气溶胶粒径分布测试仪

摘要

本发明提供了一种气溶胶粒径分布测试仪，可对气溶胶进行不同粒径大小的筛选分离，便于对气溶胶粒径分布进行测量分析，包括人上呼吸道模拟装置、预分离器及七级喷嘴和一个微孔喷嘴，还有喷嘴一一对应设置的收集杯；人上呼吸道模拟装置模拟人喉进气溶胶，预分离器将气溶胶中比较大的颗粒物分离出来，一级到七级喷嘴利用惯性作用，对颗粒物进行撞击分离，每级喷嘴分离出不同粒径大小的颗粒物，被收集杯收集，直到最后颗粒物撞击到微孔收集杯表面，便于对收集杯中颗粒物进行粒径测量分析，操作简单，效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及粒度大小分布测定的实验分析设备，尤其涉及一种气溶胶粒径分布测试仪。

背景技术

空气中存在着各类气溶胶粒子，包括天然的和伴随着人类活动产生的。他们的浓度和粒径分布与人们的健康密切相关。其对健康和环境影响是近年有待深入研究的前沿课题之一。

气溶胶颗粒物被人体吸入后将会沉积在呼吸道不同部位上，沉积部位和沉积量与气溶胶粒径大小有关。目前，尚无较好方法直接测量其在人体的沉积量。因此，气溶胶粒径分布测量成为剂量测量的首要任务，非常有必要提供一种能对气溶胶粒径分布进行测量的产品设备。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种气溶胶粒径分布测试仪，包括仪器主体，所述仪器主体与抽气泵连接，所述仪器主体包括相互连通的人上呼吸道模拟装置和预分离器，所述人上呼吸道模拟装置配置成模仿人体喉部进气溶胶，所述预分离器配置成筛选所述气溶胶中粒径为10-15微米的大颗粒；

所述仪器主体还包括粒径筛选分离部，所述粒径筛选分离部包括外壳，所述外壳包括顶板和底板，所述顶板和底板配合围合成密封的腔体，所述腔体内设置有中间板；所述中间板上开设有八个安装孔，且所述八个安装孔处一一对应配合安装有共八个喷嘴，包括一级喷嘴、二级喷嘴、三级喷嘴、四级喷嘴、五级喷嘴、六级喷嘴、七级喷嘴和微孔喷嘴，八个所述喷嘴依次横向排列设置，且八个所述喷嘴均与所述顶板间隙设置；

所述一级喷嘴与所述预分离器连通；

所述一级喷嘴、所述二级喷嘴、所述三级喷嘴、所述四级喷嘴、所述五级喷嘴、所述六级喷嘴、所述七级喷嘴和所述微孔喷嘴均一一对应设置有凹槽，所述凹槽底部开设有多个相同孔径的粒径通孔，且由所述第二级喷嘴对应的所述粒径通孔至所述微孔喷嘴对应的所述粒径通孔，每级所述的粒径通孔孔径逐渐减小；

每个所述喷嘴下方一一对应设置有收集杯，所述收集杯位于所述中间板下方位置，所述收集杯配置成收集由所述粒径通孔处流出的气溶胶颗粒物；

所述中间板上开设有八个与每个所述收集杯一一对应连通的通气孔。

通过采用上述技术方案，气溶胶颗粒物气流由人上呼吸道模拟装置进入，经过预分离器进入一级喷嘴，在惯性作用下，大颗粒物撞击到一级收集杯表面，惯性小的颗粒随气流经过顶板级间通道进入第二级喷嘴，在惯性作用下，大颗粒物撞击到二级收集杯表面，惯性小的颗粒随气流经过顶板级间通道进入下一级喷嘴，直到最后颗粒物撞击到微孔收集杯表面，可对气溶胶进行七级粒径切割分离，进而完成对气溶胶粒径分布的测试分析，结构简单，操作方便。

本发明进一步设置为：所述收集杯的收集面积大于所述凹槽的面积，所述收集杯包括颗粒物收集部和气体流通部；

所述中间板上的八个所述通气孔与八个所述收集杯上的所述气体流通部一一对应设置；

每一级所述喷嘴对应的所述收集杯中的所述气体流通部均与下一级所述喷嘴的所述凹槽相连通；所述中间板上，每一级喷嘴对应的所述通气孔处均与下一级喷嘴对应的所述凹槽处共用一个密封圈与所述顶板抵接。

通过采用上述技术方案，密封圈的设置，既可以保证气溶胶气流可流通各级喷嘴进行粒径分布测量，又可以避免外界气体进入或者避免气溶胶喷出，密封性好，结果准确。

本发明进一步设置为：每个所述收集杯均与所述中间板之间设置有密封圈。

通过采用上述技术方案，避免了上一级喷嘴中的气溶胶由缝隙处进入下一级喷嘴，影响分析结果。

本发明进一步设置为：所述外壳内可拆卸设置有收集杯托盘，八个所述喷嘴对应的所述收集杯均可拆卸安装在所述收集杯托盘上。

通过采用上述技术方案，收集盘可以方便收集杯的拆卸安装，便于收集杯中的气溶胶颗粒物的收集分析。

本发明进一步设置为：所述预分离器包括壳体、预分离器主体以及底座，所述预分离器主体上设置有用于溶解所述气溶胶中粒径大于10微米颗粒物的溶剂盘，且所述预分离器主体上开设有供所述气溶胶中粒径小于10微米颗粒物流通的预分离器喷嘴孔；

所述预分离器主体安装在所述底座上，且所述壳体与所述底座配合安装将所述预分离器主体套设在所述壳体内；所述底座上设置有流通喷口，所述流通喷口配置成流通所述气溶胶中粒径小于10微米的颗粒物；

所述一级喷嘴设置有连接口端，所述流通喷口套设在所述连接口端。

通过采用上述技术方案，预分离器可以用溶剂盘中的溶剂将比较大的颗粒物溶解掉，先将气溶胶中10微米以上颗粒物筛选出，避免颗粒物粒径太大造成对整个仪器设备的堵塞情况的发生。

本发明进一步设置为：每个所述收集杯内壁上均涂有吸附涂层。

通过采用上述技术方案，每个掉落在收集杯中的气溶胶颗粒均可被吸附在收集杯底部上，避免颗粒物的反弹。

本发明进一步设置为：所述微孔喷嘴对应的所述凹槽底部设置有滤膜。

通过采用上述技术方案，滤膜可将最后气流中的颗粒物进行过滤，使得非常小的颗粒物随着气流排出仪器，避免仪器被大颗粒物堵塞。

本发明所述的气溶胶粒径分布测试仪具有以下几个优点：1）操作简单，效率高；2）颗粒物级间损失小，流量范围15-100L/min；3）每级不同的流量对应不同的切割粒径；4）抽气时间0.1-9999S范围可调。

附图说明

后文将参照附图以及实施例而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按照比例绘制的。

图1是本发明气溶胶粒径分布测试仪的结构示意图；

图2是本发明气溶胶粒径分布测试仪内部结构示意图一；

图3是本发明气溶胶粒径分布测试仪内部结构示意图二；

图4是本发明气溶胶粒径分布测试仪剖视图。

附图中，1、人上呼吸道模拟装置；2、预分离器；211、预分离器主体；2111、溶剂盘；2112、预分离器喷嘴孔；212、底座；2121、流通喷口；3、抽气泵；4、中间板；411、通气孔；5、一级喷嘴；511、连接口端；6、二级喷嘴；7、三级喷嘴；8、四级喷嘴；9、五级喷嘴；10、六级喷嘴；11、七级喷嘴；12、微孔喷嘴；13、收集杯；14、收集杯托盘；15、密封圈；16、粒径通孔；17、顶板。

具体实施方式

根据下文结合附图1至附图4对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

一种气溶胶粒径分布测试仪，包括仪器主体，仪器主体与抽气泵3连接，抽气泵3用于将气溶胶通过抽气的方式抽入到仪器主体内，使得气溶胶粒径分布测试仪将进入的气溶胶颗粒物在主体内将气溶胶颗粒进行不同粒径的分布，便于后续的测量分析等。本发明的一种实施方式为：仪器主体包括相互连通的人上呼吸道模拟装置1和预分离器2，人上呼吸道模拟装置1用于模仿人体喉部进气溶胶，预分离器2用于筛选气溶胶中粒径为10-15微米的大颗粒物。仪器主体还包括粒径筛选分离部，粒径筛选分离部包括外壳，外壳包括顶板17和底板，顶板17和底板配合围合成密封的腔体，腔体内设置有中间板4，中间板4上开设有八个安装孔，八个安装孔处一一对应配合安装有共八个喷嘴，八个喷嘴分别为一级喷嘴5、二级喷嘴6、三级喷嘴7、四级喷嘴8、五级喷嘴9、六级喷嘴10、七级喷嘴11以及微孔喷嘴12，八个喷嘴按顺序由第一级喷嘴到微孔喷嘴顺序横向排列设置，且八个喷嘴均与顶板17间隙设置。人上呼吸道模拟装置1和预分离器2设置在一级喷嘴5一侧，且预分离器2与一级喷嘴5连通，抽气泵3设置在微孔喷嘴12端，抽气泵3抽气，将气溶胶颗粒物由人上呼吸道模拟装置1抽入到预分离器2中，然后依次经过一级喷嘴5、二级喷嘴6、三级喷嘴7、四级喷嘴8、五级喷嘴9、六级喷嘴10、七级喷嘴11和微孔喷嘴12，每经过一个喷嘴，气溶胶被喷出一些气溶胶，且随着越往后抽送，气溶胶粒径越小，直至最终的微小粒径的气溶胶被抽气泵3抽出。

本发明进一步的实施方式为，预分离器2包括壳体、预分离器主体211和底座212，壳体和底座212配合安装套设在预分离器主体211外侧。预分离器主体211上设置有用于溶解所述气溶胶中大颗粒物的溶剂盘2111，溶剂盘2111中盛放有溶解气溶胶大颗粒物的溶剂。在预分离器主体211上设置多个预分离器喷嘴孔2112，且多个预分离器喷嘴孔2112绕溶剂盘2111的四周分布设置。当气溶胶经由人上呼吸道模拟装置1被抽气泵3抽入到预分离器2中，大于10微米的颗粒被溶剂盘2111中的溶剂溶解，小于10微米的颗粒物通过预分离器喷嘴孔2112继续流通。底座212背向预分离器主体211一侧设置有向下凸起的流通喷口2121，通过预分离器喷嘴孔2112流出的小粒径制剂经由流通喷口2121进入一级喷嘴5中。一级喷嘴5朝向预分离器2一侧向上凸起设置有连接口端511，流通喷口2121套设在连接口端511处完成预分离器2和一级喷嘴5的连接。

一级喷嘴5、二级喷嘴6、三级喷嘴7、四级喷嘴8、五级喷嘴9、六级喷嘴10、七级喷嘴11和微孔喷嘴12均一一对应设置有凹槽，也可以直接将八个喷嘴本体设置为凹槽状，在每个喷嘴对应的凹槽底部开设多个相同孔径的粒径通孔16，用于气溶胶的流通。不同的喷嘴对应的粒径通孔16的孔径大小不同，且孔径逐级减小。每个喷嘴下方一一对应设置有一个收集杯13，收集杯13位于中间板4的下方，收集杯13用于收集由对应的喷嘴中粒径通孔16流出的气溶胶。由于每个喷嘴对应的粒径通孔16的孔径不同，因此不同收集杯13收集的气溶胶颗粒粒径大小不同，进而可以对气溶胶进行粒径分布测试。为了保证大颗粒在前一级喷嘴对应的收集杯中被收集不会继续流通至下一级喷嘴处，在每个收集杯13内壁上均涂有吸附涂层，每个掉落在收集杯13中的气溶胶较大颗粒均可被吸附在收集杯13的底部上，避免较大颗粒物的反弹，小的颗粒继续被抽送至下一级喷嘴处。而为了便于较小颗粒的气溶胶流通到下一级的喷嘴处，收集杯13的收集面积大于每个喷嘴对应的凹槽的面积，收集杯13包括颗粒物收集部和气体流通部，颗粒物收集部位于凹槽下方，气体流通部与通气孔411对应连通设置。每一级喷嘴对应的收集杯13中气体流通部与下一级喷嘴凹槽连通。具体实施方式为：在中间板4上还开设有八个通气孔411，八个通气孔411与八个收集杯13一一对应设置，使得小颗粒气溶胶在抽气泵3的抽气作用下，可以经由通气孔411进入到各个喷嘴与顶板17的间隙处流通到下一级喷嘴中。

本发明的进一步实施方式为，每个收集杯13与中间板4之间设置有密封圈15，而每一级喷嘴对应的通气孔411处均与下一级喷嘴对应的凹槽处共用一个密封圈15与顶板17抵接，密封圈15可以保证气溶胶气流流通各级喷嘴进行粒径分布时，可以避免外界气体进入或者避免气溶胶喷出，密封性好；还可以避免上一级喷嘴中气溶胶的较大颗粒由缝隙处进入下一级喷嘴而影响分析结果。

而为了便于对收集杯13的取放，本发明优选为设置了收集杯托盘14，八个收集杯13均可拆卸安装在收集杯托盘14上。需要对气溶胶的粒径分布进行测量分析时，只需要将收集杯托盘14由仪器主体上拆下，然后将每个收集杯13有收集杯托盘14上拆卸下来，便可以对每个收集杯13中的气溶胶粒径进行分析测量等。

对于最后一级的微孔喷嘴12，在其对应的凹槽底部设置有滤膜，滤膜可以将最后气流中的较大颗粒物进行过滤，使得非常小的颗粒物随着气流排出仪器，避免抽气泵3或仪器主体被大颗粒堵塞损坏。

本发明所述的气溶胶粒径分布测试仪，其气溶胶气流由人上呼吸道模拟装置1进入，经过预分离器2将大于10微米的颗粒物分离出来，然后小于10微米的颗粒物进入一级喷嘴5，在惯性作用下，大颗粒撞击到一级喷嘴5对应的收集杯13表面，惯性小的颗粒随着气流经过顶板17级间间隙进入第二级喷嘴6，依次进行工作，直至最后颗粒物撞击到微孔喷嘴12对应的收集杯13表面，其余小颗粒随气流被抽气泵抽出排出仪器主体。本发明操作简单，效率较高，颗粒物级间损失小，流量范围为15-100L/Min，每级不同的流量对应不同的切割粒径，抽气时间0.1-9999S范围可调。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的任何改进和润饰也应视为本发明的保护范围。