空气颗粒物采样器自动换膜装置和空气颗粒物采样器

摘要

本发明提出一种空气颗粒物采样器换膜装置和空气颗粒物采样器，其中空气颗粒物采样器换膜装置包括多个自上而下层设的转盘，每个转盘上环设有多个可装滤膜夹的滤膜孔，以及一个可通过滤膜夹的顶出孔；转盘的底部设置有可将滤膜孔中滤膜夹顶出的顶杆，顶杆的底部设置有顶杆驱动单元，顶杆在顶杆驱动单元的驱动下可上下直线移动；转盘的一侧设置有可驱动转盘转动的转盘驱动单元，转盘驱动单元驱动每个转盘转动；空气颗粒物采样器包括上述换膜装置。本发明中层设有多个转盘，通过不同转盘的转动角度实现滤膜的更换，以满足长时间采样的需要。

说明书

技术领域

本发明属于空气颗粒物采样领域，尤其涉及一种空气颗粒物采样器中的自动换膜装置。

背景技术

空气颗粒物采样器是指通过滤膜称重法捕集环境大气中的总悬浮微粒和可吸入微粒，用于对气溶胶的常规检测。一般空气颗粒物采样器中换膜时，先将滤膜装至滤膜夹上，然后装在可放置滤膜夹的滤膜孔内，定期更换，以实现采样。

中国发明专利CN103776665A中公开了一种自动换膜空气颗粒物采样器，该采样器包括壳体和安装在壳体内的滤膜存储机构、升降夹持旋转机构、检测机构、控制装置，所述滤膜存储机构包括安装在壳体内板上的待测滤膜库和已测滤膜库；所述升降夹持旋转机构包括安装在壳体内板上升降装置和安装在升降机构上的夹持装置和旋转装置；所述控制装置连接检测机构和升降夹持旋转机构。

上述现有技术中，虽然可通过机械结构多自由度的运动将人工换膜用机械运动来代替，但是该采样器受体积限制容纳的滤膜数量少，目前仅能承载大约7张滤膜，难以实现长时间的自动采样。因滤膜在更换时，需要从滤膜孔中取膜、传送到采样器中、放置到采样气路中、从采样气路中取膜、传送回并可靠放置在滤膜孔中，每张滤膜在滤膜孔中都要求很高的定位精度，并且传送中间步骤多，需要的定位精度高，因此可靠性较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种空气颗粒物采样器自动换膜装置和空气颗粒物采样器，该发明中层设有多个转盘，通过不同转盘的转动角度实现滤膜的更换，以满足长时间采样的需要。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种空气颗粒物采样器换膜装置，包括多个自上而下层设的转盘，每个转盘上环设有多个可装滤膜夹的滤膜孔，以及一个可通过滤膜夹的顶出孔；转盘的底部设置有可将滤膜孔中滤膜夹顶出的顶杆，顶杆的底部设置有顶杆驱动单元，顶杆在顶杆驱动单元的驱动下可上下直线移动；转盘的一侧设置有可驱动转盘转动的转盘驱动单元，转盘驱动单元驱动每个转盘转动，使其中一个转盘上待顶出滤膜夹的滤膜孔对准顶杆，其余转盘上顶出孔对准顶杆，顶杆通过顶出孔将待顶出滤膜夹顶出滤膜孔。

作为本发明的进一步优化，转盘为盘周设有轮齿的圆盘，转盘驱动单元包括多个对应于转盘的驱动齿轮，驱动齿轮对应设置于转盘侧边并与转盘轮齿相啮合，每个驱动齿轮的底部对应安装有可驱动相应驱动齿轮转动的第二电机。

作为本发明的进一步优化，转盘为盘周设有轮齿的圆盘，转盘驱动单元包括可与每个转盘上轮齿相啮合的齿轮，齿轮的顶部连接有可驱动齿轮与转盘上轮齿分离或啮合的离合器。

作为本发明的进一步优化，转盘的盘周设有向内凹且可安装皮带的轨道，转盘驱动单元包括对应设置于每个转盘侧边的皮带盘，皮带盘的底部连接有可驱动皮带盘转动的电机，皮带盘与转盘上安装皮带，电机带动皮带盘转动，进而带动转盘转动；皮带盘上设置有定位感应器，转盘上顶出孔处也设置有定位感应器，皮带盘转动到设有两定位感应器相一致的位置处，停止转动。

作为本发明的进一步优化，转盘的盘周设有可安装链条的链齿，转盘驱动单元包括对应设置于每个转盘侧边的链轮，链轮的底部连接有可驱动链轮转动的电机，链轮与转盘上安装链条，电机带动链轮转动，进而带动转盘转动；链轮上设置有定位感应器，转盘上顶出孔处也设置有定位感应器，链轮转动到设有两定位感应器相一致的位置处，停止转动。

作为本发明的进一步优化，转盘为盘周设有摩擦层的圆盘，转盘驱动单元包括可与每个转盘上摩擦层相接触的摩擦轮，摩擦轮的底部设置有可驱动摩擦轮转动的电机，转盘可在摩擦轮的带动下转动；摩擦轮上设置有定位感应器，转盘上顶出孔处也设置有定位感应器，摩擦轮转动到设有两定位感应器相一致的位置处，停止转动。

作为本发明的进一步优化，顶杆驱动单元包括设置在顶杆底部的第一电机，与第一电机输出轴相连的滚珠丝杠，以及连接第一电机输出轴与滚珠丝杠的联轴器，滚珠丝杠连接顶杆，滚珠丝杠将电机输出的圆周运动转为可带动顶杆上下移动的直线运动。

作为本发明的进一步优化，转盘的上部设置有上板，上板上设置有可安装采样器的连接管；转盘的下部设置有下板，下板上设置有可排出气体的通气管；上板与下板之间设置有支撑杆。

作为本发明的进一步优化，转盘为2-3个，每个转盘上设置有6-8个滤膜孔。

本发明还提供了一种空气颗粒物采样器，包括上述空气颗粒物采样器换膜装置。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明中空气颗粒物采样器自动换膜装置内设多个转盘，每个转盘上可放置多个滤膜，在其中之一的转盘滤膜更换完毕后，可通过转盘角度的变化，实现在其余转盘上换膜，以满足更长时间需求的采样；

2、本发明中空气颗粒物采样器自动换膜装置通过设置齿轮驱动转盘，使转盘在转动时更精准；

3、本发明中空气颗粒物采样器自动换膜装置通过设置可顶住待换滤膜的顶杆，并通过电机驱动丝杆带动顶杆运动，更便捷。

附图说明

图1为本发明空气颗粒物采样器自动换膜装置的立体图；

图2为图1中后侧面的立体图。

以上各图中：1、连接管；2、驱动单元；21、驱动齿轮；22、第二电机；3、转盘；31、顶出孔；32、滤膜孔；33、转轴；4、第一电机；5、联轴器；6、滚珠丝杠；7、通气管；8、上板；81、支撑杆；9、下板；10、顶杆。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，换膜装置的高度方向为使用时的放置方向；术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，需要说明的是，本发明中滤膜夹是指固定有滤膜的夹持装置，为本领域技术人员所熟知，因此，下述对于滤膜夹不具体细述。

参见图1以及图2，是本发明中空气颗粒物采样器换膜装置的立体图。如图1以及图2所示，本发明的空气颗粒物采样器换膜装置，包括多个自上而下层设的转盘3，相邻转盘之间间隔一定距离，该距离的具体数值在此不做限定，但是该距离不能影响每个转盘自由转动；多个转盘3依次安装在可转动的转轴33上，每个转盘上环设有多个可装滤膜夹的滤膜孔32，以及一个可通过滤膜夹的顶出孔31；转盘3的底部设置有可将滤膜孔32中滤膜夹顶出的顶杆10，顶杆10的底部设置有顶杆驱动单元，顶杆10在顶杆驱动单元的驱动下可上下直线移动；转盘3的一侧设置有可驱动转盘转动的转盘驱动单元，转盘驱动单元驱动每个转盘转动，使其中一个转盘上的滤膜孔对准顶杆，其余转盘上顶出孔对准顶杆，顶杆通过顶出孔将滤膜夹顶出滤膜孔，滤膜夹对准连接采样器的采样口，该滤膜夹上的滤膜采集气体，采集完毕后，顶杆带动滤膜夹落回至滤膜孔，依次转动转盘，使转盘上每个滤膜均依次采样，实现换膜过程。

下面将以五个实施例具体说明，转盘驱动单元如何具体驱动转盘。

参见图2，显示出本发明中转盘驱动单元的第一种实施例。在本实施例中，转盘3为盘周设有轮齿的圆盘，转盘驱动单元包括多个对应于转盘的驱动齿轮21，驱动齿轮21对应设置于转盘侧边并与转盘轮齿相啮合，每个驱动齿轮21的底部对应安装有可驱动相应驱动齿轮21转动的第二电机22，该第二电机22优选为伺服电机。该实施例中，在需要更换滤膜时，首先驱动其中一个驱动齿轮，根据驱动齿轮转动的齿数或第二电机的转速等确定所带动转盘的位置，使该转盘上待顶出滤膜夹的滤膜孔对准顶杆；然后驱动其他驱动齿轮，根据驱动齿轮转动的齿数或第二电机的转速等确定所带动转盘的位置，使剩余转盘上顶出孔对准顶杆，然后再启动顶杆移动，直至顶杆到达待顶出滤膜夹的滤膜孔底部，继续运行，顶出滤膜夹至采样器接入的采样口处。进一步说明，如图2所示，转盘选为自上而下依次设置的3个，每个转盘的一侧对应设置有驱动齿轮，假设需要顶出第2个转盘上的滤膜时，驱动与第2个转盘相对应的驱动齿轮，直至第2个转盘上待顶出滤膜夹的滤膜孔对准顶杆；驱动与第1个转盘相对应的驱动齿轮，以及与第3个转盘相对应的驱动齿轮，直至第1个和第3个转盘上顶出孔对准顶杆；启动顶杆驱动单元驱动顶杆上移，穿过第3个转盘上的顶出孔，对准第2个待顶出滤膜夹的滤膜孔，顶出该滤膜孔中的滤膜夹，通过第1个转盘上的顶出孔，直至该滤膜夹对准连接有采样器的采样口，滤膜夹上的滤膜采集完气体后，顶杆下移，将滤膜夹落回至滤膜孔，依次转动转盘，直至所有转盘中的滤膜均采集完毕。

本发明中转盘驱动单元的第二种实施例具体如下：转盘3为盘周设有轮齿的圆盘，转盘驱动单元包括可与每个转盘上轮齿相啮合的齿轮，齿轮的顶部连接有可驱动齿轮与转盘上轮齿分离或啮合的离合器。该实施例中，转盘驱动单元中的齿轮只设置一个，并且通过离合器驱动齿轮与转盘上轮齿分离或啮合，实现逐一驱动转盘，从而实现待顶出滤膜孔对准顶杆，其他转盘上顶出孔对准顶杆的状态。第二种实施例相较于第一种实施例的区别在于，在本实施例中，使用一个齿轮分别驱动转盘，借用离合器实现齿轮与转盘之间的分离与啮合，更节省空间。

本发明中转盘驱动单元的第三种实施例具体如下：转盘3的盘周设有向内凹且可安装皮带的轨道，转盘驱动单元包括对应设置于每个转盘侧边的皮带盘，皮带盘的底部连接有可驱动皮带盘转动的电机，皮带盘与转盘上安装皮带，电机带动皮带盘转动，进而带动转盘转动；皮带盘上设置有定位感应器，转盘3上顶出孔处也设置有定位感应器，皮带盘转动到设有两定位感应器相一致的位置处，停止转动；然后驱动与带有需要顶出滤膜夹滤膜孔转盘的皮带盘，通过控制该皮带盘的转动圈数，依次实现转盘上滤膜孔的替换。该实施例中，转盘驱动单元通过皮带驱动转盘，并且设置有定位感应器，使定位更精准，此处的定位感应器优选为霍尔感应器，因为霍尔感应器不仅结构简单，且定位精准。

本发明中转盘驱动单元的第四种实施例具体如下：转盘3的盘周设有可安装链条的链齿，转盘驱动单元包括对应设置于每个转盘侧边的链轮，链轮的底部连接有可驱动链轮转动的电机，链轮与转盘上安装链条，电机带动链轮转动，进而带动转盘转动；链轮上设置有定位感应器，转盘3上顶出孔处也设置有定位感应器，链轮转动到设有两定位感应器相一致的位置处，停止转动；然后驱动与带有需要顶出滤膜夹滤膜孔转盘的链轮，通过控制该链轮的转动圈数，依次实现转盘上滤膜孔的替换。

本发明中转盘驱动单元的第五种实施例具体如下：转盘3为盘周设有摩擦层的圆盘，转盘驱动单元包括可与每个转盘上摩擦层相接触的摩擦轮，摩擦轮的底部设置有可驱动摩擦轮转动的电机，转盘可在摩擦轮的带动下转动；摩擦轮上设置有定位感应器，转盘3上顶出孔处也设置有定位感应器，摩擦轮转动到设有两定位感应器相一致的位置处，停止转动；然后驱动与带有需要顶出滤膜夹滤膜孔转盘的摩擦轮，通过控制该摩擦轮的转动圈数，依次实现转盘上滤膜孔的替换。

另外，进一步参见图1以及图2，上述顶杆驱动单元包括设置在顶杆10底部的第一电机4，与第一电机4输出轴相连的滚珠丝杠6，以及连接第一电机4输出轴与滚珠丝杠的联轴器5，滚珠丝杠6连接顶杆10，滚珠丝杠6将第一电机输出的圆周运动转为可带动顶杆上下移动的直线运动，该第一电机4优选为伺服电机，通过控制伺服电机，进一步控制顶杆上移或下移的距离。

另外，本发明中转盘3的上部设置有上板8，上板8上设置有可安装采样器的连接管1；转盘3的下部设置有下板9，下板9上设置有可排出气体的通气管7；上板8与下板9之间设置有支撑杆81。上板8、下板9以及支撑杆81形成了转盘的支撑架，使转盘安装于其内。

另外，本发明中转盘3优选为2-3个，每个转盘上优选设置有6-8个滤膜孔，优选为2个或3个转盘的好处在于，不仅能够实现在较长时间后的更换滤膜，同时也避免因更换时间更长，导致最先采集的气体样本失去参考价值。

同时，本发明中的多个转盘3均依次安装在转轴33上，多个转盘3在转轴上可转动，转轴33安装在下板9上。

在本发明中，还提供了一种空气颗粒物采样器，该空气颗粒物采样器包括上述空气颗粒物采样器换膜装置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。