CN207923659U - 一种基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，该装置中，再悬浮箱包括采样箱体，采样箱体的顶部设置有可开合的箱盖，底部设置有灰斗；采样箱体分为进风区域和稳定风场区域；风场整流系统包括送样泵、气室、折流板、穿孔板和样品室，气室和样品室设置在采样箱体的进风区域的顶部，折流板和穿孔板依次设置在气室和样品室之间；送样泵通过通风管与气室连接；采样系统包括切割器、流量计和取样泵，切割器设置在采样箱体的稳定风场区域内，流量计和取样泵依次设置在切割器的底部；控制系统包括风速传感器和控制单元，风速传感器设置有两个，分别设置在送样泵的出风口和样品室中。本实用新型采样时间短，采样效率高，且采样精度高。

Description

一种基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术和大气采样技术领域，尤其涉及一种基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置。

背景技术

大气环境中颗粒物成分复杂，来源众多。近年来研究表面，扬尘是导致大气颗粒物污染和灰霾发生的三大污染源之一，因此，了解尘的物理化学特性不仅对研究大气颗粒物具有重要意义，还能为大气颗粒物污染防止策略的制定提供必要的理论依据。

目前现有的再悬浮装置，需要将颗粒物收集后进行前处理(主要包括：干燥、筛分等)后进行再悬浮，其缺点是：步骤复杂、难以保证颗粒物组分不发生改变、无法采集不同风速下不同粒径颗粒物、无法采集不同土壤粘度下不同粒径颗粒物。再悬浮的颗粒物要与洁净空气充分均匀混合才会真实的模拟大气环境颗粒物的自然沉降过程，现有技术对混合均匀的问题尚未很好的解决。现有装置仅考虑粉尘再悬浮，而没有考虑自然风场作用，难以综合评估粉尘等对大气中悬浮颗粒物的贡献，同时现有的再悬浮装置的箱体形状，在完成采样后，难以清洗。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中没有考虑自然风场作用，难以综合评估粉尘等对大气中悬浮颗粒物的贡献，同时现有的再悬浮装置的箱体形状，在完成采样后，难以清洗的缺陷，提供一种基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，该装置包括风场整流系统、再悬浮箱、采样系统和控制系统；其中：

再悬浮箱包括采样箱体，采样箱体的顶部设置有可开合的箱盖，底部设置有灰斗；采样箱体分为进风区域和稳定风场区域；

风场整流系统包括送样泵、气室、折流板、穿孔板和样品室，气室和样品室设置在采样箱体的进风区域的顶部，折流板和穿孔板依次设置在气室和样品室之间；送样泵通过通风管与气室连接；送样泵通入的气流依次通过气室、折流板、穿孔板和样品室后，将样品室中的粉尘样品带入采样箱体中；

采样系统包括切割器、流量计和取样泵，切割器设置在采样箱体的稳定风场区域内，流量计和取样泵依次设置在切割器的底部；

控制系统包括风速传感器和控制单元，风速传感器设置有两个，分别设置在送样泵的出风口和样品室中；风速传感器与控制单元相连。

进一步地，本实用新型的送样泵的出气口位置设置有自动阀，自动阀通过控制线与控制单元相连，控制单元根据风速传感器采集到的风速，调节自动阀，实现对流入风速的控制。

进一步地，本实用新型的通风管的管路中设置有空气过滤器。

进一步地，本实用新型的两个风速传感器上均连接有用于显示实时风速的风速电子屏。

进一步地，本实用新型的气室内设置有空气分散器，空气分散器与通风管相连。

进一步地，本实用新型的穿孔板的形状包括两种：

穿孔板上设置有多个均匀排列的圆形通气孔；

穿孔板上设置有多个相互平行排列的矩形通气孔。

进一步地，本实用新型的箱盖上设置有把手，箱盖通过铰链与采样箱体铰接。

进一步地，本实用新型的采样箱体的形状为平流式沉淀池结构，其进风区域的横截面宽度大于稳定风场区域。

进一步地，本实用新型的灰斗上连接有软管，软管的末端置于带水的烧杯中，软管上设置有夹子。

进一步地，本实用新型的切割器上还设置有真空计。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，能够模拟自然风场，而现有装置只是为了让粉尘再悬浮起来，然后进行收集，方式很粗放，同时，我们这个系统除了对粉尘再悬浮，也可以对一定粘度的土壤对大气中悬浮颗粒物贡献也可以评价。粉尘样品再悬浮装置，该装置不需要进行前处理，使步骤更简便，利用空气过滤器排除了其他气体的影响；通过风速传感器与自动阀的连接，控制单元反馈调节控制风速变化，解决了在不同风速粉尘再悬浮采样的问题；在风通入气室后，先后通过折流板和穿孔板，解决了风速不平稳，方向紊乱的问题，这时粉尘从样品室进入稳定风场区。箱体底部的灰斗，解决了样品收集完毕后的清理难的问题，灰斗与带水的烧杯用软管连接，防止人体吸入带粉尘的气体。箱体上方通过箱盖可以打开，便于设备维修与样品安放。结构简单，设计新颖和合理，实现方便且成本低，采样时间短，采样效率高，采样精度高，混合均匀，实用性强，使用效果好，便于推广使用，为大气环境调查各项开展提供有力的技术基础。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例维修设备与样品安放状态结构示意图；

图3为本实用新型实施例的平面结构示意图；

图4为本实用新型实施例穿孔板的第一种结构图；

图5为本实用新型实施例穿孔板的第二种结构图；

图中，1-送样泵，2-自动阀，3-风速电子屏，4-空气过滤器，5-控制线，6-气室，7-折流板，8-穿孔板，9-样品室，10-风速传感器，11-控制单元，12-采样箱体，13-铰链，14-箱盖，15-切割器，16-流量计，17-取样泵，18-灰斗，19-烧杯，20-把手，21-空气分散器，22-通风管，23-夹子，24-软管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，该装置包括风场整流系统、再悬浮箱、采样系统和控制系统；其中：

再悬浮箱包括采样箱体12，采样箱体12的顶部设置有可开合的箱盖14，底部设置有灰斗18；采样箱体12分为进风区域和稳定风场区域；

风场整流系统包括送样泵1、气室6、折流板7、穿孔板8和样品室9，气室6和样品室9设置在采样箱体12的进风区域的顶部，折流板7和穿孔板8依次设置在气室6和样品室9之间；送样泵1通过通风管22与气室6连接；送样泵1通入的气流依次通过气室6、折流板7、穿孔板8和样品室9后，将样品室9中的粉尘样品带入采样箱体12中；

采样系统包括切割器15、流量计16和取样泵17，切割器15设置在采样箱体12的稳定风场区域内，流量计16和取样泵17依次设置在切割器15的底部；

控制系统包括风速传感器10和控制单元11，风速传感器10设置有两个，分别设置在送样泵1的出风口和样品室9中；风速传感器10与控制单元11相连。

如图2和图3所示，送样泵1的出气口位置设置有自动阀2，自动阀2通过控制线5与控制单元11相连，控制单元11根据风速传感器10采集到的风速，调节自动阀2，实现对流入风速的控制。

通风管22的管路中设置有空气过滤器4。两个风速传感器10上均连接有用于显示实时风速的风速电子屏3。气室6内设置有空气分散器21，空气分散器21与通风管22相连。如图4和图5所示，穿孔板8的形状包括两种：穿孔板8上设置有多个均匀排列的圆形通气孔；穿孔板8上设置有多个相互平行排列的矩形通气孔。

箱盖14上设置有把手20，箱盖14通过铰链13与采样箱体12铰接。采样箱体12的形状为平流式沉淀池结构，其进风区域的横截面宽度大于稳定风场区域。灰斗18上连接有软管24，软管24的末端置于带水的烧杯19中，软管24上设置有夹子23。切割器15上还设置有真空计。

在本实用新型的另一个具体实施例中：

装置包括风场整流系统、再悬浮箱、采样系统和控制系统，风场整流系统包括送样泵、气室和样品室，再悬浮箱上设有风速传感器；采样系统包括切割器、采样泵，切割器设置在再悬浮箱体的稳定风场区域内；控制系统包括风速传感器和自动控制阀相接用于箱体内风速控制在规定范围内。

作为实用新型的优选：打开箱盖，把需要监测的粉尘样品，放入样品室，检查灰斗延伸出去的通气管是否用夹子夹住，营造密闭性的箱体环境。然后打开送气泵，通过自动阀，先调节送气泵的初始风速V1，通过空气过滤器，排除空气中的油气等其他气体影响实验现象。通入气室内的空气分散器，再通过折流板使风速风向趋于稳定，然后经过穿孔板进入样品室，把粉尘样品再悬浮，在样品室内的风速传感器显示风速V2，把再悬浮的粉尘吹出样品室，进入PM_2.5粉尘收集的箱体内，经过整流区最终进入稳定风场区域，PM_2.5颗粒物采样器的切割器放置在稳定风场区域内，收集平稳风场下的PM_2.5颗粒物，通过切割器依次经过真空表和流量计，进入取样泵内完成取样。

与此同时，在样品室的风速传感器通过控制单元的反馈调节，传感器采集样品室流速V2，判断流速与一个阈值之间的关系，如果大于阈值，那么就减小送样泵的流速V1，如果小于阈值，那么增大送样泵的流速V1，不断调节，直到达到一个平衡，模拟在固定流速下的风场条件。

完成PM_2.5颗粒物采样之后，在清洗仪器设备阶段，移除样品室内剩余样品，打开灰斗延伸出去的通气软管上的夹子，保持通畅，把通气管另一端放入有一定水量的烧杯中。开启送气泵，风速达到10m/s，箱体内的灰尘会随着风的流向进入灰斗，灰斗出口的软管接入烧杯的清水中，去除空气通入水中，空气中的粉尘遇到水被水截留，干净空气从水中溢出，避免环境污染。然后把风速调到4m/s，再调回到10m/s的风速，经过来回的变换风速，达到湍流的效果，更加有效的风力清扫箱体内的粉尘废弃物，最后打开灰斗，把集中起来的废弃物，倒入垃圾桶。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，该装置包括风场整流系统、再悬浮箱、采样系统和控制系统；其中：

再悬浮箱包括采样箱体(12)，采样箱体(12)的顶部设置有可开合的箱盖(14)，底部设置有灰斗(18)；采样箱体(12)分为进风区域和稳定风场区域；

风场整流系统包括送样泵(1)、气室(6)、折流板(7)、穿孔板(8)和样品室(9)，气室(6)和样品室(9)设置在采样箱体(12)的进风区域的顶部，折流板(7)和穿孔板(8)依次设置在气室(6)和样品室(9)之间；送样泵(1)通过通风管(22)与气室(6)连接；送样泵(1)通入的气流依次通过气室(6)、折流板(7)、穿孔板(8)和样品室(9)后，将样品室(9)中的粉尘样品带入采样箱体(12)中；

采样系统包括切割器(15)、流量计(16)和取样泵(17)，切割器(15)设置在采样箱体(12)的稳定风场区域内，流量计(16)和取样泵(17)依次设置在切割器(15)的底部；

控制系统包括风速传感器(10)和控制单元(11)，风速传感器(10)设置有两个，分别设置在送样泵(1)的出风口和样品室(9)中；风速传感器(10)与控制单元(11)相连。

2.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，送样泵(1)的出气口位置设置有自动阀(2)，自动阀(2)通过控制线(5)与控制单元(11)相连，控制单元(11)根据风速传感器(10)采集到的风速，调节自动阀(2)，实现对流入风速的控制。

3.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，通风管(22)的管路中设置有空气过滤器(4)。

4.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，两个风速传感器(10)上均连接有用于显示实时风速的风速电子屏(3)。

5.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，气室(6)内设置有空气分散器(21)，空气分散器(21)与通风管(22)相连。

6.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，穿孔板(8)的形状包括两种：

穿孔板(8)上设置有多个均匀排列的圆形通气孔；

穿孔板(8)上设置有多个相互平行排列的矩形通气孔。

7.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，箱盖(14)上设置有把手(20)，箱盖(14)通过铰链(13)与采样箱体(12)铰接。

8.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，采样箱体(12)的形状为平流式沉淀池结构，其进风区域的横截面宽度大于稳定风场区域。

9.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，灰斗(18)上连接有软管(24)，软管(24)的末端置于带水的烧杯(19)中，软管(24)上设置有夹子(23)。

10.根据权利要求1所述的基于模拟风场条件的粉尘样品再悬浮装置，其特征在于，切割器(15)上还设置有真空计。