本实用新型专利技术公开了一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置，包括：样气进气管、鞘气进气管、混流外套、混流外套压紧帽组件；所述混流外套为中空结构，与所述混流外套压紧帽组件密封连接，可与空气动力学粒径谱仪的气溶胶进口管形成密闭空间；所述样气进气管穿过所述混流外套压紧帽组件和所述中空结构，用于与所述空气动力学粒径谱仪的进气口连接；所述鞘气进气管穿过所述混流外套，用于将室内空气输入所述混流外套的中空结构。本实用新型专利技术的样气/鞘气混流装置，结构简单，安装和维护简便，可以直接连接空气动力学粒径谱仪。直接连接空气动力学粒径谱仪。直接连接空气动力学粒径谱仪。
【技术实现步骤摘要】
一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置
[0001]本技术涉及大气颗粒物粒径测量
，具体涉及一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置。
技术介绍
[0002]大气颗粒物是指均匀分散在大气中的固态或液态颗粒状物质，根据其粒径大小，可分总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM
10
)，其中可吸入颗粒物又可细分为细颗粒物(PM
2.5
)和粗粒子。大气颗粒物通过散射和吸收辐射直接影响地球大气辐射平衡，通过影响云的光学特性和云的寿命间接影响地球辐射平衡。气溶胶光学特性是由气溶胶的质量浓度、化学成分、粒子大小、形状和混合状态决定的。大气颗粒物也可以通过呼吸进入人体，不同粒径的大气颗粒物在呼吸系统各个部分沉积，其有毒有害物质可以被血液和人体组织吸收，对人体健康造成影响和危害。大气颗粒物越小，比表面积越大，越容易吸附其他有害物质，也越容易被人吸入支气管和肺部。因此，为了深入研究大气颗粒物对大气环境和气候、人体健康的影响，需要对大气颗粒物的粒径分布进行在线、连续、精确的监测。
[0003]空气动力学等效直径是指与所研究的颗粒物有相同的终端降落速度、密度为1g/cm3的球体直径。它反映了大气颗粒物大小与沉降速率的关系，可以直接表达出大气颗粒物的性质和行为，如大气颗粒物在大气中的停留时间和传输距离、不同大小大气颗粒物在呼吸道中沉积的不同部位等。空气动力学粒径谱仪(APS,Aerodynamic Particle Sizer)能在很宽的粒径范围内实时、在线、高分辨率的测量大气颗粒物的空气动力学等效直径和数浓度谱分布。APS的工作原理是：总采样气流经过等速分流分为鞘气和样气，样气经过喷嘴加速并在鞘气的包裹下通过由2束相互重叠的平行激光构成的检测器。采样气流中不同粒径的大气颗粒物经过喷嘴时，由于惯性作用而产生不同的加速度，从而导致大气颗粒物通过检测器的时间不同，大气颗粒物的飞行时间与其粒径一一对应，使得检测器得以甄别大气颗粒物。
[0004]APS用于测量大气颗粒物的粒径谱分布，其应用领域非常广泛，包括：人体健康领域(例如呼吸毒性研究)、制药领域(例如粉末特性研究、粉末传送性质研究、粉末人体吸入性质的研究等)、大气监测和大气气溶胶研究 (例如环境空气监测、用于校正粒子仪器的气溶胶的特性研究等)等等。
[0005]APS进样部分如图1所示，总采样气流从气溶胶进口进入，一部分分流成为样气，另一部分成为鞘气；鞘气经过鞘气系统过滤后，重新与样气汇合，使样气中的大气颗粒物加速。但是实际使用APS进行研究时，申请人发现APS存在以下技术缺陷：
[0006](1)气溶胶进口较粗，内径约为19mm，当APS运用于外场观测或与其他仪器联用时，通常需要外接管道，而相较于常用的管道元件尺寸，气溶胶进口过粗，较难找到合适的管道或者需要变径。
[0007](2)鞘气是从总采样气流中分流过滤得到的，当APS在大气颗粒物污染较严重情形下进行外场观测时，样气中大气颗粒物质量浓度高，对于滤膜损耗较大，需及时更换滤膜，
而更换滤膜需要拆开APS，较为麻烦。
技术实现思路
[0008]鉴于上述问题，为了降低鞘气中颗粒物浓度高对滤膜的损耗以及解决气溶胶进口过粗而需要变径的麻烦，本技术提供一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置。
[0009]为实现上述目的，本技术提供了一种空气动力学粒径谱仪的样气/ 鞘气混流装置，包括：
[0010]样气进气管、鞘气进气管、混流外套、混流外套压紧帽组件；
[0011]所述混流外套为中空结构，与所述混流外套压紧帽组件密封连接，可与空气动力学粒径谱仪的气溶胶进口管形成密闭空间；
[0012]所述样气进气管穿过所述混流外套压紧帽组件和所述中空结构，用于与所述空气动力学粒径谱仪的进气口连接；
[0013]所述鞘气进气管穿过所述混流外套，用于将室内空气输入所述混流外套的中空结构。
[0014]在一些示例中，所述混流外套为中空结构，其内壁沿轴向分为混流外套顶段、混流外套中段和混流外套底段。
[0015]在一些示例中，所述混流外套的混流外套顶段沿轴向分为顶端和末端，所述顶端为内螺纹，所述末端为抛光壁面且开有预留孔，作为所述鞘气进气管的焊接位。
[0016]在一些示例中，所述混流外套的混流外套中段为抛光内壁，所述混流外套的混流外套底段为内螺纹。
[0017]在一些示例中，所述混流外套压紧帽组件包括：第一压紧帽、第二压紧帽和第三压紧帽。
[0018]在一些示例中，所述第一压紧帽为中空结构，内壁为抛光壁面。
[0019]在一些示例中，所述第一压紧帽的外壁沿轴线分为第一外顶段和第一外底段，所述第一压紧帽的第一外顶段直径大于所述第一压紧帽的第一外底段直径，所述第一压紧帽的第一外底段形成有部分外螺纹。
[0020]在一些示例中，所述第二压紧帽为中空结构，内壁沿轴向分为第二内顶段和第二内底段，第二内顶段直径大于第二内底段直径。
[0021]在一些示例中，所述第二压紧帽的第二内顶段为内螺纹，该内螺纹与所述第一压紧帽的第二内底段外螺纹吻合，并通过密封件紧固密封；
[0022]所述第二压紧帽的第二内底段为抛光内壁，供样气进气管通过。
[0023]在一些示例中，所述第二压紧帽的外壁沿轴向分为第二外顶段和第二外底段；
[0024]所述第二压紧帽的第二外顶段为空心圆柱，第二外底段为外螺纹，该外螺纹与混流外套顶段的顶端内螺纹吻合，并通过密封件紧固密封；
[0025]所述第二压紧帽的第二外顶段和第二外底段之间为凹槽，固定有密封件。
[0026]在一些示例中，所述第三压紧帽为中空结构，其内径与所述气溶胶进口管直径相匹配。
[0027]在一些示例中，所述第三压紧帽外壁沿轴向分为第三外顶段、第三外中段和第三外底段；
[0028]所述第三外顶段为凹槽，用于固定密封件；所述第三外中段为外螺纹，与所述混流外套的混流外套底段内螺纹吻合，通过密封件定为一体。
[0029]在一些示例中，所述样气进气管穿过所述第一压紧帽的中空结构和所述第二压紧帽底段、以及所述混流外套的中空结构。
[0030]在一些示例中，所述鞘气进气管经所述预留孔伸入所述混流外套中，焊接在所述预留孔，所述鞘气进气管伸入所述混流外套的一端伸过所述混流外套中段内壁，另一端连接过滤器，所述过滤器用于预先过滤鞘气中的颗粒物。
[0031]本技术实施例还提供了一种空气动力学粒径谱仪，包括：粒径谱仪本体、以及上述任一项所述的样气/鞘气混流装置。
[0032]本技术的空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置，结构简单，安装和维护简便，可以直接连接空气动力学粒径谱仪；相对于从总采样气流中分流出鞘气，样气进气管和鞘气进气管分离，样气和鞘气来源不同，样气来源于需要测量的环境空气，鞘气来源于较为清洁的室内空气，并且在鞘气进气管前接过滤器，进一步去除鞘气中的颗粒物，减少APS本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置，其特征在于，包括：样气进气管(1)、鞘气进气管(5)、混流外套(4)、混流外套压紧帽组件；所述混流外套(4)为中空结构，与所述混流外套压紧帽组件密封连接，可与空气动力学粒径谱仪的气溶胶进口管形成密闭空间；所述样气进气管(1)穿过所述混流外套压紧帽组件和所述中空结构，用于与所述空气动力学粒径谱仪的进气口连接；所述鞘气进气管(5)穿过所述混流外套(4)，用于将室内空气输入所述混流外套(4)的中空结构。2.根据权利要求1所述的样气/鞘气混流装置，其特征在于，所述混流外套(4)为中空结构，其内壁沿轴向分为混流外套顶段(41)、混流外套中段(42)和混流外套底段(43)。3.根据权利要求2所述的样气/鞘气混流装置，其特征在于，所述混流外套(4)的混流外套顶段(41)沿轴向分为顶端和末端，所述顶端为内螺纹，所述末端为抛光壁面且开有预留孔，作为所述鞘气进气管(5)的焊接位。4.根据权利要求2所述的样气/鞘气混流装置，其特征在于，所述混流外套(4)的混流外套中段(42)为抛光内壁，所述混流外套(4)的混流外套底段(43)为内螺纹。5.根据权利要求2所述的样气/鞘气混流装置，其特征在于，所述混流外套压紧帽组件包括：第一压紧帽(2)、第二压紧帽(3)和第三压紧帽(7)。6.根据权利要求5所述的样气/鞘气混流装置，其特征在于，所述第一压紧帽(2)为中空结构，内壁为抛光壁面。7.根据权利要求6所述的样气/鞘气混流装置，其特征在于，所述第一压紧帽(2)的外壁沿轴线分为第一外顶段(21)和第一外底段(22)，所述第一压紧帽(2)的第一外顶段直径大于所述第一压紧帽(2)的第一外底段直径，所述第一压紧帽(2)的第一外底段形成有部分外螺纹。8.根据权利要求5所述的样气/鞘气混流装置，其特征在于，所述第二压紧帽(3)为中空结构，内壁沿轴向分为第二内顶段(31)和第二内底段(32)，第二内顶段直...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘子锐，周靖翔，吴方堃，胡波，
申请(专利权)人：中国科学院大气物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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