[发明专利]集中器

说明书

关于联邦政府所赞助的研究或进展的声明 

本发明并不是由美国政府机构或根据与美国政府机构的协议作出的。 

背景技术

在许多情况下，目标物质的空气传播的微粒、诸如炸药的空气传播的微粒可在空气中以非常低的浓度存在，从而使其难于快速而可靠地检测c出它们在空气中的存在。因此，能够提供一种能够快速而可靠地从大量空气中集中目标物质的空气传播的微粒的装置是有用的，从而使得它们可通过任一适当的微粒分析器更为容易地被检测出。 

许多常规集中器依赖于虚拟撞击原理。相继而来的空气通过首先组成轮廓非常分明的通常还称之为空气射流的准直空气射束来为撞击过程作准备。主射束的准直是通过利用非常平缓渐缩的主切口，或者利用恰好放置在该束离开主准直结构的点前的短而直的切口部件来实现的。 

一旦空气束从主切口中流出，它将流过间隙并且撞击在包含第二切口的副表面上。内含第二切口的表面可以从两个具有一定角度的薄板变动到扁平的平面。大约10％的相继而来的空气进入到第二切口中，而45％的则在该切口的两侧消耗掉。由副气流辅助的主射束中的微粒的动量使主射束中的一部分微粒穿入到第二切口中，而不是继续位于急剧偏转并且分为两支的主射束路径中。由副气流捕获的微粒在那里作为集中微粒出现。这个过程是能效非常低的，并且摩擦损失和几何膨胀损失越过主空气回路产生较大的压降。 

利用上述虚拟撞击原理的典型的集中器是在美国专利No.7,261,007名为用于浓缩气溶胶的周向槽虚拟冲击机；美国专利No.6,698,592名为虚拟冲击机；美国专利No.6,402,817名为低压降、多狭缝的虚拟冲击机；美国专利No.6,290,065名为微型机械虚拟冲击机；美国专利No.6,062,392名为微型机械虚拟冲击机；美国专利No.4,670,135名为高容积虚拟冲击机；美国专利No.4,301,002名为高效虚拟冲击机；和美国专利申请公开文件No.2006/0257287名为用于屏蔽利用虚拟冲击机型集中器的生物制剂用封闭空间的强化系统中所公开的虚拟冲击集中器。 

发明内容

根据本发明，集中器可包括空气处理器，该空气处理器包括：共用共同的对称平面的采样气流入口端口和副气流入口端口，其设置在所述采样气流入口端口的下游；其中，副气流入口端口位于采样气流入口端口的下游；其中，采样气流入口端口能够操作用以将接收包含目标物质的采样气流；并且所述副气流入口端口能够操作用以从所述采样气流的所述中心部分的至少一部分中提取副气流；并且当采样气流作为非准直的采样气流流向并流过采样气流入口端口时，采样气流入口端口能够操作用以利用离心力将包含目标物质的微粒的至少一部分集中到采样气流的中心部分中；其中，所述副气流能够操作用以从采样气流的所述中心部分的至少一部分中提取副气流；并且其中，副气流流过副气流入口端口。 

在另一实施方式中，空气处理器进一步包括左侧采样气流入口叶瓣和右侧采样气流入口叶瓣，采样气流的至少一部分在进入采样气流入口端口之前流经左侧采样气流入口叶瓣和右侧采样气流入口叶瓣；并且各个采样气流入口叶瓣均能够操作用以将旋转运动传递到采样气流的相应部分。 

在再一实施方式中，空气处理器可进一步包括中心纵轴线和至少两个中空的叶片；其中，各个叶片均包括各自的采样气流入口端口、各自的副气流入口端口和各自的副气流出口端口；各自的副气流从各个叶片的副气流出口端口流出；叶片绕轴线径向设置；并且各自的副气流朝向彼此并朝向轴线径向向内流动。 

在又一实施方式中，空气处理器可进一步包括中空的外毂和中空的内毂，中空的叶片可在该外毂与内毂之间延伸；一个端板可具有主气流出口并且另一端板可具有副气流出口。 

在又一实施方式中，空气处理器可进一步包括风机和过滤器组件；其中，风机能够操作用以将相应的负气压施加到主气流和副气流；过滤器组件能够操作用以从流出内毂中心腔体的副气流中去除包含目标物质的微粒的至少一部分。 

在另一实施方式中，集中器可以是能够操作用以与包含采样空气以的采样空间以及包含有目标物质的微粒的至少一部分一起使用；其中，采样空间至少局部封闭，并包括采样空间入口端口和采样空间出口端口；集中器进一步包括输入导管、输出导管和用于采样空间的振动设备，输入导管能够被操作用以将采样气流从采样空间出口端口传送到集中器，输出导管能够被操作用以将主气流的至少一部分从空气处理器传送到采样空间入口端口，用于采样空间的振动设备能够被操作用以将包含目标物质的微粒驱逐到采样空气中。