CN216358882U - 一种多级分离型气溶胶分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气溶胶采集监测领域，具体公开了一种多级分离型气溶胶分离器，包括壳体，壳体设有第一气体入口通道、与第一气体入口通道同轴设置的第一粒子流道Ⅰ及两分别设于第一粒子流道Ⅰ左右两侧的第一粒子流道Ⅱ，第一粒子流道Ⅰ的底部设有第一气体出口；两第一粒子流道Ⅱ的下端均连通有第二气体入口通道，第二气体入口通道同轴连通有第二粒子流道Ⅰ及两分别设于第二粒子流道Ⅰ左右两侧的第二粒子流道Ⅱ，第二粒子流道Ⅰ的底部设有第二气体出口；各第一粒子流道Ⅰ与各第二粒子流道Ⅰ均设有用于安装气敏传感器的传感器安装位。本实用新型能实现多粒径气溶胶的同时分离和检测，以提高检测效率。

Description

一种多级分离型气溶胶分离器

技术领域

本实用新型涉及气溶胶采集监测领域，尤其涉及一种多级分离型气溶胶分离器。

背景技术

在大气和工业环境监测中，要确定颗粒物的来源、评价颗粒物对人类和环境的危害或潜在危害以前，就先需要了解气溶胶颗粒物成分、粒子浓度和粒径分布，因此我们需要事先对气溶胶进行采样、分级和检测分析，从而能够对环境中存在的有害颗粒进行预警。气溶胶分离器(也称虚拟冲击器)是气溶胶采集及监测过程中用于粒度分离的重要器件，其主要工作原理是利用不同粒径气溶胶粒子所受惯性力的不同，将其从高速气流中分离开来。

现有技术中，本发明创造的申请人曾于专利2021104552805中提出一种采集与检测一体化的气溶胶分离器，其包括壳体，壳体设有气体入口部及与气体入口部相连通的粒子收集部，气体入口部包括一用于供气溶胶流入的主流腔及两分别设于主流腔左右两侧并用于供纯净气体流入的侧流腔，粒子收集部包括与主流腔同轴设置的大粒径粒子流道及两分别设于大粒径粒子流道左右两侧的小粒径粒子流道，小粒径粒子流道或/和大粒径粒子流道中安装有用于检测气体浓度及成分的气敏传感器，气敏传感器与外部分析仪通信连接以将检测数据传至外部分析仪。然而，上述气溶胶分离器为单级分离结构，并不能实现多粒径气溶胶(即含多种粒径气溶胶的混合气溶胶体)的同时分离和检测，造成检测效率低下、数据处理较为繁琐。

因此，就需要一种多级分离型气溶胶分离器，能实现多粒径气溶胶的同时分离和检测，以提高检测效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种多级分离型气溶胶分离器，能实现多粒径气溶胶的同时分离和检测，以提高检测效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多级分离型气溶胶分离器，包括壳体，所述壳体设有第一气体入口通道、与第一气体入口通道同轴设置的第一粒子流道Ⅰ及两分别设于第一粒子流道Ⅰ左右两侧的第一粒子流道Ⅱ，所述第一粒子流道Ⅰ的底部设有第一气体出口；两所述第一粒子流道Ⅱ的下端均连通有第二气体入口通道，所述第二气体入口通道同轴连通有第二粒子流道Ⅰ及两分别设于第二粒子流道Ⅰ左右两侧的第二粒子流道Ⅱ，所述第二粒子流道Ⅰ的底部设有第二气体出口；各所述第一粒子流道Ⅰ与各第二粒子流道Ⅰ均设有用于安装气敏传感器的传感器安装位。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，两所述第一粒子流道Ⅱ对称设于第一粒子流道Ⅰ的左右两侧，两所述第二粒子流道Ⅱ对称设于相应第二粒子流道Ⅰ的左右两侧。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述第一气体出口的孔径大于第一粒子流道Ⅰ的内径；所述第二气体出口的孔径大于第二粒子流道Ⅰ的内径。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，与两所述第一粒子流道Ⅱ分别连通的两所述第二气体入口通道具有不同的内径。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，各所述第二粒子流道Ⅱ的下端均连通有第三气体入口通道，所述第三气体入口通道同轴连通有第三粒子流道Ⅰ及两分别设于第三粒子流道Ⅰ左右两侧的第三粒子流道Ⅱ，所述第三粒子流道Ⅰ的底部设有第三气体出口并通过第三气体出口与对应的两第三粒子流道Ⅱ相连通；所述第三粒子流道Ⅰ也设有用于安装气敏传感器的传感器安装位。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，两所述第三粒子流道Ⅱ对称设于相应第三粒子流道Ⅰ的左右两侧。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述第三气体出口的孔径大于第三粒子流道Ⅰ及第三粒子流道Ⅱ的内径。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，与四所述第二粒子流道Ⅱ分别连通的四所述第三气体入口通道具有不同的内径。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益技术效果：

本实用新型提供的一种多级分离型气溶胶分离器，具备多级分离结构，可以对气溶胶进行多级分离，不仅可以对气溶胶中不同范围粒径进行分离，而且对其含量也可以进行准确的检测；本实用新型极大地提高了检测效率，简化检测和数据处理过程，实现亚微米及更小粒径的分离。

本实用新型结构简单，不需要节流阀、流量计以及质量流量显示器等常规设备配合，将分离器暴露在样本环境中即可对样本进行分离检测，有利于分离器结构紧凑化的实现，使得分离器往微型化发展，方便随身携带。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的分离原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，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，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1所示：本实施例提供的一种多级分离型气溶胶分离器，包括壳体9，所述壳体9设有第一气体入口通道11、与第一气体入口通道11同轴设置的第一粒子流道Ⅰ12及两分别设于第一粒子流道Ⅰ12左右两侧的第一粒子流道Ⅱ13，所述第一粒子流道Ⅰ12的底部设有第一气体出口14；两所述第一粒子流道Ⅱ13的下端均连通有第二气体入口通道21，所述第二气体入口通道21同轴连通有第二粒子流道Ⅰ22及两分别设于第二粒子流道Ⅰ22左右两侧的第二粒子流道Ⅱ23，所述第二粒子流道Ⅰ22的底部设有第二气体出口24；各所述第一粒子流道Ⅰ12与各第二粒子流道Ⅰ22均设有用于安装气敏传感器的传感器安装位4。

气溶胶分离器的分离原理与现有技术相同，在此不再赘述。壳体9可呈矩形板状，四边设有圆形倒角。“左”“右”以图1所示方向为准。气溶胶分离器还可以包括与壳体9对应的上、下盖板，在组装时，上、下盖板与壳体9的上、下端面密封连接。各气体出口可连通、汇聚在一起，并在连通处设置一微型气泵，由微型气泵为气体的流动提供动力。第一气体入口通道11用于供原始气溶胶流入，其设于壳体9顶部中央。第一粒子流道Ⅰ12为大粒径气溶胶流道，第一粒子流道Ⅱ13为小粒径气溶胶流道(当然，在多级分离的情况下，大、小粒径是相对而言的)，且各级的分离原理是相同的。

在安装上气敏传感器后，气敏传感器与外部分析仪通信连接以将检测数据传至外部分析仪；气敏传感器可将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息。

本实施例提供的一种多级分离型气溶胶分离器，具备多级(第二及以上)分离结构，可以对气溶胶进行多级分离，不仅可以对气溶胶中不同范围粒径进行分离，而且对其含量也可以进行准确的检。

本实施例中，两所述第一粒子流道Ⅱ13对称设于第一粒子流道Ⅰ12的左右两侧，两所述第二粒子流道Ⅱ23对称设于相应第二粒子流道Ⅰ22的左右两侧；采用该结构，有利于提高气溶胶流动的均匀性。同时，所述第一气体出口14的孔径大于第一粒子流道Ⅰ12的内径；所述第二气体出口24的孔径大于第二粒子流道Ⅰ22的内径。

本实施例中，与两所述第一粒子流道Ⅱ13分别连通的两所述第二气体入口通道21具有不同的内径；采用该结构，左右两侧的第二气体入口通道21与第二粒子流道Ⅰ22及第二粒子流道Ⅱ23构成的分离结构具有不同的切割直径，由此可以分离出不同粒径的气溶胶，此时即形成了分离器的三级分离结构。

本实施例中，各所述第二粒子流道Ⅱ23的下端均连通有第三气体入口通道31，所述第三气体入口通道31同轴连通有第三粒子流道Ⅰ及两分别设于第三粒子流道Ⅰ32左右两侧的第三粒子流道Ⅱ33，所述第三粒子流道Ⅰ32的底部设有第三气体出口34并通过第三气体出口34与对应的两第三粒子流道Ⅱ33相连通；所述第三粒子流道Ⅰ32也设有用于安装气敏传感器的传感器安装位4。同样地，所述第三粒子流道Ⅱ33对称设于相应第三粒子流道Ⅰ32的左右两侧；所述第三气体出口34的孔径大于第三粒子流道Ⅰ32及第三粒子流道Ⅱ33的内径。

本实施例中，与四所述第二粒子流道Ⅱ23分别连通的四所述第三气体入口通道31具有不同的内径；采用该结构，左右两侧的第三气体入口通道31与第三粒子流道Ⅰ32及第三粒子流道Ⅱ33构成的分离结构具有不同的切割直径，由此可以分离出不同粒径的气溶胶，而且第三气体入口通道31与第二气体入口通道21也具有不同的内径，此时即形成了分离器的七级分离结构；当然，依据相同的原理，本分离器还可以具备更多级数的分离结构。

如图2所示，图中箭头表示气溶胶的流动方向，可见，本实施例的一种多级分离型气溶胶分离器可采用如下工作方式：

将气溶胶分离器直接暴露在样本环境中，当其适配的微型气泵工作时，第一气体入口通道11中会产生稳定的气流；此后，气溶胶Q₀源源不断地从第一气体入口通道11处进入分离器；气溶胶Q₀流经加速喷嘴时会形成高速气流，并进行第第一分离；高速气流中较大的粒子由于惯性较大将直接流向第一粒子流道Ⅰ12，形成次流q₁，在次流道中的传感器将对q₁进行浓度检测，q₁从第一气体出口14处流出；同时粒径小的粒子由于惯性较小，则将会流向第一粒子流道Ⅱ13，形成主流Q₁，Q₁将继续流向下一个分离区域，进行下第一的分离；第一分离形成的主流Q₁继续流动，依次完成与第一分离类似的第二及以下各级的分离(不再赘述Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇、q₂、q₃、q₄、q₅、q₆、q₇的流动情况)；当上一级主流经过下一级加速喷嘴时分离开始，大于切割直径的粒子在惯性力下不发生偏转流入次流，其浓度同样会被对应流道内的传感器检测；而在切割直径以下的粒子形成主流，主流从两侧继续向下一级流去。最终，主流和次流在各第三气体出口34处汇聚并流出分离器，完成多级分离。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种多级分离型气溶胶分离器，包括壳体，所述壳体设有第一气体入口通道、与第一气体入口通道同轴设置的第一粒子流道Ⅰ及两分别设于第一粒子流道Ⅰ左右两侧的第一粒子流道Ⅱ，所述第一粒子流道Ⅰ的底部设有第一气体出口；其特征在于：

两所述第一粒子流道Ⅱ的下端均连通有第二气体入口通道，所述第二气体入口通道同轴连通有第二粒子流道Ⅰ及两分别设于第二粒子流道Ⅰ左右两侧的第二粒子流道Ⅱ，所述第二粒子流道Ⅰ的底部设有第二气体出口；各所述第一粒子流道Ⅰ与各第二粒子流道Ⅰ均设有用于安装气敏传感器的传感器安装位。

2.根据权利要求1所述的一种多级分离型气溶胶分离器，其特征在于：

两所述第一粒子流道Ⅱ对称设于第一粒子流道Ⅰ的左右两侧，两所述第二粒子流道Ⅱ对称设于相应第二粒子流道Ⅰ的左右两侧。

3.根据权利要求1所述的一种多级分离型气溶胶分离器，其特征在于：

所述第一气体出口的孔径大于第一粒子流道Ⅰ的内径；所述第二气体出口的孔径大于第二粒子流道Ⅰ的内径。

4.根据权利要求1所述的一种多级分离型气溶胶分离器，其特征在于：

与两所述第一粒子流道Ⅱ分别连通的两所述第二气体入口通道具有不同的内径。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种多级分离型气溶胶分离器，其特征在于：

各所述第二粒子流道Ⅱ的下端均连通有第三气体入口通道，所述第三气体入口通道同轴连通有第三粒子流道Ⅰ及两分别设于第三粒子流道Ⅰ左右两侧的第三粒子流道Ⅱ，所述第三粒子流道Ⅰ的底部设有第三气体出口并通过第三气体出口与对应的两第三粒子流道Ⅱ相连通；所述第三粒子流道Ⅰ也设有用于安装气敏传感器的传感器安装位。

6.根据权利要求5所述的一种多级分离型气溶胶分离器，其特征在于：

两所述第三粒子流道Ⅱ对称设于相应第三粒子流道Ⅰ的左右两侧。

7.根据权利要求5所述的一种多级分离型气溶胶分离器，其特征在于：

所述第三气体出口的孔径大于第三粒子流道Ⅰ及第三粒子流道Ⅱ的内径。

8.根据权利要求5所述的一种多级分离型气溶胶分离器，其特征在于：

与四所述第二粒子流道Ⅱ分别连通的四所述第三气体入口通道具有不同的内径。

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