CN1932477A - 风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪 - Google Patents
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本发明公开了一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，它由集尘筒、风向标、旋转装置和底座组成；旋转装置包括主轴、球轴承、轴承套、防尘帽和固定螺母；球轴承安装于轴承套的上、下两端，上球轴承的上端和下球轴承的下端分别安装防尘毡垫，主轴安装于轴承，防尘帽扣合在轴承套上端，轴承套垂直固定于底座，固定螺母与主轴下端螺纹连接，将球轴承、轴承套、主轴固定在一起；集尘筒、风向标垂直固定连接于主轴，集尘筒、风向标位于相同的方位。本发明结构简单、制作容易、无动力要求、安装使用方便、成本低，能自动跟踪风向收集气流中的沙尘，既能用于定点观测，又能进行流动观测，适用于野外测量气流中沙尘含量和水平通量。
Description
技术领域 本发明涉及一种用于沙尘暴研究的大气粉尘采集仪器，具体地说是一种能自动跟踪风向来采集大气中水平方向运移的沙尘的风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪。
技术背景 我国58％的土地分布在干旱半干旱地区，几乎三分之一的国土遭受荒漠化的影响，西北和华北等广大地区遭受沙尘暴的袭击，荒漠化和沙尘暴造成的经济损失每年65亿美元以上。我国从上世纪70年代开始对沙尘暴天气进行研究，尤其在1993年“5·5”特大黑风暴发生以来，对沙尘暴及其危害的研究广泛开展。有关资料表明：国内外对沙尘暴的研究主要是从气象学角度，在大尺度范围内，以气象卫星和气象雷达为主要手段，研究大气环流的运动规律及诸多气候应子的异常变化与沙尘暴过程的关系，从而探究沙尘暴的发生、发展及预报，从而进一步研究沙尘暴的发生历史，年际变化和沙尘暴的危害等。目前沙尘暴研究中主要采用雷达技术进行气溶胶浓度的测定，而雷达只能用于距离地面50m以上的高空，50m以下的近地表区域属雷达盲区。而对近地表沙尘暴进行全面、系统、深入的研究有助于进一步探索荒漠化发生机理及逆转方法，对近地表沙尘暴结构的深入研究有助于探索沙尘暴的发生、发展规律和沙尘暴的危害方式及危害程度，为沙尘暴治理奠定理论基础。但是适合于近地表50m范围收集空气中沙尘含量的仪器很少。现在常用的干收集缸和湿收集缸，虽然结构简单，但受环境影响大、收集量不够准确，而且只能收集垂直方向的降尘，不能反映空气含沙尘的浓度。另外有一些强制吸入膜吸附的仪器，由于受电源的限制不能在旷野使用，收集的样品也不能代表空气总沙尘的通量。国外利用光散射的原理制造的仪器价格昂贵，不合国情，不能满足多点位多层次的梯度研究。因此急需研制出适合国情而且性能可靠的沙尘收集仪系列产品来用于沙尘暴的研究。
发明内容 本发明的目的是提供一种结构简单，安装使用方便，在旷野使用，能满足全方位风向条件，无动力驱动，能反映指定时间间隔内地大气沙尘通量的风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪。
为达到上述目的，本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征在于：它由集尘筒、风向标、旋转装置和底座组成；旋转装置包括主轴、球轴承、轴承套、防尘帽和固定螺母；球轴承安装于轴承套的上、下两端，上球轴承的上端和下球轴承的下端分别安装有防尘毡垫，主轴安装于轴承内，防尘帽扣合在轴承套上端，轴承套垂直固定于底座，固定螺母与主轴下端螺纹连接，将球轴承、轴承套、主轴固定在一起；集尘筒、风向标垂直固定连接于主轴，集尘筒、风向标位于相同的方位。
集尘筒包括进风管、锥形导风罩，集尘袋和护套；锥形导风罩前、后两端分别连接进风管与护套，集尘袋固装在进风管后端且位于护套内。
风向标包括风向指针、连接套和风向板；连接套侧壁安装风向板，连接套侧壁与风向板对应的位置安装风向指针，即风向指针与风向板位于同一直线上，处在同一平面。
集尘筒的进风管与风向标的风向指针保持方向一致。
本发明结构简单、制作容易、无动力要求、安装使用方便、成本低，能自动跟踪风向收集气流中的沙尘，既能用于定点观测，又能进行流动观测，适用于野外测量气流中沙尘含量和水平通量。
当该仪器放置于风场中，风向标带动集尘筒转动，并保持集尘筒的进风管始终对准风向。工作时，风向标随风向自动调整集尘筒的进风管的方向，气流从进风管进入集尘袋，通过集尘袋的过滤作用收集沙尘，清洁气流则沿集尘袋护套水平排出。
集尘袋应选用具有质地均匀，抗拉强度大，特别是对沙尘的透过率低和对气流的阻力小的材料制作，调整进风口面积与集尘袋面积的比率控制集尘袋(膜)对气流阻力趋近于零的工作状态。
集尘量的确定：先将集尘袋烘干后称重，再将集尘袋固装到进风管后端口；定时收集沙尘完毕后，取出集尘袋，再烘干称重，两次重量之差即为规定时段内的集沙量。
附图说明 图1是风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪的结构示意图，
图2是集尘筒的结构示意图，
图3是风向标结构的示意图，
图4旋转装置和底座装配关系示意图。
图中：1-集尘筒，2-风向标，3-旋转装置，4-底座，101-进风管，102-锥形导风罩，103-密封槽，104-集尘袋，105-密封胶圈，106-集尘筒护套，107-连接螺母，201-风向指针，202-连接套，203-风向板，301-转动主轴，302-防尘帽，303-上防尘毡垫，304-球轴承，305-轴承套，306-固定螺母，401-空心螺杆，402-固定螺孔。
具体实施方式 如图1所示：一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，它由集尘筒1、风向标2、旋转装置3和底座4组成；参见图4：旋转装置3包括主轴301、球轴承304、轴承套305、防尘帽302和固定螺母306；球轴承304安装于轴承套305的上、下两端，上球轴承304的上端和下球轴承304的下端分别安装有防尘毡垫303，防尘毡垫303的内缘与主轴301外缘接触且能自由转动，以防止滑油溢出和沙尘侵入，保持球轴承304转动灵活；主轴301安装在轴承304内圈；防尘帽302扣合在轴承套305上端，防尘帽302是尼纶防尘帽，防尘帽302与主轴301紧密配合与轴承套305外缘留有一定间隙，避免二者摩擦产生阻力；底座4上端设有空心螺杆401，轴承套305设有内螺纹，空心螺杆401设有外螺纹，轴承套305与空心螺杆401螺纹连接，将轴承套305固定于底座4，轴承套305也起到对球轴承304和主轴301的密封作用；固定螺母306与主轴301下端螺纹连接，将球轴承304、轴承套305、主轴301固定在一起；参见图2：集尘筒1由进风管101、锥形导风罩102，集尘袋104和护套106，组成；进风管101后端平行焊接两个钢丝环，两环之间构成密封槽103，锥型导风罩102焊接在进风管101前端；密封胶圈105将集尘袋104的口部紧密固定于密封槽103，护套106套过集尘袋104与锥型导风罩102插接。护套106下端固定有连接螺母107，连接螺母107与主轴301上端螺纹连接，将集尘筒1固接在主轴301的上部。集尘筒1、风向标2位于相同的方位。
进风管101和护套106均为圆筒状，锥型导风罩102为圆台状桶。进风管101起收集气样作用，护套106起保护集尘袋104的作用，锥型导风罩102起降低阻力的作用。工作原理是风平行通过进风管101进入集尘袋104，然后通过集尘袋104和集尘筒护套106之间的间隙排出，沙尘被集尘袋104过滤并保存在集尘袋104内。
参见图3：风向标2由风向指针201、连接套202和风向板203组成；连接套202侧壁安装风向板203，连接套202侧壁与风向板203对应的位置安装风向指针201。风向指针201与风向板203位于同一直线、处在同一平面，且风向指针201与进风管101的进风口保持同一方向，当风向板203被风吹动，风向指针201和进风管101始终对准风方向。
风向板203是两片等腰梯形不锈钢板，两片不锈钢板的一端与连接套202焊接成一体，两片不锈钢板之间呈45°角，并由一根起固定作用的连接杆支撑(图中未标出)；风向指针201的头部呈线锤状，锤尖指向来风方向，风向指针201后端与连接套202螺纹连接，将套装于主轴301的连接套202固定在主轴301上，使风向标2固定连接在主轴301上、位于集尘筒1下方。
底座4设有固定螺孔402便于使用时安装。
使用时，将本发明固定于观测处，携尘气流经进风管101进入集尘袋104，由于集尘袋104的过滤，沙尘积于集尘袋104中，纯净空气则穿透过集尘袋104从集尘筒的护套106排出。观测结束后，卸下护套106，取下集尘袋104称量，即可计算出该收集点在收集时段内水平沙尘通量和沙尘暴沙尘气溶胶浓度。
Claims (7)
1、一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征在于：它由集尘筒(1)、风向标(2)、旋转装置(3)和底座(4)组成；所述旋转装置(3)包括主轴(301)、球轴承(304)、轴承套(305)、防尘帽(302)和固定螺母(306)；所述球轴承(304)安装于所述轴承套(305)的上、下两端，上球轴承(304)的上端和下球轴承(304)的下端分别安装有防尘毡垫(303)，所述主轴(301)安装于所述轴承(304)，所述防尘帽(302)扣合在所述轴承套(305)上端，所述轴承套(305)垂直固定于所述底座(4)，所述固定螺母(306)与主所述轴(301)下端螺纹连接，将所述球轴承(304)、所述轴承套(305)、所述主轴(301)固定在一起；所述集尘筒(1)、所述风向标(2)垂直固定连接于所述主轴(301)，所述集尘筒(1)、所述风向标(2)位于相同的方位。
2、如权利要求1所述的一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征是：所述集尘筒(1)由进风管(101)、锥形导风罩(102)，集尘袋(104)和护套(106)组成；所述锥形导风罩(102)前、后两端分别连接所述进风管(101)与所述护套(106)，所述集尘袋(104)固装在所述进风管(101)后端且位于所述护套(106)内；所述护套(106)下端固定有连接螺母(107)，所述连接螺母(107)与所述主轴(301)上端螺纹连接，将所述集尘筒(1)固接在主轴(301)的上部。
3、如权利要求2所述的一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征是：所述进风管(101)后端平行焊接两个钢丝环，所述两钢丝环之间构成密封槽(103)，所述锥型导风罩(1020焊接在所述进风管(101)前端；密封胶圈(105)将所述集尘袋(104)的口部紧密固定于所述密封槽(103)，所述护套(106)套过所述集尘袋(104)与所述锥型导风罩(102)插接。
4、如权利要求1所述的一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征是：所述风向标(2)由风向指针(201)、连接套(202)和风向板(203)组成；所述连接套(202)侧壁安装所述风向板(203)，所述连接套(202)侧壁与所述风向板(203)对应的位置安装所述风向指针(201)；所述风向指针(201)与所述进风管(101)方向一致。
5、如权利要求4所述的一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征是：所述风向板(203)是两片等腰梯形板，所述两片等腰梯形板的一端与所述连接套(202)焊接成一体，所述两片板之间呈45°角；所述风向指针(201)的头部呈线锤状，所述风向指针(201)后端与所述连接套(202)螺纹连接，将套装于所述主轴(301)的所述连接套(202)固定在所述主轴(301)上。
6、如权利要求1至5任意一项所述的一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征是：所述底座(4)上端设有空心螺杆(401)，所述轴承套(305)设有内螺纹，所述空心螺杆(401)设有外螺纹，所述轴承套(305)与所述空心螺杆(401)螺纹连接，将所述轴承套(305)固定于所述底座(4)。
7、如权利要求6所述的一种风向跟踪滤袋式沙尘水平通量仪，其特征是：所述底座(4)设有固定螺孔(402)。
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