温度，使尾气温度到常温以满足实验动物的生存环境，尾气进入缓冲箱内但不直接进入暴露舱，经过缓冲气泵泵入暴露舱内，根据实验需要调节缓冲气泵可以调节进气速率，使尾气的颗粒物浓度、温度、进气速率及流速稳定性满足实验需求，保证实验结果的精确性。
附图说明
图1是本发明的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置的结构示意图；
图2是图1的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置的冷却单元的结构示意图；
图3是图1的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置的缓冲箱的结构示意图。
图中，1、尾气发生器；2、排气管道；3、三元催化器；4、过滤单元；5、冷却单元；51、冷却盘管；52、冷却风扇；53、尾气进口；54、尾气出口；6、缓冲箱；61、箱体；62、气体入口；63、气体出口；64、隔膜气泵；7、进气风机；8、流量计；9、比例阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置的优选实施例，如图1至图3所示，该用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置包括尾气发生器1和排气管道2，尾气发生器1用于产生直排尾气，排气管道2用于与暴露舱连接以传输实验用的机动车尾气。尾气发生器1与排气管道2之间还布置有三元催化器3、过滤单元4、冷却单元5和缓冲箱6，三元催化器3、过滤单元4、冷却单元5和缓冲箱6沿尾气的流动方向顺次连接。
在本实施例中，在本实施例中，尾气发生器1为柴油机，其品牌为伊野动力静音款，尾气发生器1内布置有散热器、自动启动控制器，尾气发生器1外布置有消音器，可通过显示屏幕操纵尾气发生器1启动。尾气发生器1与三元催化器3连接，通过三元催化器3可以消除直排尾气中的重金属污染物，使气体与空气中的机动车尾气的成分相同。在其他实施例中，尾气发生器1也可以为汽油机或者其他机动车尾气模拟发生器。
优选地，尾气发生器1与冷却单元5之间还布置有进气风机7，过滤单元4布置在进气风机7的进气侧，过滤单元4为颗粒物过滤器，在本实施例中，颗粒物过滤器的材质为聚丙烯滤纸。过滤单元4可以过滤掉直排尾气中的颗粒物，减小颗粒物的浓度，使实验尾气接近空气中的机动车尾气的成分，同时还可以减小颗粒物对进气风机7的冲击。
冷却单元5包括冷却盘管51和冷却风扇52，冷却盘管51为金属材质，冷却风扇52布置在冷却盘管51上，冷却盘管51的尾气进口53与过滤单元4连接、尾气出口54与缓冲箱6连接。冷却盘管51为S形管道结构，冷却风扇52的轴向垂直于冷却盘管51布置，冷却风扇52为轴流风扇。在对尾气降温时，尾气从尾气进口53进入冷却盘管51、从尾气出口54离开冷却盘管51，通过冷却风扇52的散热作用达到降温的效果。
缓冲箱6包括箱体，箱体为不锈钢材质，箱体的一端布置有气体入口62、另一端布置有气体出口63，气体入口62用于与冷却单元5连接、气体出口63用于与外设的尾气处理单元连接，气体出口63用于排出多余的机动车尾气，利用尾气处理单元消除污染后排放至大气中。
箱体内布置有缓冲气泵，排气管道2与缓冲气泵连接，经过冷却单元5降温后的机动车尾气集中在缓冲箱6内但不直接进入暴露舱，经过缓冲气泵泵入暴露舱内，根据实验需要调节缓冲气泵可以调节进气速率，使尾气的进气速率满足实验需求。
优选地，缓冲气泵布置有两组，两组缓冲气泵沿尾气的流动方向间隔布置，两组缓冲气泵均与排气管道2连接，两组缓冲气泵可以同时工作，也可以分别工作，根据需要输出的气体总量的范围不同，操作人员可以选择开启一组或者两组缓冲气泵，调节范围更大、适用范围更广。
优选地，缓冲气泵为隔膜气泵64，隔膜气泵64利用隔膜振动将箱体内的尾气吸入并经过排气管道2排出，为气体流动提供动力，将尾气输入暴露舱，而隔膜气泵64输出的气体速率更为稳定，避免尾气对暴露舱形成冲击。
排气管道2上布置有流量计8和比例阀9，比例阀9为电动式结构，流量计8与比例阀9电信号连接。流量计8用于实时监测并显示气体的流量，并将流量信号反馈给比例阀9，比例阀9根据气体流量以及暴露舱内的气体浓度调节开度，进而控制暴露舱内的气体浓度。
综上，本发明实施例提供一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其在尾气发生器与排气管道之间布置过滤单元、冷却单元和缓冲箱，过滤单元可以过滤掉直排尾气中的颗粒物，减小颗粒物浓度，冷却单元可以降低直排尾气的温度，使尾气温度到常温以满足实验动物的生存，尾气进入缓冲箱内但不直接进入暴露舱，经过缓冲气泵泵入暴露舱内，根据实验需要调节缓冲气泵可以调节进气速率，使尾气的颗粒物浓度、温度、进气速率满足实验需求，保证实验结果的精确性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，包括尾气发生器和用于连接暴露舱的排气管道，所述尾气发生器与所述排气管道之间沿尾气的流动方向顺次连接有过滤单元、冷却单元和缓冲箱，所述缓冲箱包括具有气体入口和气体出口的箱体，所述气体入口与所述冷却单元连接，所述气体出口用于与外设的尾气处理单元连接，所述箱体内布置有缓冲气泵，所述排气管道与所述缓冲气泵连接。
2.根据权利要求1所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述缓冲气泵布置有两组，两组缓冲气泵沿尾气的流动方向间隔布置。
3.根据权利要求2所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述缓冲气泵为隔膜气泵。
4.根据权利要求1－3任一项所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述冷却单元包括冷却盘管和布置在所述冷却盘管上的冷却风扇，所述冷却盘管的尾气进口与所述过滤单元连接、尾气出口与所述缓冲箱连接。
5.根据权利要求1－3任一项所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述尾气发生器与所述冷却单元之间还布置有进气风机，所述过滤单元布置在所述进气风机的进气侧。
6.根据权利要求5所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述过滤单元为颗粒物过滤器，所述颗粒物过滤器的材质为聚丙烯滤纸。
7.根据权利要求1－3任一项所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述排气管道上还布置有流量计和比例阀，所述流量计与所述比例阀电信号连接。
8.根据权利要求1－3任一项所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述尾气发生器与所述过滤单元之间还连接有三元催化器。
9.根据权利要求1－3任一项所述的用于污染物气体暴露舱实验的尾气发生装置，其特征在于，所述尾气发生器包括柴油机、汽油机、机动车尾气模拟发生器中的任意一种。
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