CN204330423U - 一种小流量的大气颗粒物切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种小流量的大气颗粒物切割装置，包括：旋风分离器和大颗粒物收集室。旋风分离器侧壁设置一个进气口，顶部有一个出气口，下端有一个排尘口。大颗粒物收集室与旋风分离器下端固定连接。所述旋风分离器的内腔形成分离腔，所述分离腔腔壁上有一段沟槽，可通过整流气旋的方式延长气流在分离腔内的停留时间，从而提高颗粒物的分离效率。本实用新型结构简单，制造和维护方便，成本低廉，体积小；在恒定气流流速下可实现2.5μm颗粒物的高效切割。

Description

一种小流量的大气颗粒物切割装置

技术领域

本实用新型涉及环境空气监测技术领域，具体涉及一种小流量的大气颗粒物切割装置。

背景技术

近年来，全国范围内雾霾频频爆发，人们越来越关心空气质量标准，尤其是PM2.5——其被吸入人体后会直接进入支气管，刺激呼吸道，干扰肺部的气体交换，从而引发咳嗽、呼吸困难、哮喘、慢性支气管炎等呼吸系统的疾病并导致心律不齐等心血管方面的疾病。随着公众环境意识的觉醒，很多地方政府开始定期公布PM2.5数据， 并逐渐加强在辖区内空气质量的监测。

PM2.5粒子切割装置是空气质量监测必不可少的一部分，对于精确监测空气质量具有十分重要的意义。长久以来，人们通过一定孔径滤膜或者微孔滤网捕集大颗粒物的方式来获得采样气体。但是，从经济性、稳定性以及可维护性的角度来看，旋风分离式的大气颗粒物切割装置更有应用前景。旋风分离式的大气颗粒物切割装置的基本原理是：当含尘气体沿着顶部切向进入分离腔后，由于分离腔壁面的约束，气流做沿轴向向下的螺旋运动，并在进入分离腔倒锥体区域逐步加速，在此过程中气体中的颗粒物在旋转过程中受到离心力，大于切割粒径的颗粒物由于受到较大的离心力而甩向壁面，并与壁面发生碰撞而一步步损失动量，最后通过排尘口落入大颗粒物收集室。由上向下的旋转气流使得分离腔壁面附近压力升高而在中心区域形成低压区，所以当该气流到达倒锥体下部时，变成由下向上的同向旋转气流，该气流从设在分离腔顶端的出气口排出；大颗粒物的分离发生在由上向下的气流旋转过程中。

专利ZL201210527615.0公开了一种颗粒物PM2.5粒径切割装置，可以作为环境监测设备的前级颗粒物粒径切割。但其旋风分离器由多个部件集成而成，加工成本较高，此外，根据该发明内容设计的切割装置流量达到16.7L/min，体积大，不适用于便携式和微小型PM2.5监测设备的应用。而本实用新型所采用的技术能够提高同等体积大小的旋风分离器的分离效率，使得达到同样分离效果的切割装置更加小巧。

发明内容

本实用新型的目的，是为了提供一种小流量的大气颗粒物切割装置，该切割装置的旋风分离器腔壁上有一段沟槽，可以更加高效地分离大气颗粒物，从而使得该切割装置的体积更小，可满足各种PM2.5监测设备对于切割器小体积的要求。

上述本实用新型的目的,是由以下的技术方案所实现：

本实用新型提供一种小流量的大气颗粒物切割装置，包括：旋风分离器、大颗粒物收集室；所述旋风分离器侧壁设置一个进气口，顶端设置一个出气口，下部设置一个排尘口；所述旋风分离器的内腔形成一个分离腔，分离腔腔壁上有一段沟槽。

所述进气口位于分离腔切向位置；所述出气口一端伸入至所述的分离腔内，所述出气口下端低于进气口下端。

所述大颗粒物收集室与旋风分离器下部固定连接。

所述的分离腔主体直径在8到30毫米之间。

根据“筛分理论”的分级粒径表达式：

式中，为进气口半径，μ为空气动力粘性系数，为粒子密度，为自然旋风长，为进气口气流速度。

计算自然旋风长的公式为：

式中，D为分离腔主体直径，为出气口半径。

一般地，旋风分离器分离腔的设计高度H应当大于。由于本实用新型所设计的旋风分离器所采用的沟槽使得切割装置具有更高的分离效率，这里取，可以使得所设计的切割装置体积更小，其中S为出气口伸入分离腔的长度。

本实用新型设计的分离器主体直径D=8~30mm，气体采样流量3L/min，进气口半径， =2.5μm，其他参数采用标准大气压、温度25℃条件下的参考值。

根据以上公式及限制条件设计得到的切割装置既能够实现PM2.5颗粒物的高效切割，又可以满足便携式和微小型监测设备对于切割器小体积的要求。

借由以上技术方案，本实用新型的优点在于：

通过设置在旋风分离器分离腔腔壁上的沟槽，可以通过整流气旋的方式增加气流在分离腔内的滞留时间，从而增加大气颗粒物的分离效率，使得切割装置所需的旋风分离器的体积设计地更加小巧，大大拓宽了该切割装置的应用范围。

附图说明

图1、2为本实用新型的整体示意图。

主要部件标号说明：

具体实施方式

为令本实用新型的发明目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下将详细说明，并请一并参阅附图及部件标号。

本实用新型提供一种小流量的大气颗粒物切割装置，请参阅图1、2所示，包括：旋风分离器1和大颗粒物收集室2。旋风分离器1包括设在侧壁的进气口3，顶端的出气口4和下部的排尘口6。旋风分离器的内腔形成一个分离腔A，分离腔A腔壁上有一段沟槽5。进气口3位于分离腔A的切向位置，出气口4下端面伸入分离腔A内，出气口4下端低于进气口3下端。大颗粒物收集室2固定在旋风分离器1下部。

本实用新型设计的分离腔主体直径D在8到30毫米之间。如此可满足便携式和微小型空气质量监测设备的小体积和小流量要求，同时可以高效切割PM2.5颗粒物。

本实用新型装置的工作过程是：含尘气流经过进气口3切向进入分离腔A，气流在分离腔A内做螺旋向下运动，并在分离腔A下部倒锥体区域不断加速，气流中的颗粒物在旋转运动过程中受到离心力。高于切割粒径的大颗粒物在离心力的作用下不断撞击分离腔A壁面并逐步丧失动力，最后经过排尘口6落入大颗粒物收集室2；位于分离腔A腔壁上的沟槽段5对经过此段的气流进行整流，增加了气流经过此段的时间，从而提高了对大颗粒物的分离效率。当气流到达倒锥体下部时，形成由下向上螺旋运动的气流，而PM2.5颗粒物随着这股上升气流从出气口4流出，成为采样气体的一部分。

以上所举仅为本实用新型示意性的部分实施例，并非用以限制本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小流量的大气颗粒物切割装置，其特征在于，包括：旋风分离器、大颗粒物收集室；所述旋风分离器侧壁设置一个进气口，顶部设置一个出气口，下部设置一个排尘口，所述旋风分离器的内腔形成一个分离腔；所述分离腔的腔壁上有一段沟槽。

2.如权利要求1所述的一种小流量的大气颗粒物切割装置，其特征在于：所述进气口位于分离腔切向位置；所述出气口下端位置低于进气口下端；所述大颗粒物收集室固定连接在旋风分离器下部。

3.如权利要求1所述的一种小流量的大气颗粒物切割装置，其特征在于：所述的分离腔主体直径在8到30毫米之间。