一种呼吸性粉尘及总粉尘个体采样器(测头部分)制造技术

本发明专利技术为一种呼吸性粉尘及总粉尘个体采样器，它由符合汇点流动模型的采样器入口、等直径多喷孔的改进型冲击器—主冲击器、预处理级—辅助冲击器及过滤滤膜构成．它所测得的总粉尘符合我国国家标准的定义，测得的呼吸性粉尘符合ＡＣＧＩＨ卫生标准的定义．本发明专利技术较好地解决了通常个体采样器本身存在的问题，改善了冲击器的性能．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术为一种测定在有粉尘污染的环境中工作的工人一个工作班(按八小时计算)所吸入到人体呼吸系统内的粉尘粒子(总粉尘)及进入到人体肺部的粉尘粒子(呼吸性粉尘)重量浓度的装置，由工人佩戴在呼吸带处，可作为对于作业场所进行卫生学评价的测试仪器。评价作业场所对人体的危害程度，国内目前还没有个体采样的方法与仪器，而通常采用定点短周期采样方法，这种方法的测定结果往往与进入人体内的粉尘剂量相关系数很小，与作业场所中的粉尘对人体的实际危害程度相关系数也很小。因此国外自六十年代开始已着手个体采样理论及技术的研究工作。这些研究工作主要从两个方面进行。第一研究粒子在人体呼吸系统内各部位的沉积机理，提出了粒子在呼吸系统内(尤其是肺部)沉积效率曲线，建立了相应的卫生标准，目前国际上普遍采用的呼吸性粉尘卫生标准有两种即美国政府卫生工作者会议标准(ACGIH)和英国医学研究会标准(BMRC)〔图1〕;第二研制了多种能在不同工作环境中使用的个体采样器。个体采样器的收集效率应满足呼吸性粉尘的卫生标准;仪器的入口应符合总粉尘的卫生标准。为实现上述要求，个体采样器应带有分粒装置，它对于粒子的捕集特性应与粒子在人体肺部的沉积规律一致。这种分粒装置通常的形式有水平淘析式，旋风式、冲击式三种。国外这几种形式的个体采样器在技术上仍存在一些问题尚未很好解决。如水平淘析式体积过大不便于工人佩戴;旋风式加工复杂且不便于测定总粉尘;冲击式的捕集效率曲线斜率比卫生标准曲线斜率大且存在粒子反弹问题等。本专利技术的目的是提供一种具有上述几种形式分粒装置的优点，结构简单、易加工，便于佩戴且适合我国国情的个体粉尘采样器。本专利技术的主要特征之一为分粒装置模拟ACGIH卫生标准采用改进型冲击器结构-主冲击器即将通常冲击器的单喷孔改为多个等直径喷孔来实现，克服了原有冲击器结构本身存在的问题。在用冲击器模拟粒子在人体肺部沉积曲线方面，美国学者Marple在1983年曾提出采用复合喷孔结构，但是在仪器的加工与使用上都有很大困难。由流体力学及冲击器原理当喷孔雷诺数Re较小时，喷孔内边界层变厚，出口速度呈二次方分布，出口断面各点速度差异较大，使得粒子在出口不同位置具有不同的能量，从而使捕集效率曲线的斜率减小。冲击器的基本公式如下Dp50=( (9μD0Stk50)/(ρpCνo) )1/2其中Dp50-捕集效率为50%时的粒子直径。这一参数由卫生标准曲线确定(ACGIH曲线为3.5微米);Stk50-捕集效率为50%时的斯托克斯数。当喷孔Re在100～3000范围内时为一常量(Sty2k50]]>＝0.47);Do、νo-喷孔直径、气流平均速度;C-Cunningham修正系数;μ-气体介质的粘度;ρp-粒子的密度。由上式可以看出，当DP50被限定后， (Do)/(uo) 应为一定值。通过数学推导有下式成立当流量Q1＝fQo时，D1＝f1/3D0，Re1＝f2/3Reo改进型冲击器喷孔数目增加到8个，每个喷孔流量降低了8倍，喷孔雷诺数Re由1000下降到200，使主冲击器捕集效率曲线能很好地与ACGIH卫生标准曲线吻合〔图2〕。主冲击器结构见〔图3〕。本专利技术的另一主要特征为设计了一个符合我国关于总粉尘定义现行国家标准的采样器入口。目前我国还没有呼吸性粉尘卫生标准在设计采样器入口时所采用的依据为我国现行国家标准，而没有采用英美等西方国家所普遍采用的标准，有利于在今后一个时期内广泛推广应用。个体采样器由工人佩戴在工作车间等室内使用，可以看作是在静止空气中采样，它符合汇点流动模型。根据这一模型，采样器的入口结构为直径26毫米的圆筒壁上互成90度布三个直径6毫米圆孔〔图5〕。这种结构满足汇点流动模型的条件，克服了粒子重力及惯性力对采样真实性的影响。对于空气动力直径等于30微米的粒子，吸入效率为0.94。本专利技术的主要特征之三为在主冲击器与采样器入口之间加一级予处理级一辅助冲击器。由图1可以看出ACGIH曲线要求主冲击器在3.5～10微米范围内的捕集效率始终保持上升趋势，而大粒子在主冲击器内的反弹必然造成其收集效率在大粒子区域下降。辅助冲击器解决了这一问题，它将能够在主冲击器产生反弹的大粒子捕集下来，使主冲击器能够更好地模拟卫生标准曲线。与通常的冲击器相比本专利技术还具有其它一些特征。特殊设计的集尘板形状〔图4〕使气体可以从板中心及四周两个通路流过，气流间的干扰小，气流分布合理;两级冲击器及多喷孔结构使个体采样器的容尘能力大大提高，使其能在较大的浓度范围内工作;冲击器所分离下来的大粒子不是直接捕集在集尘板上，而是捕集到集尘板上的接尘纸垫上，便于称重以及进行其它各项分析;接尘纸垫安装在集尘板上的圆环形凹槽内。便于定位与装卸;各板间均由O型胶圈加外壳螺纹紧固密封。个体采样器整体结构见图5。由于这些主要特征，本专利技术较好地解决了原有冲击器结构自身存在的问题，改善了冲击器性能。等直径多喷孔的改进型冲击器结构易于实现且效果良好。图面说明图1.两种国际上普遍采用的呼吸性粉尘卫生标准。BMRC标准曲线(1)，ACGIH标准曲线(2)。图2.冲击器收集效率曲线。主冲击器的收集效率曲线应模拟标准曲线(3)-1-ACGIH各点的沉积效率值所得出的曲线。通常单喷孔的冲击器收集效率曲线很陡(4)，采用改进型冲击器结构其收集效率曲线(5)能较好地与标准曲线吻合。图3.主冲击器结构图主冲击器由喷孔(6)，冲击孔板(7)，密封胶图(8)集尘纸垫(9)及集尘板(10)所构成。图4.集尘板结构图集尘板由圆形定位凹台(11)，圆形定位凸台(12)，圆环形密封槽(13)，三个圆弧形气流通道(14)及中心气流通道(15)所构成。图5，个体采样器结构图个体采样器由入口(16)，入口段(17)，外套(18)辅助冲击器喷孔(19)，密封胶圈(20)，冲击孔板(21)集尘板(22)，主冲击器喷孔(23)，冲击孔板(24)，集尘板(25)，底座(26)，抽气咀(27)及过滤滤膜(28)所构成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种呼吸性粉尘及总粉尘个体采样器（测头部分），它是劳动卫生、环境卫生领域对作业场所中的粉尘对人体危害程度进行卫生学评价的一种测试仪器，其特征在于它由采样器入口，辅助冲击器，主冲击器及过滤层所构成，它既能测定呼吸性粉尘浓度，又能测定总粉尘浓度。本专利技术的冲击孔板、集尘板、入口段及过滤段定位，密封准确可靠；便于工人佩戴及现场使用。

【技术特征摘要】
1.一种呼吸性粉尘及总粉尘个体采样器(测头部分)，它是劳动卫生、环境卫生领域对作业场所中的粉尘对人体危害程度进行卫生学评价的一种测试仪器，其特征在于它由采样器入口，辅助冲击器，主冲击器及过滤层所构成，它既能测定呼吸性粉尘浓度，又能测定总粉尘浓度。本发明的冲击孔板、集尘板、入口段及过滤段定位，密封准确可靠；便于工人佩戴及现场使用。2.按照权利要求1所说的一种呼吸性粉尘及总粉尘个体采样器其特征在于主冲击器为等直径多喷孔的改进型冲击器结构，它的8个直径1.1毫米圆孔均布于直径12毫米的圆周上。在1.5升/分的工作流量下，其切割直径DP50为3.5微米，喷孔雷诺数Re为240，斯托克斯数(Stk50)1/2为0.452。3.按照权利要求1所说的一种呼吸性粉尘及总粉尘个体采样器其特征在于特殊设计的采样器入口。它是一个外径26毫米，高16毫米，壁厚1毫米的圆筒，上端加工出半径为5毫米的圆弧，在圆筒壁上距上下端面等距处有3个互成90度直径6毫米圆孔。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凡，张希仲，刘光铨，
申请(专利权)人：中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]