CN117686288A - 一种无泵型气体采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体采样技术领域，公开了提供的一种无泵型气体采样装置，包括：壳体，所述壳体内部为中空结构，设置有腔体，所述壳体顶部设置有气体进样口；进气组件，设置于所述壳体顶部，与所述气体进样口连接，用于吸附空气中的有毒有害物质；动作组件，设置于所述腔体内，与所述壳体内壁连接，用于在所述腔体内动作改变腔体内外压差；控制组件，设置于所述壳体底部，与所述动作组件电连接，用于控制所述动作组件的动作。通过动作组件，使腔体内产生负压，对外界空气进行采样，外界空气进入腔体时，经过进气组件，吸附空气中的有毒有害物质，记录动作组件的动作次数，根据腔体的体积，能够计算出采集的空气样本的体积。
Description
技术领域
本发明属于气体采样技术领域，尤其涉及一种无泵型气体采样装置。
背景技术
当前，职业病防治领域面临着严峻的形势，职业病高发，危害严重的现状影响着经济的发展和社会的稳定。为了有效的预防职业病的发生，保障职业病危害主体劳动者的身体健康，系统的职业危害因素检测与评价工作必不可少。职业卫生领域主要以时间加权平均容许浓度、短时间接触容许浓度、最高容许浓度来判定工作场所中有害因素对劳动者身体健康的影响，其中前者需要一个较长的采样时间，后两者需要采样的时间较短。
目前主流采样方法有：1、直接采样法；2、有泵型采样法；3、无泵型采样法。直接采样法对样品的形态及保存有较高要求，故使用范围较窄；有泵型采样法采用抽吸装置将空气抽吸到采样介质，采样介质可以是吸附管或采样袋，通过采样介质的富集，可以采集空气中低浓度的有害物质，有泵型采样法使用广泛，结果精准，针对短时间定点采样可得到满意结果，但采样时需要携带空气采样泵，对采样泵流量、电量、防爆性能等也有一定的要求；无泵型采样法是近年来一种新兴的方法，无泵型采样器的设计普遍小巧轻便，佩戴时不会对劳动者工作造成影响，尤其适合于长时间个体采样，在推算时间加权平均容许浓度上有独特的优势。无泵型采样器的普及对职业卫生检测水平有着显著地推动作用，但也有着许多制约因素，尤其是需要对扩散系数，采样效率等方面做进一步研究论证，从而得到可靠的结果。无泵型采样法包括苏玛罐(或真空采样瓶)和扩散型采样器。苏玛罐或真空采样瓶需要预先用真空泵抽成真空，带到采样现场打开开关靠压力差将气体吸入苏玛罐或真空采样瓶中，对设备的要求较高，而且采样罐和采样瓶占地面积大；扩散型采样器采用分子扩散原理，空气中的有害物质被富集到采样介质上，目前扩散型采样器的缺点是采样流量小，采样器一次性使用，单个成本较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种无泵型气体采样装置,用以解决上述背景技术提出问题中的至少一项。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
本申请的一些实施例中，提供了一种无泵型气体采样装置，包括：
壳体，所述壳体内部为中空结构，设置有腔体，所述壳体顶部设置有气体进样口；
进气组件，设置于所述壳体顶部，与所述气体进样口连接，所采集的气体通过所述进气组件进入所述壳体内，用于连接采样介质吸附空气中的有毒有害物质；
动作组件，设置于所述腔体内，其动作端与所述壳体内壁滑动密封连接，用于在所述腔体内动作改变腔体内外压差，使空气通过所述进气组件进入所述腔体内；
控制组件，设置于所述壳体底部，与所述动作组件电连接，用于控制所述动作组件的动作。
优选的，在上述一种无泵型气体采样装置的优选实施例中，所述进气组件包括：
气体进样管，设置于所述壳体顶部，与所述气体进样口连通，与所述壳体顶部固定连接；
颗粒过滤器，设置于所述气体进样管上，与所述气体进样管固定连接，用于过滤空气中的颗粒物。
优选的，在上述一种无泵型气体采样装置的优选实施例中，所述动作组件包括：
电磁铁，设置于所述腔体内，与所述壳体底部固定连接，与所述控制组件电连接；
弹簧，设置于所述腔体内，其一端与所述电磁铁固定连接；
活塞撞击板，水平设置于所述腔体内，与所述电磁铁平行设置，与所述弹簧的另一端固定连接；
重力活塞，设置于所述腔体内，与所述活塞撞击板平行设置，设置于所述活塞撞击板上方，与所述壳体内壁滑动密封连接。
优选的，在上述一种无泵型气体采样装置的优选实施例中，所述重力活塞上设置有单向阀一，用于使腔体内气体通过所述重力活塞。
优选的，在上述一种无泵型气体采样装置的优选实施例中，所述控制组件包括：
控制电路板，与所述电磁铁和所述单向阀一电连接，用于向所述电磁铁通电，使所述电磁铁产生吸力，控制所述单向阀一的开关，所述控制电路板上设置有采样键；
电池，与所述控制电路板电连接，用于提供装置运行所需电能。
优选的，在上述一种无泵型气体采样装置的优选实施例中，所述壳体顶部设置有单向阀二，与所述控制电路板电连接，所述控制电路板控制所述单向阀二的开关，所述单向阀二用于在所述重力活塞向上移动时，排出腔体内的气体。
优选的，在上述一种无泵型气体采样装置的优选实施例中，所述活塞撞击板上设置有感应器，与所述控制电路板电连接，用于感应所述重力活塞是否降落至所述活塞撞击板处，并在感应到重力时向所述控制电路板发送电信号。
优选的，在上述一种无泵型气体采样装置的优选实施例中，所述无泵型气体采样装置的工作方式如下：
步骤一，按下所述控制电路板上的采样键，向所述电磁铁内通电，使电磁铁产生吸力，吸附所述活塞撞击板，使所述活塞撞击板压缩所述弹簧，所述重力活塞始终位于所述活塞撞击板上；
步骤二，所述弹簧被挤压至最大限度时，所述电磁铁断电，释放吸力，所述弹簧弹力使重力活塞迅速向上移动，此时所述单向阀一和所述单向阀二打开，使腔体内的气体通过所述重力活塞并排出腔体外，不会对所述重力活塞产生压强阻力，同时使腔体内产生负压；
步骤三，所述重力活塞移动至腔体内最高位置时，所述单向阀一和所述单向阀二关闭，所述重力活塞在重力作用下向下运动，腔体内与外界产生压差，此时腔体外空气在压差作用下通过所述进气组件进入腔体内；
步骤四，所述重力活塞下落至所述活塞撞击板上时，所述感应器将信号发送至控制电路板，控制电路板向所述电磁铁内通电，重复步骤一至三。使所述重力活塞循环运动。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过重力活塞与电磁铁的配合，使腔体内产生负压，对外界空气进行采样，重力活塞循环动作，实现持续采样，外界空气进入腔体时，经过进气组件，进气组件连接吸附装置对空气中的有毒有害物质进行吸附，完成了对空气中有害物质的采集，通过记录重力活塞的动作次数，根据腔体的体积，能够计算出采集的空气样本的体积，能够方便后期对该环境中的有毒有害物质的风险评估，该装置便携，小型，使用时无噪声，适用于工作场所和室内空气的长时间定点或者个体采样。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中活塞撞击板被吸附时的状态示意图；
图2为本发明实施例中重力活塞移动过程中的示意图；
图3为本发明实施例中重力活塞到达腔体顶部的状态示意图。
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。
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。
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。
参阅图1-3所示，描述本申请实施例的一种无泵型气体采样装置，包括：
壳体1，所述壳体1内部为中空结构，设置有腔体，所述壳体1顶部设置有气体进样口；
进气组件2，设置于所述壳体1顶部，与所述气体进样口连接，所采集的气体通过所述进气组件2进入所述壳体1内，用于连接采样介质吸附空气中的有毒有害物质；
动作组件3，设置于所述腔体内，其动作端与所述壳体1内壁滑动连接，用于在所述腔体内动作改变腔体内外压差，使空气通过所述进气组件2进入所述腔体内；
控制组件4，设置于所述壳体1底部，与所述动作组件2电连接，用于控制所述动作组件2的动作。
具体来说，控制组件4控制动作组件3的动作，使腔体内产生负压，外界空气在压差作用下进入腔体，空气进入腔体时经过进气组件2，进气组件2对空气中的有毒有害物质进行吸附，完成对空气中有毒有害物质的采样，采用无泵型设计，利用压差原理进行空气采样，相较于其他无泵型采样器来说该装置便携，小型，使用时无噪声，适用于工作场所和室内空气的长时间定点或者个体采样。
为进一步优化上述技术方案，进气组件2包括：
气体进样管21，设置于所述壳体1顶部，与所述气体进样口连通，与所述壳体1顶部固定连接；
颗粒过滤器22，设置于所述气体进样管21上，与所述气体进样管21固定连接，用于过滤空气中的颗粒物。
需要说明的是，空气在压差作用下进入腔体时经过气体进样管21，气体进样管21连接吸附装置吸附空气中的有毒有害物质，吸附装置包括吸附管或吸附带，其中设有活性炭，分子筛，tenax，硅胶，XAD等具有吸附有毒有害物质的材料，气体进样管21上的颗粒过滤器22对空气中的颗粒物进行过滤，防止空气中颗粒物进入腔体，颗粒物在腔体内长时间积累，可能会对动作组件的动作造成阻碍，形成故障。
为进一步优化上述技术方案，动作组件3包括：
电磁铁31，设置于所述腔体内，与所述壳体1底部固定连接，与所述控制组件4电连接；
弹簧32，设置于所述腔体内，其一端与所述电磁铁31固定连接；
活塞撞击板33，水平设置于所述腔体内，与所述电磁铁31平行设置，与所述弹簧32的另一端固定连接；
重力活塞34，设置于所述腔体内，与所述活塞撞击板33平行设置，设置于所述活塞撞击板33上方，与所述壳体1内壁滑动密封连接。
具体来说，电磁铁31通电后会产生吸力吸附活塞撞击板33，活塞撞击板33压缩弹簧32，使弹簧32产生弹力，重力活塞34始终置于活塞撞击板33上，与活塞撞击板33接触，电磁铁31断电后，对活塞撞击板33的吸力消失，在弹簧32弹力的作用下，活塞撞击板33带动重力活塞34向上运动，重力活塞34在移动至腔体顶部时，在重力作用下下降，最终落回活塞撞击板33上，活塞运动使腔体内产生负压，在活塞向下运动过程中，外界空气在压差作用下进入腔体内。
为进一步优化上述技术方案，重力活塞34上设置有单向阀一341，用于使腔体内气体通过所述重力活塞34。
需要说明的是，重力活塞34上设置单向阀一341，在重力活塞34向上移动过程中，会受到空气阻力，单向阀一341使空气通过重力活塞，减小重力活塞341的移动阻力。
为进一步优化上述技术方案，控制组件4包括：
控制电路板41，与所述电磁铁31和所述单向阀一341电连接，用于向所述电磁铁31通电，使所述电磁铁31产生吸力，控制所述单向阀一341的开关，所述控制电路板41上设置有采样键；
电池42，与所述控制电路板41电连接，用于提供装置运行所需电能。
具体来说，控制电路板41上的采样键控制采样装置的启动，控制电路板41根据信号控制是否向电磁铁31通电，使其产生吸力，在重力活塞34向上移动时开启单向阀一341，单向阀一341只允许气体单向流通，电池42向装置提供所需电能。
为进一步优化上述技术方案，壳体1顶部设置有单向阀二11，与所述控制电路板41电连接，所述控制电路板41控制所述单向阀二11的开关，所述单向阀二11用于在所述重力活塞34向上移动时，排出腔体内的气体。
需要说明的是，重力活塞34向上运动过程中，单向阀二11开启，将腔体内的空气排出至腔体外，使重力活塞34不会受到空气阻力，迅速移动至腔体顶部，同时使腔体内产生负压。
为进一步优化上述技术方案，活塞撞击板33上设置有感应器331，与所述控制电路板41电连接，用于感应所述重力活塞34是否降落至所述活塞撞击板33处，并在感应到重力时向所述控制电路板41发送电信号。
具体来说，感应器331感应到重力时，证明重力活塞34落回至活塞撞击板33上，感应器331将信号发送至控制电路板41，控制电路板41向电磁铁31通电，能够开启活塞的下一次动作。
为进一步优化上述技术方案，无泵型气体采样装置的工作方式如下：
步骤一，按下所述控制电路板41上的采样键，向所述电磁铁31内通电，使电磁铁31产生吸力，吸附所述活塞撞击板33，使所述活塞撞击板33压缩所述弹簧32，所述重力活塞34始终位于所述活塞撞击板33上；
步骤二，所述弹簧32被挤压至最大限度时，所述电磁铁31断电，释放吸力，所述弹簧32弹力使重力活塞34迅速向上移动，此时所述单向阀一341和所述单向阀二11打开，使腔体内的气体通过所述重力活塞34并排出腔体外，不会对所述重力活塞34产生压强阻力，同时使腔体内产生负压；
步骤三，所述重力活塞34移动至腔体内最高位置时，所述单向阀一341和所述单向阀二11关闭，所述重力活塞34在重力作用下向下运动，腔体内与外界产生压差，此时腔体外空气在压差作用下通过所述进气组件2进入腔体内；
步骤四，所述重力活塞34下落至所述活塞撞击板33上时，所述感应器331将信号发送至控制电路板41，控制电路板41向所述电磁铁31内通电，重复步骤一至三，使所述重力活塞循环运动。
具体来说，通过重力活塞34与电磁铁31的配合，使腔体内产生负压，对外界空气进行采样，重力活塞34循环动作，实现持续采样，外界空气进入腔体时，经过进气组件2，连接吸附装置对空气中的有毒有害物质进行吸附，完成了对空气中有害物质的采集，通过记录重力活塞34的动作次数，重力活塞34上升下降过程记录为运动一次，根据腔体的体积，能够计算出采集的空气样本的体积，能够方便后期对该环境中的有毒有害物质的风险评估，根据其计算空气中有毒有害物质的浓度，并根据时间加权平均容许浓度、短时间接触容许浓度、最高容许浓度来判定工作场所中有害因素对劳动者身体健康的影响。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种无泵型气体采样装置，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)内部为中空结构，设置有腔体，所述壳体(1)顶部设置有气体进样口；
进气组件(2)，设置于所述壳体(1)顶部，与所述气体进样口连接，所采集的气体通过所述进气组件(2)进入所述壳体(1)内，用于连接吸附装置吸附空气中的有毒有害物质；
动作组件(3)，设置于所述腔体内，其动作端与所述壳体(1)内壁滑动密封连接，用于在所述腔体内动作改变腔体内外压差，使空气通过所述进气组件(2)进入所述腔体内；
控制组件(4)，设置于所述壳体(1)底部，与所述动作组件(3)电连接，用于控制所述动作组件(3)的动作。
2.根据权利要求1所述的一种无泵型气体采样装置，其特征在于，所述进气组件(2)包括：
气体进样管(21)，设置于所述壳体(1)顶部，与所述气体进样口连通，与所述壳体(1)顶部固定连接；
颗粒过滤器(22)，设置于所述气体进样管(21)上，与所述气体进样管(21)固定连接，用于过滤空气中的颗粒物。
3.根据权利要求2所述的一种无泵型气体采样装置，其特征在于，所述动作组件(3)包括：
电磁铁(31)，设置于所述腔体内，与所述壳体(1)底部固定连接，与所述控制组件(4)电连接；
弹簧(32)，设置于所述腔体内，其一端与所述电磁铁(31)固定连接；
活塞撞击板(33)，水平设置于所述腔体内，与所述电磁铁(31)平行设置，与所述弹簧(32)的另一端固定连接；
重力活塞(34)，设置于所述腔体内，与所述活塞撞击板(33)平行设置，设置于所述活塞撞击板(33)上方，与所述壳体(1)内壁滑动密封连接。
4.根据权利要求3所述的一种无泵型气体采样装置，其特征在于，所述重力活塞(34)上设置有单向阀一(341)，用于使腔体内气体通过所述重力活塞(34)排出。
5.根据权利要求4所述的一种无泵型气体采样装置，其特征在于，所述控制组件(4)包括：
控制电路板(41)，与所述电磁铁(31)和所述单向阀一(341)电连接，用于向所述电磁铁(31)通电，使所述电磁铁(31)产生吸力，控制所述单向阀一(341)的开关，所述控制电路板(41)上设置有采样键；
电池(42)，与所述控制电路板(41)电连接，用于提供装置运行所需电能。
6.根据权利要求5所述的一种无泵型气体采样装置，其特征在于，所述壳体(1)顶部设置有单向阀二(11)，与所述控制电路板(41)电连接，所述控制电路板(41)控制所述单向阀二(11)的开关，所述单向阀二(11)用于在所述重力活塞(34)向上移动时，排出腔体内的气体。
7.根据权利要求6所述的一种无泵型气体采样装置，其特征在于，所述活塞撞击板(33)上设置有感应器(331)，与所述控制电路板(41)电连接，用于感应所述重力活塞(34)是否降落至所述活塞撞击板(33)处，并在感应到重力时向所述控制电路板(41)发送电信号。
8.根据权利要求7所述的一种无泵型气体采样装置，其特征在于，所述无泵型气体采样装置的工作方式如下：
步骤一，按下所述控制电路板(41)上的采样键，向所述电磁铁(31)内通电，使电磁铁(31)产生吸力，吸附所述活塞撞击板(33)，使所述活塞撞击板(33)压缩所述弹簧(32)，所述重力活塞(34)始终位于所述活塞撞击板(33)上；
步骤二，所述弹簧(32)被挤压至最大限度时，所述电磁铁(31)断电，释放吸力，所述弹簧(32)弹力使重力活塞(34)迅速向上移动，此时所述单向阀一(341)和所述单向阀二(11)打开，使腔体内的气体通过所述重力活塞(34)并排出腔体外，不会对所述重力活塞产生压强阻力，同时使腔体内产生负压；
步骤三，所述重力活塞(34)移动至腔体内最高位置时，所述单向阀一(341)和所述单向阀二(11)关闭，所述重力活塞(34)在重力作用下向下运动，由于腔体内与外界的压差，此时腔体外空气在压差作用下通过所述进气组件(2)进入腔体内；
步骤四，所述重力活塞(34)下落至所述活塞撞击板(33)上时，所述感应器(331)将信号发送至控制电路板(41)，控制电路板(41)向所述电磁铁(31)内通电，重复步骤一至三，使所述重力活塞(34)循环运动。
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