[发明专利]一种大流量空气微生物采样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种采样器，特别是关于一种虚拟撞击式的大流量空气微生物采样 器。

背景技术

在进行微生物气溶胶研究中，根据不同的研究目的，往往需要将某一粒径范围 内的微生物气溶胶粒子分离并收集到特定液体中，用以实时在线分析和离线分析。 为了提高目标微生物气溶胶粒子的检测灵敏度以及实验室分离目标微生物的可靠 性，需要大量采集空气样本，收集一定量的微生物气溶胶粒子，来避免因样本浓度 不足可能造成的漏检。目前，传统采样器主要有撞击式、冲击式、离心式、静电吸 附式和过滤式等五种，在实际应用较多的是撞击式采样器和冲击式采样器，都属于 惯性冲击器。这两种采样器在气溶胶粒子捕捉、粒子分离和浓缩方面存在着粒子与 冲击(收集)平板表面之间的相互作用的四个问题：1、固体粒子从平板表面反弹 起来；2、粒子冲击在平板表面后破碎；3、平板表面的负载；4、由于气流带来的 外力造成平板表面上的粒子再分散，进入气流中。

大流量空气微生物采样器的采样流量一般为大于200升/分左右。在大流量空 气微生物采样器技术方面，设计的原理是多种多样的，比较常见的如H.M.Decker 报告的静电式大流量采样器，实际上也是多种原理的组合，包括了静电沉降、惯性 撞击和液体冲洗等多种原理。尽管这种采样器采用多种技术，但同样是将全部采集 气流都冲击在采样面上。另一种比较常见的旋风式采样器则是通过离心力的作用将 粒子与气流分开，这个离心力仍属于惯性力，只不过其方向为气流的切线方向。典 型的旋风式采样器是采用一个锥形的旋风室，气流由进风口呈切线形进入，在旋风 室内产生双涡旋气流，含有气溶胶粒子的气流在外圈旋转向下，清洁的气流在内圈 由下向上涡旋流出，惯性大的粒子不能随气流流出，撞击在室壁上，从而达到分离 大粒子的目的。但旋风式采样器对大粒子的分离能力比较强，采集较小粒子的能力 比较弱，通常与其他采样仪器组合，作为大粒子切割器使用。另外，采集下来的粒 子先撞击在涡壳的内表面上，再下落到圆椎管的底部，这种方式对于收集粒子是可 行的，但不太利于对单个粒子进行实时检测，因为撞击在内壁的粒子在振动或气流 的作用下，有时会成砣地脱落，造成瞬间浓度过高，甚至堵塞下游检测仪器。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种虚拟撞击式的大流量空气微生物采样 器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种大流量空气微生物采样器， 其特征在于：它包括上、中、下三级，上级为单孔常规冲击采样级，中级为多孔虚 冲击采样级，下级为单孔虚冲击采样级；所述单孔常规冲击采样级包括一防雨阻虫 纱网罩和一外筒，所述防雨阻虫纱网罩包括一防雨鼓形的圆盘盖，所述圆盘盖的底 部设置有一段直筒，所述直筒的周向开有多个通气窗，所述直筒内设有一阻虫纱网， 所述防雨阻虫纱网罩插设在所述外筒的顶部；所述外筒的上部为竖直段，下部具有 漏斗形的气溶胶进气口，所述气溶胶进气口的下方水平设置有一撞击板，所述撞击 板通过连接柱与所述外筒连接；所述多孔虚冲击采样级包括一级箱、二级箱和三级 箱，所述一级箱为一底部开口的筒形箱体；所述二级箱为一筒形封闭箱体，所述二 级箱上设置有二级喷管—采集管组，所述二级喷管—采集管组包括若干个二级喷管 和二级采集管，所述二级喷管贯通设置在所述二级箱的顶部，所述二级采集管位于 所述二级喷管下方并与其位置对应，所述二级采集管贯通设置在所述二级箱的底 部；所述二级箱的底部中央还贯通设置有一大粒子收集管；所述三级箱为一顶部开 口的筒形箱体，其侧壁上设置有三级箱排气口，所述三级箱排气口通过一排气连接 管连接所述大粒子收集管；所述单孔虚冲击采样级包括四级箱，所述四级箱为一筒 形封闭箱体，所述四级箱的侧壁上设置有四级箱排气口；所述四级箱上设置有三级 喷管—采集管组，所述三级喷管—采集管组包括一个三级喷管和一个三级采集管， 所述三级喷管贯通设置在所述四级箱的顶部，所述三级喷管与所述二级喷管结构和 喷口直径相同，所述三级采集管位于所述三级喷管下方并与其位置对应，所述三级 采集管贯通设置在所述四级箱的底部；所述一级箱、二级箱和三级箱的外径相同， 通过螺钉由上至下依次固定连接；所述外筒底部贯通设置在所述一级箱的顶部中 央，所述四级箱顶部贯通设置在所述三级箱的底部中央。

各级喷管的喷口直径计算公式如下：

√St₅₀＝ρ_pd_p50²CV/9μD