专利名称：一种pm1联体多级切割采样头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切割采样头，尤其涉及一种PMl联体多级切割采样头。
背景技术：
PMl指的是空气动力学当量直径< I μ m的颗粒，在可吸入颗粒物(inhalableparticulates)中，PMl通过呼吸系统可以吸入人体肺部深处,对人体健康的危害性更为严重。PMl作为空气中的可吸入颗粒物的一部分，在环境监测领域应该单独作为一项空气质量评价指标。大气颗粒物的分级采集技术中最主要采用的是冲击切割技术，即利用惯性冲击原理对颗粒物进行分级采样，同时采集PMl以及气态持久性有机污染物(简称POPs)，就需要采用多级多功能采样器。由于我国对气溶胶颗粒的研究起步比较晚，国内环保部门使用的气溶胶颗粒的采样设备大都靠国外的引进，国内设计和生产气溶胶多级采集设备的能力较弱，尚无较强的竞争能力，其量程范围(100L/Min或1000L/Min)有限；在国际上较常用的M0UDIMM1、Andersen 八级冲击米样器 Sioutas Cascade Impactor (SKC),其流量仅为 9L/min-90L/min,而且体积较小,远远不能满足颗粒态POPs分析所要求的样品量。此外,这些多级采样器也都不能同时采集气态POPs。而在大气POPs研究中较为常用的大流量采样器，虽然能够同时采集颗粒态和气态污染物，但是其采集的颗粒物也基本为总悬浮颗粒物(TSP)，实现不了颗粒物的分级采集。也无法实现自动控制，流量稳定性和准确度不够理想。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种PMl联体多级切割采样头。能够达到300L/Min的采集流量，满足采样过程中对流量大小和采样时间的实际需求；能够同时采集PMl气溶胶颗粒和气态污染物，实现对颗粒物的分级采集；在满足流量稳定性与准确度的前提下实现自动控制。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种PMl联体多级切割采样头，所述PMl联体多级切割采样头为分层组合结构，从上到下主要由切割口盖、PM2.5冲击咀层、PM2.5冲击板层、PMl冲击咀层、PMl冲击板层、滤膜收集层、PUF收集层组成；
所述PM2.5冲击咀层与所述PMl冲击咀层均包括冲击咀板和设于所述冲击咀板上的至少一组在不同直径上等距环形排列分布的冲击咀；
所述冲击咀上端为第一圆柱体；所述冲击咀中部为第二圆柱体，所述第一圆柱体和所述第二圆柱体通过第一锥形台相连；所述冲击咀下端为第二锥形台，所述第二锥形台与所述第二圆柱体相连；
所述冲击咀为中空结构，其内壁为上端大，下端小的锥形台。优选地，所述冲击咀上端为用于插入所述冲击咀板的第一圆柱体，所述第一圆柱体的外径为14-24 mm、内径为6_12mm,高度为9-15 mm ；
所述冲击咀中部为第二圆柱体，所述第二圆柱体的外径为14-18mm,高度为18_25mm ； 所述第一圆柱体和所述第二圆柱体通过直径从上到下线性减少的所述第一锥形台相连，所述第一锥形台的高度为2-6mm ;所述第二圆柱体的外径与所述第一锥形台的下端外径相同；
所述冲击咀下端为直径从上到下线性减少的所述第二锥形台，所述第二锥形台的下端外径为4-10mm，下端内径为3_8mm，所述第二锥形台的上端外径与所述第二圆柱体的外径相同；
所述冲击咀为中空结构，其内壁为上端内径为6-12mm,下端内径为3_8mm的锥形台。优选地，所述冲击咀板中所述冲击咀的数目为10-30个。优选地，所述切割口盖为圆弧状顶盖。
优选地，所述PM2.5冲击板层包括PM2.5冲击板和PM2.5支架，所述PM2.5冲击板为上端开口的PM2.5圆槽，所述PM2.5圆槽的高度为45_70mm，外径尺寸为300-400mm，内径尺寸为 150_250mm ；
所述PM2.5支架包括PM2.5水平垫板和至少3个用于固定所述PM2.5水平垫板的卡口。优选地，所述PMl冲击板层包括PMl冲击板和PMl支架，所述PMl冲击板为上端开口的PMl圆槽，所述PMl圆槽的高度为25-35mm，外径尺寸为250_350mm，内径尺寸为150-250mm ；
所述PMl支架包括PMl水平垫板和至少3个用于固定所述PMl水平垫板的卡口。优选地，所述PMl冲击咀层到所述PMl冲击板层的距离在l_4mm之间。优选地，所述滤膜收集层中心为矩形滤网，所述矩形滤网四周密封。优选地，所述PUF收集层包括圆柱形管，以及与所述圆柱形管配合，活动安装于所述圆柱形管上的玻璃杯。优选地，所述PMl联体多级切割采样头每层之间通过四组箱扣联接。实施本发明实施例，具有如下有益效果:本发明PMl联体多级切割采样头能够同时采集PMl气溶胶颗粒和气态污染物(例如空气中农药、多氯联苯和多环芳香烃)，实现对颗粒物的分级采集和在满足流量稳定性与准确度的前提下实现自动控制，具体如下:
首先，冲击咀的整体锥形设计和锥度能保证气流的冲击力，冲击咀的排列和数目独特，再加上PMl冲击咀到PMl冲击板层的冲击距离在l_4mm之间，冲击距离优选为在之间，保证大气的切割粒径符合设计要求。因此，本发明通过冲击咀内部的锥形设计和冲击距离的精确测算，使切割粒径更加精确，空气中的目标颗粒物在惯性冲击力切割下达到精确分层的目标，能有效提闻收集效率；
其次，切割口盖的圆弧状设计，满足流体动力学原理，使气体回旋进入切割头，让采集的气流更稳定、均匀，且能防水；切割口盖为从上到下半径均匀增大，有利于采样过程中非目标大颗粒物及雨水进入采样系统装置，同时也利于仪器搬运的安全性和美观性；
再次，本发明的设计流量能够达到300L/Min，突破了以往多级空气采样器均为中小流量的特点，300L/min中的流量设计标准可以满足持久性有机污染物(简称POPs)的采样需求，同时满足采样过程中对流量大小和采样时间的实际需求。
图1是本发明一种PMl联体多级切割采样头的结构示意图； 图2是本发明一种PMl联体多级切割采样头的冲击咀结构示意 图3是本发明一种PMl联体多级切割采样头的PM2.5冲击咀层结构示意 图4是本发明一种PMl联体多级切割采样头的PMl冲击咀层结构示意 图5是本发明一种PMl联体多级切割米样头的PM2.5冲击板层结构不意 图6是本发明一种PMl联体多级切割采样头的PMl冲击板层结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。如图1-图4所示，一种PMl联体多级切割采样头，所述PMl联体多级切割采样头为分层组合结构，从上到下主要由切割口盖1、PM2.5冲击咀层2、PM2.5冲击板层3、PM1冲击咀层4、PMl冲击板层5、滤膜收集层6、PUF收集层组成7，
所述PM2.5冲击咀层2与所述PMl冲击咀层4均包括冲击咀板和设于所述冲击咀板上的至少一组在不同直径上等距环形排列分布的冲击咀23 ；
所述冲击咀23上端为第一圆柱体231 ;所述冲击咀23中部为第二圆柱体233，所述第一圆柱体231和所述第二圆柱体233通过第一锥形台232相连；所述冲击咀23下端为第二锥形台234，所述第二锥形台234与所述第二圆柱体相连233 ；
所述冲击咀23为中空结构，其内壁为上端大，下端小的锥形台235。优选地，所述冲击咀23上端为用于插入所述冲击咀板的第一圆柱体231，所述第一圆柱体231的外径为14-24 mm、内径为高度为9-15 mm ；
所述冲击咀中部为第二圆柱体233，所述第二圆柱体233的外径为14-18mm，高度为18-25mm ；
所述第一圆柱体231和所述第二圆柱体233通过直径从上到下线性减少的所述第一锥形台232相连，所述第一锥形台232的高度为2-6mm ;所述第二圆柱体233的外径与所述第一锥形台232的下端外径相同；
所述冲击咀23下端为直径从上到下线性减少的所述第二锥形台232，所述第二锥形台232的下端外径为4-10mm，下端内径为3_8mm，所述第二锥形台232的上端外径与所述第二圆柱体233的外径相同；
所述冲击咀23为中空结构，其内壁为上端内径为6-12mm，下端内径为3_8mm的锥形台
235。PM2.5冲击咀板21直径为390_410mm之间，在直径300mm左右和直径250mm左右有两道均匀的圆槽22，两者对应的槽半径分别为15mm和20mm左右，直径40_50mm部位开有成等边三角的三个直径为5-7mm的连接口 24，用于固定切割口盖和冲击板。需要说明的是，所述圆槽即为圆弧凹槽。PMl冲击咀板41直径为390-410mm之间，在直径310mm左右和直径220mm左右有两道均匀的圆槽42，两者对应的槽半径分别为15mm和20mm左右，直径40_50mm部位开有成等边三角的三个直径为5-7mm的连接口 44，用于固定切割口盖和冲击板。冲击咀23垂直于所述PMl冲击咀板表面成三圈排列，直径分别为300mm ,200mm和IOOmm左右，每圈冲击咀23成等距排列。
所述冲击咀板中所述冲击咀23的数目为10-30个。优选地，所述冲击咀板中所述冲击咀23的数目为18-20个。所述切割口盖I为圆弧状顶盖。这种形状的顶盖有利于避免采样过程中非目标大颗粒物及雨水进入采样系统装置，同时也利于仪器搬运的安全性和美观性；切割口盖下端外径尺寸和下端冲击板层外径尺寸基本一致。所述PM2.5冲击板层3包括PM2.5冲击板31和PM2.5支架32，所述PM2.5冲击板31为上端开口的PM2.5圆槽，所述PM2.5支架包括PM2.5水平垫板321和至少3个用于固定所述PM2.5水平垫板的第一卡口 322，所述PM2.5圆槽的高度为45_70mm，外径尺寸为300mm-400mm,内径尺寸为 150mm-250mm。优选地，所述PM2.5圆槽的高度为58-60mm，外径尺寸为350mm，内径尺寸为220mm，
壁厚3丽。所述PMl冲击板层5包括PMl冲击板51和PMl支架52，所述PMl冲击板51为上端开口的PMl圆槽，所述PMl支架52包括PMl水平垫板521和至少3个用于固定所述PMl水平垫板的第二卡口 522，所述PMl圆槽的高度为25-35mm，外径尺寸为250_350mm，内径尺寸为 150_250mm。优选地，所述PMl圆槽的高度为28-30mm，外径尺寸为300mm，内径尺寸为200mm，壁厚 3mm η所述PMl冲击咀层2到所述PMl冲击板层3的距离在l_4mm之间。优选地，所述PMl冲击咀层2到所述PMl冲击板层3的距离在2_3mm之间。所述滤膜层6外径290-310 mm之间，高度在450mm左右，中心为矩形滤网61，四周密封，滤网61长度80-100mm，宽度在150_180mm之间。所述PUF收集，7包括圆柱形管71，以及与所述圆柱形管71配合，活动安装于所述圆柱形管71上的玻璃杯。所述圆柱形71内置管直径在80-100mm之间，高度在120_130mm之间，装上配套玻璃杯后能完全密封。所述PMl联体多级切割采样头每层之间通过四组箱扣8联接。以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
1.一种PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述PMl联体多级切割采样头为分层组合结构，从上到下主要由切割口盖、PM2.5冲击咀层、PM2.5冲击板层、PMl冲击咀层、PMl冲击板层、滤膜收集层、PUF收集层组成； 所述PM2.5冲击咀层与所述PMl冲击咀层均包括冲击咀板和设于所述冲击咀板上的至少一组在不同直径上等距环形排列分布的冲击咀； 所述冲击咀上端为第一圆柱体；所述冲击咀中部为第二圆柱体，所述第一圆柱体和所述第二圆柱体通过第一锥形台相连；所述冲击咀下端为第二锥形台，所述第二锥形台与所述第二圆柱体相连； 所述冲击咀为中空结构，其内壁为上端大，下端小的锥形台。
2.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述冲击咀上端为用于插入所述冲击咀板的第一圆柱体，所述第一圆柱体的外径为14-24 mm、内径为6-12mm,高度为 9-15 mm ； 所述冲击咀中部为第二圆柱体，所述第二圆柱体的外径为14-18mm,高度为18_25mm ； 所述第一圆柱体和所述第二圆柱体通过直径从上到下线性减少的所述第一锥形台相连，所述第一锥形台的高度为2-6mm ;所述第二圆柱体的外径与所述第一锥形台的下端外径相同； 所述冲击咀下端为直径从上到下线性减少的所述第二锥形台，所述第二锥形台的下端外径为4-10mm，下端内径为3_8mm，所述第二锥形台的上端外径与所述第二圆柱体的外径相同； 所述冲击咀为中空结构，其内壁为上端内径为6-12mm,下端内径为3_8mm的锥形台。
3.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述冲击咀板中所述冲击咀的数目为10-30个。
4.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述切割口盖为圆弧状顶盖。
5.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述PM2.5冲击板层包括PM2.5冲击板和PM2.5支架，所述PM2.5冲击板为上端开口的PM2.5圆槽，所述PM2.5圆槽的高度为45-70mm，外径尺寸为300_400mm，内径尺寸为150_250mm ； 所述PM2.5支架包括PM2.5水平垫板和至少3个用于固定所述PM2.5水平垫板的卡口。
6.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述PMl冲击板层包括PMl冲击板和PMl支架，所述PMl冲击板为上端开口的PMl圆槽，所述PMl圆槽的高度为25-35mm，外径尺寸为250_350mm，内径尺寸为150_250mm ； 所述PMl支架包括PMl水平垫板和至少3个用于固定所述PMl水平垫板的卡口。
7.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述PMl冲击咀层到所述PMl冲击板层的距离在l_4mm之间。
8.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述滤膜收集层中心为矩形滤网，所述矩形滤网四周密封。
9.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述PUF收集层包括圆柱形管，以及与所述圆柱形管配合，活动安装于所述圆柱形管上的玻璃杯。
10.如权利要求1所述的PMl联体多级切割采样头，其特征在于，所述PMl联体多级切割采样头每 层之间通过四组箱扣联接。
全文摘要
本发明实施例公开了一种PM1联体多级切割采样头，所述PM1联体多级切割采样头为分层组合结构，从上到下主要由切割口盖、PM2.5冲击咀层、PM2.5冲击板层、PM1冲击咀层、PM1冲击板层、滤膜收集层、PUF收集层组成，本发明的设计流量能够达到300L/Min，满足采样过程中对流量大小和采样时间的实际需求，能够同时采集PM1气溶胶颗粒和气态污染物，实现对颗粒物的分级采集和在满足流量稳定性与准确度的前提下实现自动控制。切割口盖的圆弧形设计，使气体回旋进入切割头，让采集的气流更稳定、均匀。
文档编号G01N1/22GK103175712SQ201110435978
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者张干, 李军, 邹世春 申请人:佛山市环保技术与装备研发专业中心