CN214472099U - 一种低功耗气体均样采样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种低功耗气体均样采样器，包括：采样管，一端为开口且与空气连通；限流阀，设置在采样管另一端，对采样管的空气流量进行限制；采样罐，与限流阀连通，采样罐对气体进行收集；控制组件，控制管路的通断；限流阀内设置有调节腔，调节腔一端设置有进气口和出气口，调节腔内设置有活塞，活塞沿靠近或远离进气口和出气口的方向运动，活塞另一端设置有弹性件，弹性件限制活塞向靠近进气口和出气口的方向运动。本实用新型中，无需电源即可实现对气体流量进行控制，实现流量的恒定，增加了采样的准确和稳定，且功耗很低，适合野外等无外接电源的采样情景，控制组件控制管路的通断，实现定时采集。

Description

一种低功耗气体均样采样器

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种低功耗气体均样采样器。

背景技术

为了解空气污染状况，大气环境监测中常用不锈钢气体采样罐即苏码罐将气体采集后送至实验室分析各项指标。根据采样方式的不同，气体样品分为瞬时样和均样两种，瞬时样的采集比较简单，操作时只需打开采样罐阀门，利用罐内真空将空气样在短时间内吸入到采样罐中，这种方式采集的样品代表打开阀门瞬间的周边空气污染状况。均样的采集要复杂一些，在打开阀门进行采样时，需控制气样进入采样罐的速度，使气体在整个采样期间以相同的流量进入采样罐，这种方式采集的样品代表周边空气在整个采样过程期间的平均污染情况，常见的均样采集时长有半小时、一小时、三小时、八小时、一天和一周。

挥发性有机物VOCs是造成细颗粒物PM_2.5和臭氧O₃污染的重要前驱体，因此近年来已逐渐成为国家环境污染治理的重点。由于环境空气中VOCs浓度时空变化较大，瞬时样因其代表性不高已很少使用，监测项目中主要采用三小时、八小时或一天的均样。

均样的代表性是建立在采样流量恒定的基础之上，因此在整个采样过程中维持采样流量的准确和稳定非常重要，由于均样采集时，采样罐内气压与大气压的差值不断减小，因此流速会逐渐降低，如不加以控制，则不能满足均样恒流采集的要求。同时，为了使各地区获得的数据具有时空可比性，各监测站的均样样品往往在同一时间内开始采样，比如都从每日的午夜零时开始，所以需要控制气路按时打开和关闭。

由于采样时间长，当前VOCs环境监测的均样采样设备，因普遍使用质量流量控制器来限制流量和使用需持续通电才能保持打开状态的电磁阀来控制采样通道，体积庞大，耗电多，一般只能用在有外接电源支持的固定监测站点内，然而在野外监测、走航监测、应急监测、无人机监测等应用中，采样器的体积有限制，外接电源也难以实现，所以亟需一种低功耗的气体均样采集器，来实现无外接电源时的均样采集。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种低功耗气体均样采样器，使其更具有实用性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种低功耗气体均样采样器，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种低功耗气体均样采样器，包括：

采样管，所述采样管一端为开口且与空气连通；

限流阀，所述限流阀设置在所述采样管另一端，对所述采样管的空气流量进行限制；

采样罐，所述采样罐与所述限流阀连通，所述采样罐对气体进行收集；

控制组件，所述控制组件控制管路的通断；

所述限流阀内设置有调节腔，所述调节腔一端设置有进气口和出气口，所述调节腔内设置有活塞，所述活塞沿靠近或远离所述进气口和所述出气口的方向运动，所述活塞另一端设置有弹性件，所述弹性件限制所述活塞向靠近所述进气口和所述出气口的方向运动。

进一步地，所述控制组件包括：

主控电路板，所述主控电路板上设置有微控制器和实时时钟；

双稳电磁阀，所述双稳电磁阀与所述主控电路板电连接，所述双稳电磁阀控制管路的通断；

主电池，所述主电池与所述主控电路板电连接，对所述主控电路板提供电能。

进一步地，所述主控电路板上设置有纽扣电池，所述纽扣电池对所述实时时钟提供电能。

进一步地，所述控制组件还包括显示器，所述显示器与所述主控电路板电连接，所述显示器为电子墨水屏。

进一步地，所述控制组件还包括充电口和通信接口。

进一步地，所述活塞在靠近所述进气口和所述出气口的一端设置有环形凸出块，所述环形凸出块控制所述活塞与所述进气口和所述出气口之间的最小距离。

进一步地，所述活塞另一端设置有后盖，所述后盖上设置有通气孔，所述通气孔与外部空气连通，所述后盖可拆卸设置，所述弹性体一端设置在所述后盖上，另一端设置在所述活塞上。

进一步地，所述采样管弯曲设置。

进一步地，所述采样管开口处设置有颗粒过滤器。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过设置采样管、限流阀、采样管和控制组件，限流阀内设置有调节腔，调节腔一端设置有进气口和出气口，调节腔内设置有活塞，活塞另一端设置有弹性件，在开始收集时，采样管内气压较低，限流阀与采样罐连通时，调节腔内气压与采样罐内相同，此时会拉动活塞，减小活塞与进气口和出气口之间的距离，从而限制气体的流量，当采样罐内气压逐渐升高时，弹性件会逐渐将活塞向远离进气口和出气口的方向运动，从而增加气体的流量，无需电源即可实现对气体流量进行控制，实现流量的恒定，增加了采样的准确和稳定，且功耗很低，适合野外等无外接电源的采样情景，控制组件控制管路的通断，实现定时采集。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为控制组件的结构示意图

图3为限流阀的结构示意图。

附图标记：1、采样管；11、颗粒过滤器；2、限流阀；21、调节腔；22、进气口；23、出气口；24、活塞；241、环形凸出块；25、弹性体；26、后盖；261、通气孔；3、采样罐；4、控制组件；41、主控电路板；42、双稳电磁阀；43、主电池；44、显示器；45、充电口；46、通信接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，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，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，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发明中的具体含义。

如图1至3所示，一种低功耗气体均样采样器，包括：

采样管1，采样管1一端为开口且与空气连通；

限流阀2，限流阀2设置在采样管1另一端，对采样管1的空气流量进行限制；

采样罐3，采样罐3与限流阀2连通，采样罐3对气体进行收集；

控制组件4，控制组件4控制管路的通断；

限流阀2内设置有调节腔21，调节腔21一端设置有进气口22和出气口23，调节腔21内设置有活塞24，活塞24沿靠近或远离进气口22和出气口23的方向运动，活塞24另一端设置有弹性件，弹性件限制活塞24向靠近进气口22和出气口23的方向运动。

通过设置采样管1、限流阀2、采样管1和控制组件4，限流阀2内设置有调节腔21，调节腔21一端设置有进气口22和出气口23，调节腔21内设置有活塞24，活塞24另一端设置有弹性件，在开始收集时，采样管1内气压较低，限流阀2与采样罐3连通时，调节腔21内气压与采样罐3内相同，此时会拉动活塞24，减小活塞24与进气口22和出气口23之间的距离，从而限制气体的流量，当采样罐3内气压逐渐升高时，弹性件会逐渐将活塞24向远离进气口22和出气口23的方向运动，从而增加气体的流量，无需电源即可实现对气体流量进行控制，实现流量的恒定，增加了采样的准确和稳定，且功耗很低，适合野外等无外接电源的采样情景，控制组件4控制管路的通断，实现定时采集。

作为上述实施例的优选，控制组件4包括：

主控电路板41，主控电路板41上设置有微控制器和实时时钟；

双稳电磁阀42，双稳电磁阀42与主控电路板41电连接，双稳电磁阀42控制管路的通断；

主电池43，主电池43与主控电路板41电连接，对主控电路板41提供电能。

通过设置主控电路板41、双稳电磁阀42和主电池43，主控电路板41上设置有实时时钟，从而对采样开始时间和结束时间进行精准控制，实现各地区获得的数据具有时空可比性，双稳电磁阀42只有在改变状态时才需要消耗电量，状态改变后可继续维持而不消耗电能，只需在改变状态时提供所需的脉冲电流，即可切断电源，显著-地降低功耗。

作为上述实施例的优选，主控电路板41上设置有纽扣电池，纽扣电池可对实时时钟提供备用电能。

通过设置纽扣电池，防止主电池43中断时继续保持准确计时，保证采样的时间准确性。

作为上述实施例的优选，控制组件4还包括显示器44，显示器44与主控电路板41电连接，显示器44为电子墨水屏。

通过设置显示器44，可以对采样的开始时间、结束时间、样品名称、仪器状态、电池电量等信息进行显示，而且将显示器44设置为电子墨水屏，电子墨水屏本身并不发光，显示的内容可保留屏幕上至下一次更新，从而显著降低功耗。

作为上述实施例的优选，控制组件4还包括充电口45和通信接口46。

通过设置充电口45和通信接口46，可以对主电池43进行充电，重复使用，通过设置通信接口46，可以进行设置采样时间等。

作为上述实施例的优选，活塞24在靠近进气口22和出气口23的一端设置有环形凸出块241，环形凸出块241控制活塞24与进气口22和出气口23之间的最小距离。

通过设置环形凸出块241，环形凸出块241控制活塞24与进气口22和出气口23之间的最小距离，从而保证了在一开始收集气体时，活塞24不会贴紧进气口22和出气口23，导致无法进行收集气体，增加了本实用新型的实用性与可靠性。

作为上述实施例的优选，活塞24另一端设置有后盖26，后盖26上设置有通气孔261，通气孔261与外部空气连通，以平衡压差，后盖26可拆卸设置，弹性体25一端设置在后盖26上，另一端设置在活塞24上。

通过设置后盖26，后盖26可拆卸设置，从而可以对活塞24进行更换，更换不同长度的凸出块的活塞24，即可对气体的流量进行控制，从而适应不同的采集情景。

作为上述实施例的优选，采样管1弯曲设置。

通过将采样管1弯曲设置，可以有效地减小气体进入时的压力，保证运行的可靠性。

作为上述实施例的优选，采样管1开口处设置有颗粒过滤器11。

通过设置颗粒过滤器11，防止颗粒将限流阀2上的进气口22和出气口23堵塞，增加了本实用新型的实用性与可靠性。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种低功耗气体均样采样器，其特征在于，包括：

采样管(1)，所述采样管(1)一端为开口且与空气连通；

限流阀(2)，所述限流阀(2)设置在所述采样管(1)另一端，对所述采样管(1)的采样气体流量进行限制；

采样罐(3)，所述采样罐(3)与所述限流阀(2)连通，所述采样罐(3)对气体进行收集；

控制组件(4)，所述控制组件(4)控制管路的通断；

所述限流阀(2)内设置有调节腔(21)，所述调节腔(21)一端设置有进气口(22)和出气口(23)，所述调节腔(21)内设置有活塞(24)，所述活塞(24)沿靠近或远离所述进气口(22)和所述出气口(23)的方向运动，所述活塞(24)另一端设置有弹性体（25），所述弹性体（25）限制所述活塞(24)向靠近所述进气口(22)和所述出气口(23)的方向运动。

2.根据权利要求1所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述控制组件(4)包括：

主控电路板(41)，所述主控电路板(41)上设置有微控制器和实时时钟；

双稳电磁阀(42)，所述双稳电磁阀(42)与所述主控电路板(41)电连接，所述双稳电磁阀(42)控制管路的通断；

主电池(43)，所述主电池(43)与所述主控电路板(41)电连接，对所述主控电路板(41)提供电能。

3.根据权利要求2所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述主控电路板(41)上设置有纽扣电池，所述纽扣电池对所述实时时钟提供备用电能。

4.根据权利要求3所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述控制组件(4)还包括显示器(44)，所述显示器(44)与所述主控电路板(41)电连接，所述显示器(44)为电子墨水屏。

5.根据权利要求4所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述控制组件(4)还包括充电口(45)和通信接口(46)。

6.根据权利要求1所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述活塞(24)在靠近所述进气口(22)和所述出气口(23)的一端设置有环形凸出块(241)，所述环形凸出块(241)控制所述活塞(24)与所述进气口(22)和所述出气口(23)之间的最小距离。

7.根据权利要求6所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述活塞(24)另一端设置有后盖(26)，所述后盖(26)上设置有通气孔(261)，所述通气孔(261)与外部空气连通，所述后盖(26)可拆卸设置，弹性体(25)一端设置在所述后盖(26)上，另一端设置在所述活塞(24)上。

8.根据权利要求1所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述采样管(1)弯曲设置。

9.根据权利要求8所述的低功耗气体均样采样器，其特征在于，所述采样管(1)开口处设置有颗粒过滤器(11)。

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