CN215931601U - 用于气体颗粒物的旋风分离器及气体颗粒物浓度检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于气体颗粒物的旋风分离器，包括：分离器进口；分离器出口；旋风分离结构，其构造成在其被致动时能将尺寸小于预先确定的第一阈值的颗粒物从气流中分离出；尘盒；第二通路，其设置在尘盒与分离器出口之间；第二阀，其布置在第二通路上，以切断或导通第二通路；旋风分离器构造成能在其被致动且第二阀关闭时使气流中尺寸大于或等于第一阈值的颗粒物能蓄积在尘盒内，且旋风分离器构造成能在其未被致动且第二阀打开时使气流至少部分地流经第二通路，以使得蓄积在尘盒内的颗粒物能流向分离器出口。借助该旋风分离器，可实现用同一设备对尺寸不同的气体颗粒物进行检测。本实用新型还提供气体颗粒物浓度检测设备。

Description

用于气体颗粒物的旋风分离器及气体颗粒物浓度检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于气体颗粒物的旋风分离器，其包括用于分离出预定尺寸的颗粒物的旋风分离器结构和用于收集大于预定尺寸的颗粒物的尘盒。

本实用新型还涉及一种气体颗粒物浓度检测设备，其包括旋风分离器。

背景技术

随着国家对环境保护力度的加大，各个城市越来越多地投入力量对空气质量进行监测与控制。各种监测手段也应运而生，其中在线监测方法因其持续性、连贯性以及客观性而受到更多的青睐当前。

具体来说，环境空气质量中的颗粒物是通过多种因素(例如，TSP，PM10 和PM2.5)测量的。空气中的悬浮颗粒物通常分为总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)。TSP是指动力学直径小于或等于10微米的颗粒物；PM10是指动力学直径小于或等于10微米的颗粒物。PM2.5是指动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。这些值的测量又通常是通过配置有不同旋风分离器的不同独立仪器测量的。

旋风分离器是一种用于颗粒物分离的常见设备，其工作原理为靠气流切向引入造成旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面分开。旋风分离器的主要特点是结构简单、操作弹性大、效率较高、管理维修方便，价格低廉。

在图1中示出了一种传统的旋风分离器，其包括气流入口、内部的旋风分离结构、用于收集颗粒物的尘盒以及气流出口。带有颗粒物的气体、例如空气从上方的气流入口引入该旋风分离器，通过锥形的旋风分离结构，尺寸小于预定阈值的颗粒物随气流从右侧通道离开，而尺寸大于预定阈值的颗粒物则收集于左侧的尘盒内。

待分离颗粒的气流可以来自于烟道或者直接来自于大气等环境，并且可在进入旋风分离器之前经过一级或者多级过滤。内部收集有大颗粒的尘盒可以是预先安装到旋风分离器的接口上的，以便于定期更换。

由此，可以看出通过上述传统的旋风分离器只能将某一特定的预定尺寸的颗粒物分离出或者收集到。因此，为了测量例如环境中上述提及的各种尺寸的颗粒物、例如PM2.5、PM10，需要提供多个旋风分离器。

因此，目前常见的做法是按照用户的要求安装不同的监测系统对相应的参数进行监测，或者是根据用户的要求人为地对系统进行配置，从而周期性地获取不同类别的数据。此方法虽然简单，但若要实现对至少两种颗粒物、例如PM2.5和PM10的共同监测，则要求环监部门或者增大设备的投入从而造成投资金额的大量增长，或者要求系统维护人员进行周而复始的配置，从而浪费大量的人力成本。例如，由于需要多种测量仪器，多尺寸颗粒物测量的成本也因此显著增加了，例如会根据具体测量颗粒物种类的多少而至少增加一倍甚至三倍。

更令人困扰的是，来自不同仪器的较大系统偏差无法提供一致的测量值，这甚至会导致数据之间的冲突。例如，在同一位置的PM2.5值大于PM10 的明显误差，尤其是在空气质量越来越好的颗粒物低浓度值的情况下愈发如此。

因此，在气体颗粒物测量的领域中始终存在对采用同一套测量设备、尤其是仅采用同一个旋风分离器来精准测量多种尺寸颗粒物的需求。

实用新型内容

本实用新型首先提供了一种用于气体颗粒物的旋风分离器，旋风分离器可以包括：分离器进口，气流经由分离器进口流入旋风分离器；分离器出口，气流经由分离器出口流出旋风分离器；布置于分离器进口与分离器出口之间的旋风分离结构，旋风分离结构可以构造成在其被致动时能将尺寸小于预先确定的第一阈值的颗粒物从气流中分离出；尘盒，气流中尺寸大于或等于第一阈值的颗粒物能经由旋风分离结构转向尘盒；第二阀，其布置在第二通路上，以切断或导通第二通路；旋风分离器构造成能在其被致动且第二阀关闭时使气流中尺寸大于或等于第一阈值的颗粒物能蓄积在尘盒内，且旋风分离器构造成能在其未被致动且第二阀打开时使气流至少部分地流经第二通路，以使得蓄积在尘盒内的颗粒物能流向分离器出口。

借助该旋风分离器，可以实现用同一设备对多种尺寸不同的气体颗粒物进行检测。更具体来说，通过由第二阀控制通断的第二通路，气流中的大尺寸颗粒物可以蓄积在尘盒内或者随气流流出旋风分离器。由此，可以避免因需要不同设备来分别检测不同尺寸的颗粒物带来的成本升高和系统偏差的问题。

有利地，旋风分离器还可以包括第一通路，所述第一通路设置在所述旋风分离结构与所述分离器出口之间，通过所述旋风分离结构所分离出的、气流中尺寸小于所述第一阈值的颗粒物能经由所述第一通路流向所述分离器出口。

借助第一通路，可以方便地从气流中分离出的小于第一阈值的颗粒物不经过尘盒直接流出旋风分离器，以收集特定尺寸的颗粒物。

优选的是，旋风分离器还可以包括第一阀，所述第一阀布置在所述第一通路上，用于切断或导通所述第一通路，其中，当所述旋风分离结构被致动时，所述第一阀打开，而所述第二阀关闭。

通过设置有第一阀来控制第一通路的通断，可以在期望时容易地使气流中的预定尺寸的颗粒物经旋风分离后离开分离器出口。

有利的是，当旋风分离结构未被致动时，第一阀可以关闭，而第二阀可以打开。

通过如此设置，可以使在旋风分离结构未被致动时经过旋风分离器的气流中的全部颗粒仅经由第二通路从分离器出口离开，从而避免在旋风分离结构未被致动时使气流分成两股流出。

特别是，第二通路可以与第一通路彼此独立设置。

当两条通路完全彼此独立间隔开时，可以使得管路布置的灵活性提高，同时还可以避免两条通路上的气流之间的气压互相影响。

例如，第二通路可以设置成在第一阀和分离器出口之间的位置通入第一通路中。

当两条通路在靠近分离器出口的位置合并在一起时，可以使得整个旋风分离器的结构变得更为紧凑，且便于分离器出口与下游的分析仪器之间的对接。

在一些实施例中，旋风分离器还可以包括控制器，控制器可以用于控制第一阀和第二阀，每个测量周期由第一子周期和第二子周期构成，其中，旋风分离结构可以构造成能在第一子周期期间被致动，而控制器操作成打开第一阀并且关闭第二阀，以使得尺寸小于第一阈值的颗粒物经由第一通路从分离器出口流出，而尺寸大于或等于所述第一阈值的颗粒物收集于尘盒内，以及旋风分离结构能构造成在第二子周期期间不被致动，而控制器操作成打开所述第二阀并且关闭第一阀，以使得流入旋风分离器的所有颗粒物连同在第一子周期期间收集于尘盒内的颗粒物经由第二通路从分离器出口流出。

通过分时控制第一阀和第二阀，可以建立一种时间分离和数值分析机制。更具体来说，在第一子周期中可以测得尺寸小于第一阈值的颗粒物的浓度，而在第二子周期中可以累计测得空气中颗粒物(不限于尺寸小于第一阈值的颗粒物)的浓度。

尤其是，旋风分离器还可以包括过滤装置，过滤装置可以沿气流流动方向布置在分离器进口之前，以使得经由过滤装置分离出的尺寸小于第二阈值的颗粒物流入分离器进口，其中，第二阈值可以大于第一阈值。

借助过滤装置，可以一方面使得旋风分离器本身不会容易堵塞且尘盒不会过于经常需要更换，另一方面也便于计算所需阈值尺寸的颗粒物的浓度。

此外，本实用新型还涉及一种气体颗粒物浓度检测设备，其包括如上面任一项所述的旋风分离器。

优选的是，气体颗粒物浓度检测设备还可以包括分析仪器，分析仪器连接到分离器出口，以使得能测量经由分离器出口流出的颗粒物的浓度。

附图说明

附图用于提供对本实用新型的进一步理解，并且包含在本说明书中且构成其一部分、示出实施例，并且与描述一起用于阐释本实用新型的各原理。

图1示例性地示出了包括根据现有技术的旋风分离器在内的气体颗粒物浓度检测设备的结构图；

图2示例性地示出了包括根据本实用新型的一个实施例的旋风分离器在内的气体颗粒物浓度检测设备的结构图；

图3示例性示出了根据本实用新型的各气体颗粒物(PM2.5和PM10) 的浓度随时间变化的示意曲线图。

应注意参考的附图并非都按比例绘制，而是可扩大来说明本实用新型的各方面，且在这方面，附图不应被解释为限制性的。

附图标记列表：

100 气体颗粒物浓度检测设备；

120 旋风分离器；

121 分离器进口；

122 旋风分离结构；

123 尘盒；

124 第一通路；

125 第一阀；

126 第二通路；

127 第二阀；

128 分离器出口；

130 分析仪器；

131 探测器；

132 放射源；

133 纸带；

140 预处理设备；

141 积尘室；

142 冷凝设备；

143 气体流道。

具体实施方式

首先，在本实用新型的各个附图中，仅示意性地示出气体颗粒物浓度检测设备的各个单元、装置或部件之间的基本的流体连接关系，而没有具体示出流体回路中的其它必要部件(例如，流路控制部件、供电部件、驱动部件等)。但本领域技术人员可以理解到，未示出的部件并不是本实用新型的重点内容，因而无须赘述。

其次，尽管本实用新型的旋风分离器主要用于分离气体颗粒物且本实用新型的气体颗粒物浓度检测设备主要用于测量气体颗粒物浓度，但本实用新型的旋风分离器以及包含旋风分离器的气体颗粒物浓度检测设备也可以与液体颗粒物结合使用。在本实用新型中，气体颗粒物例如可以为大气颗粒物，例如PM2.5、PM10等，但也可以例如是烟道气体颗粒物等。

第三，本实用新型的“旋风分离器”可以是指集成的市场上可购得的旋风分离器，但也不排除为类似起到旋风分离作用的装置或结构。气流的流量可以控制由旋风分离器所分离出的颗粒物的量，由此来调节更换集成到旋风分离器的尘盒的更换频次。

另外，下文中所具体描述的各个装置、构件或元件之间的包含关系仅仅是示例性的描述。例如，当描述“某装置包括某元件”时，由于该元件的结构和功能均是独立的，因而该元件尽管可以属于该装置的一部分，但也可以为独立于该装置的元件。

再次参见描述现有技术的图1，首先，将带有颗粒物的空气或者其它气流引入气体颗粒物浓度检测设备。优选的是，该气体颗粒物浓度检测设备可以包括一级或多级的过滤装置，以使得经过滤的气流流入位于过滤装置下游的旋风分离器。在旋风分离器中，如前所述，将预定尺寸的颗粒物(通常为最细的颗粒物)从气流中分离出来，以用于在下游的分析仪器中进行分析，例如浓度分析。而大于预定尺寸的颗粒物则保留在旋风分离器内的尘盒或者抓锅内，并通过定期保养清洁来进行常规维护。

因此，在图1的气体颗粒物浓度检测设备的分析仪器中仅能分析一种预定尺寸的颗粒物，例如其浓度。如果想要分析第二种颗粒物，例如尺寸大于第一种颗粒物尺寸的颗粒物，则需要重新离线(即，停工)更换另一旋风分离器。这样的缺点如前所述为会产生较大的不期望的系统偏差以及导致数据之间的冲突，并且导致成本成倍上升。

转而参见图2，根据本实用新型的气体颗粒物浓度检测设备100包括旋风分离器120。该旋风分离器120包括分离器进口121，气流经由该分离器进口121流入旋风分离器120。此外，该旋风分离器120也包括分离器出口 128，气流经由分离器出口128流出旋风分离器120。分离器进口121和分离器出口128的数目优选为各一个，但也可以是多个。

例如，分离器进口121可以位于旋风分离器120的顶上，但也可以是侧面，而分离器出口128可以位于旋风分离器120的底部，但也可以位于侧面。优选的是，分离器进口121与分离器出口128彼此大致相对布置。

旋风分离器120在分离器进口121与分离器出口128之间设有旋风分离结构122，用于分离出气流中的颗粒物。根据本实用新型的旋风分离器 120的旋风分离结构122可以构造成在其被致动时能将尺寸小于预先确定的第一阈值的颗粒物从气流中分离出。所谓的“能分离出”是指气流中仅尺寸小于预先确定的第一阈值的颗粒物能从分离器出口128随气流离开旋风分离器120，或者说离开旋风分离器120的气流中没有尺寸大于或等于预先确定的第一阈值的颗粒物。例如，第一阈值可以是动力学直径小于或等于2.5微米，但也可以是其它预设定的尺寸值。

此外，旋风分离器120还可包括尘盒123，优选是可拆装到旋风分离器 120的主体壳体上的尘盒123，以便于定期更换尘盒123。尘盒123的位置优选布置为使得操作者在高温下仍然可以从旋风分离器120的正面拆卸下尘盒123，以方便更换。可以理解到，与在旋风分离器120的尾部安装用于颗粒物的直接排出机构相比，借助集成到旋风分离器120的尘盒123来收集颗粒物可以保持整个气路的气密性要求，从而减少稀释、混合、逸散等潜在风险。

根据本实用新型，流经旋风分离器120的气流中尺寸大于或等于第一阈值的颗粒物能经由旋风分离结构122转向尘盒123，以便于收集于其内。所谓的“预先确定的第一阈值”是指与安装在气体颗粒物浓度检测设备100 内的旋风分离器120相关联的颗粒物尺寸阈值，通常可基于阈值以及其它因素(例如，气流流量)来选定旋风分离器120的类型或尺寸。

有利地，在旋风分离结构122与分离器出口128之间设有第一通路124。在此，可以理解到，在本实用新型中，该第一通路124是设置在旋风分离结构122的排出已经分离出的颗粒物(即，尺寸小于第一阈值的颗粒物) 的出口(而不是诸如尘盒123之类的其它部件)与分离器出口128之间的。换言之，通过旋风分离结构122所分离出的、气流中尺寸小于所述第一阈值的颗粒物能经由该第一通路124流向分离器出口128。第一通路124并不严格是指通路仅有一条，但无论存在多少条通路，只要是位于旋风分离结构122与分离器出口128之间的流体通路均是指第一通路124，以与下面将描述的其它流体通路区分开。

根据本实用新型，可以在尘盒123与分离器出口128之间设有与第一通路124不同的第二通路126。第一通路124与第二通路126优选是彼此独立的两条通路，但不排除第二通路126可以汇入第一通路124。第二通路 126可以设置成在第一阀125和分离器出口128之间的适当位置处通入第一通路124中，例如在分离器出口128之前的不远处。但无论如何，旋风分离结构122的排出已经分离出的颗粒物(即，尺寸小于第一阈值的颗粒物) 的出口不会位于第二通路126上。

优选的是，在该第二通路126上布置有第二阀127，该第二阀127可以用于切断或导通该第二通路126。当第二阀127关闭时，即相当于从尘盒 123到分离器出口128的第二通路126不导通，因此如果旋风分离器120 的旋风分离结构122被致动，则气流中尺寸大于或等于第一阈值的颗粒物可以收集或蓄积在尘盒123内，而不会从尘盒123流向下游(以及由此流向分离器出口128)。在此，术语“下游”是指气流流向分离器出口128 的方向。

当第二阀127打开时，第二通路126由此被导通了，即带有颗粒物的气流能经由该第二通路126流向分离器出口128。当尘盒123内已经蓄积有尺寸大于或等于第一阈值的颗粒物，则当第二通路126导通时，蓄积的颗粒也可以随气流流向分离器出口128，此时的气流中本身也具有颗粒物。

根据本实用新型，在第二通路126上设置有第二阀127是必要的，但是否要在第一通路124上设置有第一阀125(该第一阀125也用于切断或导通第一通路124)则不是必须的。

具体来说，当第一通路124上没有布置有第一阀125时，则第一通路 124始终导通。在此情况下，如果第二阀127关闭，则气流经由第一通路 124流向分离器出口128。如果此时旋风分离结构122被致动，即旋风分离起作用，则如前所述尺寸小于第一阈值的颗粒物随气流经由第一通路124 从分离器出口128流出。如果此时旋风分离结构122未被致动，则未经分离颗粒物的气流也仅经由第一通路124从分离器出口128流出。如果第二阀127打开，则气流可以经由第一通路124和第二通路126二者流向分离器出口128。

但优选的是，在第一通路124上布置有第一阀125。当旋风分离结构 122被致动时，第一阀125打开，而第二阀127关闭，则如前所述尺寸小于第一阈值的颗粒物随气流经由第一通路124从分离器出口128流出。但第二阀127打开时，第一阀125可以选择关闭，以使得气流仅经由第二通路 126流向分离器出口128，但也可以选择为打开，以使得气流可以经由第一通路124和第二通路126二者流向分离器出口128。

更优选的是，当旋风分离结构122未被致动时，第一阀125关闭，而第二阀127打开；当旋风分离器120结构被致动时，第一阀125打开，而第二阀127关闭。

为了测量气流中的某种颗粒物的浓度，根据本实用新型的气体颗粒物浓度检测设备100还可以包括布置于旋风分离器120下游的分析仪器130，以分析从分离器出口128流出的颗粒物。根据本实用新型的测量通常以测量周期来执行，每个测量周期可以分为第一子周期和第二子周期，第一子周期从时间上讲先于第二子周期。

在图2中所示的实施例中，分析仪器130可包括成对的探测器131和放射源132，用于沉积颗粒物的纸带133可以从该对探测器131和放射源 132中间穿过。例如，沉积用的纸带133可以借助卷轴或者其它带输送器来传递，以运动通过位于该对探测器131和放射源132之间的间隙。放射源 132可以是C14放射源，但也不限于此。

根据本实用新型，在测量周期的第一子周期中，可致动旋风分离结构 122，以使其能从流经旋风分离器120的气流中分离出尺寸小于预先确定的第一阈值的颗粒物。在此第一子周期中，第二通路126上的第二阀127是关闭的，而第一通路124是导通的(如果设置有第一阀125，则第一阀125 是打开的)。由此，尺寸小于第一阈值的颗粒物仅经由第一通路124从分离器出口128流出，而尺寸大于或等于该第一阈值的颗粒物收集于尘盒123 内。有利的是，可以在分析仪器130中获得从分离器流出的颗粒物的第一值。

在紧接着第一子周期的第二子周期中，打开第二阀127，以导通第二通路126。由此，在该第二子周期中流入旋风分离器120的所有颗粒物连同在第一子周期期间已收集于尘盒123内的颗粒物至少经由第二通路126从分离器出口128流出。有利的是，可以在分析仪器130中获得从分离器流出的颗粒物的第二值。

优选的是，在该第二子周期中，并不致动旋风分离器120，以使得未经分离的颗粒物直接连同在第一子周期期间已收集于尘盒123内的颗粒物从分离器出口128流出。由此可以提高检测效率，因为在第二子周期中实际上无须对颗粒物进行筛分。更优选的是，在使第二阀127打开的同时，使第一阀125关闭，以使得流入旋风分离器120的所有颗粒物连同在第一子周期期间收集于尘盒123内的颗粒物仅经由第二通路126从分离器出口128 流出。

当需要测量颗粒物在气流中的浓度时，可以通过上述第一值获得尺寸小于第一阈值的颗粒物的第一浓度值，并且通过第一值和第二值之和获得尺寸大于或等于第二阈值的颗粒物的第二浓度值。这是因为第二值中包含了在第一子周期中的尺寸大于或等于第二阈值的颗粒物以及在第二子周期中的尺寸大于或等于第二阈值的颗粒物的全部数值。

至此，根据本实用新型的气体颗粒物浓度检测设备100可以实现仅用一个旋风分离器120就实现尺寸不同的颗粒物的检测或分析。本实用新型的测量前提是颗粒物浓度的变化在时间上是连续的这一事实，即第一子周期和第二子周期中的颗粒物、不论是何种尺寸的颗粒物的浓度不会突变，而是在这个测量周期中的变化是连续的。换言之，本实用新型基于颗粒浓度与时间连续的已知事实建立了一种时间分离和数值分析机制。

为了对气体颗粒物浓度检测设备100中的旋风分离器120(包括旋风分离结构122本身以及各通路上的阀)以及分析仪器130等设备进行控制，本实用新型的气体颗粒物浓度检测设备100还可以包括总控制器或者是专用于旋风分离器120、分析仪器130等的多个控制器。

例如，在第一子周期期间，该控制器可以控制旋风分离结构122致动工作，并且操作第一阀125打开，第二阀127关闭。还例如，在第二子周期期间，该控制器可以控制旋风分离结构122不工作，并且操作第二阀127 打开，第一阀125关闭。此外，该控制器还可以用于控制测量周期中的第一子周期和第二子周期的各自占比多少等。

另外，本实用新型的气体颗粒物浓度检测设备100还可以包括过滤装置，例如一级或多级的过滤装置。过滤装置沿气流流动方向一般布置在旋风分离器120、即其分离器进口121之前，以使得经由过滤装置分离出的尺寸小于第二阈值的颗粒物流入分离器进口121。通常，第二阈值大于第一阈值。例如，第二阈值为动力学直径小于或等于10微米。

下面，以测量空气中的两种不同尺寸的颗粒物为例来进行说明，但说明中对第一子周期和第二子周期的划分仅仅是示例性的，本实用新型显然不限于此。

在测量周期中的第一子周期(例如，占整个测量周期的时间的前85％) 中，第二通路126上的第二阀127关闭，第一通路124导通(例如，通过打开第一阀125)。旋风分离器120的旋风分离结构122被致动，以从气流中分离出PM2.5的颗粒物，然后可以在分析仪器130中获得在该第一子周期中的PM2.5的测量值以及由此PM2.5的浓度。而PM10的颗粒物则蓄积在旋风分离器120的尘盒123内，以准备在后续的第二子周期中被气流带走或者抽吸。

在同一测量周期的接着第一子周期的第二子周期(例如，占整个测量周期的时间的后15％)中，关闭第一阀125，打开第二阀127。由此，在第一子周期中积累在尘盒123内的颗粒物和当前第二子周期的颗粒物经由第二通路126流出分离器出口128，进入分析仪器130内。当将当前第二子周期中获得的颗粒物的测量值加上第一子周期内获得的PM2.5的测量值时，可以获得完整的整个测量周期中的PM10的测量值以及由此PM10的浓度。

最后，一个测量周期结束，下一个测量周期仍可以依次进行上述两个步骤。

可以理解到，在第二子周期中尽管不单独计算PM2.5的颗粒物数值，但由于颗粒物浓度的变化在测量周期中应是连续的，因此可以使用数值分析方法来估算其浓度。此外，还可以根据现有数据(例如，PM2.5和PM10 的浓度变化率)来动态调节上述第一子周期和第二子周期各自占据测量周期的时间百分比。

接下来，通过图3以PM2.5和PM10为例来进一步阐释时间分离和数值分析机制。

首先，假设1)颗粒物的浓度变化是连续的；以及2)颗粒物的含量变化是连续的。

基于假设2)，PM2.5与PM10相比的比率能通过使用过去三个小时的数值来估算：

其中，

表示与i小时偏差的当前时刻的PM2.5颗粒物的浓度；

表示基于最近三个小时的数据的二阶多项式拟合函数；

R^t则表示当前时刻下的PM2.5与PM10的估算比率。

基于假设1)，可以通过基于过去三个小时采用多项式拟合来估算PM10 的当前浓度：

PM10^t＝f2(PM10^(t-3),PM10^(t-2),PM10^(t-1)) 公式2

其中，PM10^t是基于过去三小时的PM10的估算的当前浓度；

f2(PM10^(t-3),PM10^(t-2),PM10^(t-1))表示基于过去三个小时数据的二阶多项式拟合函数。

基于上述公式1和公式2，通入如下公式来估算PM2.5的当前浓度：

PM25^t＝R*PM10^t 公式3

基于假设1)，通过如下方式来定义PM10和PM2.5二者的浓度变化率：

K25^t＝|PM25^t-PM25^(t-1)| 公式4

K10^t＝|PM10^t-PM10^(t-1) 公式5

其中，K25^t是当前时刻下的PM2.5的每小时浓度变化率；

K10^t是当前时刻下的PM10的每小时浓度变化率。

因此，在第一个3小时运行之后，可以基于浓度变化率来将接下来一个小时循环分为：

其中，T25^t是针对PM2.5的每一次循环的采样时间(单位：分钟)；

而T10^t是针对PM10的每一次循环的采样时间(单位：分钟)。

在图3中所示的示例性实施例中，曲线的横坐标为时间，而纵坐标为对应的颗粒物浓度，即上曲线为PM10的浓度，而下曲线为PM2.5的浓度。由图3清楚可见，将一个测量周期分为了两个阶段，即第一子周期和第二测量子周期。在该具体的一个实施例中，第一子周期占85％的测量周期(仅测量PM2.5)，而第二子周期占15％(测量PM10)。

可以理解到，通常PM10的浓度一般高于PM2.5的浓度，因此PM10 的曲线整体位于PM2.5的曲线上方。但图3中曲线的变化趋势仅仅是示例性的，实践中可随真实大气情况波动，例如浓度上升或下降。

除了前述旋风分离器120和分析仪器130之外，本实用新型的气体颗粒物浓度检测设备100还可以包括位于旋风分离器120上游的预处理设备 140。例如，预处理设备140可以从上游到下游包括积尘室141，用于接纳流入其内的大气并且使大气内的大颗粒灰尘或杂质能存积在此处，而不带入下游的旋风分离器120，以避免堵塞下游的各种精密部件。

在积尘室141的下游可以布置有冷凝设备142，以使大气冷凝，以降低空气中的水分，提高检测效率。

此外，预处理设备140包括与旋风分离器120相连接的、位于积尘室 141下游的气体流道143。例如，冷凝室可以布置于该气体流道143与积尘室141之间，但也可以设想其它位置。

尽管在各附图中参照了包含旋风分离器的气体颗粒物浓度检测设备的实施例来描述了本实用新型的各种实施例，但应当理解到，本实用新型的范围内的实施例可应用至除了气体颗粒物浓度检测设备之外的其它具有相似旋风分离器的生物或化学检测设备中。

前面的描述已经给出了许多特征和优点，包括各种替代的实施方式，以及装置的结构和功能的细节。本文的意图是示例性的，并不是穷尽性的或限制性的。

对于本领域的技术人员来说显然可对由所附权利要求所表达的术语的宽泛上位含义所指示的全部范围内做出各种改型，尤其是在结构、材料、元素、部件、形状、尺寸和部件的布置方面，包括这些方面在此处所描述的原理范围内的结合。在这些各种改型未偏离所附权利要求的精神和范围的程度内，意味着它们也包含于此。

Claims (10)

1.一种用于气体颗粒物的旋风分离器，所述旋风分离器(120)包括：

分离器进口(121)，气流经由所述分离器进口(121)流入所述旋风分离器(120)；

分离器出口(128)，气流经由所述分离器出口(128)流出所述旋风分离器(120)；

布置于所述分离器进口(121)与所述分离器出口(128)之间的旋风分离结构(122)，所述旋风分离结构(122)构造成在其被致动时能将尺寸小于预先确定的第一阈值的颗粒物从气流中分离出；

尘盒(123)，气流中尺寸大于或等于所述第一阈值的颗粒物能经由所述旋风分离结构(122)转向尘盒(123)；

其特征在于，所述旋风分离器(120)还包括：

第二通路(126)，所述第二通路(126)设置在所述尘盒(123)与所述分离器出口(128)之间；

第二阀(127)，所述第二阀(127)布置在所述第二通路(126)上，以切断或导通所述第二通路(126)；

其中，所述旋风分离器(120)构造成能在其被致动且所述第二阀(127)关闭时使气流中尺寸大于或等于所述第一阈值的颗粒物能蓄积在所述尘盒(123)内，且所述旋风分离器(120)构造成能在其未被致动且所述第二阀(127)打开时使气流至少部分地流经所述第二通路(126)，以使得蓄积在所述尘盒(123)内的颗粒物能流向所述分离器出口(128)。

2.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器(120)还包括第一通路(124)，所述第一通路(124)设置在所述旋风分离结构(122)与所述分离器出口(128)之间，通过所述旋风分离结构(122)所分离出的、气流中尺寸小于所述第一阈值的颗粒物能经由所述第一通路(124)流向所述分离器出口(128)。

3.如权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器(120)还包括第一阀(125)，所述第一阀(125)布置在所述第一通路(124)上，用于切断或导通所述第一通路(124)，其中，当所述旋风分离结构(122)被致动时，所述第一阀(125)打开，而所述第二阀(127)关闭。

4.如权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于，当所述旋风分离结构(122)未被致动时，所述第一阀(125)关闭，而所述第二阀(127)打开，以使得气流仅经由所述第二通路(126)流向所述分离器出口(128)。

5.如权利要求4所述的旋风分离器，其特征在于，所述第二通路(126)与所述第一通路(124)彼此独立设置。

6.如权利要求4所述的旋风分离器，其特征在于，所述第二通路(126)设置成在所述第一阀(125)和所述分离器出口(128)之间的位置通入所述第一通路(124)中。

7.如权利要求4所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器(120)还包括控制器，所述控制器用于控制所述第一阀(125)和所述第二阀(127)，每个测量周期由第一子周期和第二子周期构成，

其中，所述旋风分离结构(122)构造成能在所述第一子周期期间被致动，而所述控制器操作成打开所述第一阀(125)并且关闭第二阀(127)，以使得尺寸小于所述第一阈值的颗粒物经由所述第一通路(124)从所述分离器出口(128)流出，而尺寸大于或等于所述第一阈值的颗粒物收集于所述尘盒(123)内，以及

所述旋风分离结构(122)能构造成在所述第二子周期期间不被致动，而所述控制器操作成打开所述第二阀(127)并且关闭第一阀(125)，以使得流入所述旋风分离器(120)的所有颗粒物连同在所述第一子周期期间收集于所述尘盒(123)内的颗粒物经由所述第二通路(126)从所述分离器出口(128)流出。

8.如权利要求1-7中任一项所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器(120)还包括过滤装置，所述过滤装置沿气流流动方向布置在所述分离器进口(121)之前，以使得经由所述过滤装置分离出的尺寸小于第二阈值的颗粒物流入所述分离器进口(121)，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

9.一种气体颗粒物浓度检测设备，其特征在于，所述气体颗粒物浓度检测设备(100)包括如权利要求1-8中任一项所述的旋风分离器(120)。

10.如权利要求9所述的气体颗粒物浓度检测设备，其特征在于，还包括分析仪器(130)，所述分析仪器(130)连接到所述分离器出口(128)，以使得能测量经由所述分离器出口(128)流出的颗粒物的浓度。

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