[实用新型]一种恒流采样限流阀

说明书

本实用新型公开了一种恒流采样限流阀，该恒流采样限流阀包括限流孔和主阀体，限流孔连通进气口，主阀体包括主盖体和后盖，主盖体内设置有两个腔体，一个为贯通的气路通道，该气路通道一端连通限流孔，另一端设置有可连通采样罐的采样罐接口；另一个为主盖体和后盖之间的空间，内设有弹性膜片，该弹性膜片与主盖体密封接触，在弹性膜片与气路通道壁之间留有弹性腔；后盖位于弹性膜片的外侧，并与主盖体固定；气路通道内设置有活塞式喷嘴，气路通道由该活塞式喷嘴隔断为进气段和出气段；气路通道的进气段与弹性腔之间连通，弹性腔经活塞式喷嘴与气路通道的出气段连通；后盖上开设有大气压力平衡口。本实用新型通过二次限流达到真正的恒流限流。

技术领域

本实用新型涉及一种用于采样时的限流阀，尤其是用于保持采样流量恒定的恒流采样限流阀。

背景技术

用预先抽真空的采样罐(苏码罐)采集空气样，有瞬时样和平均样两种方式。瞬时样的采集比较简单，操作时只需打开采样罐阀门，利用罐内真空将空气样在短时间(通常小于10秒)吸入到采样罐中。这种方式采集的样品代表打开阀门瞬间的周边空气污染状况。平均样(又称混合样)的采集要复杂一些，在打开阀门进行采样时，需控制气样进入采样罐的流速，使气体在整个采样期间以相同的流量速度(等速)进入采样罐。这种方式采集的样品代表周边空气在整个采样过程期间的平均污染情况。在环境空气质量的监测中，平均样的常见采样时长有半小时(0.5h)，一小时(1h)，三小时(3h)，八小时(8h)，一天(24h)和一周(144h)。采样流量的大小取决于采样时长、采样罐的容积、最终剩余真空度(压力)等。常见的采样流量见表1。比如，当用容积为6升的采样罐采集3h平均样，采至终压为25inHg(绝压)时，目标采样流量应控制在28.9mL/min左右。

表1罐采样的常见目标采样流量(mL/min)

注：以上流量为一个大气压(101.325kPa)和采样终压为-4inHg(86.6％罐体积)下的参考值

挥发性有机物(VOCs)是造成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)污染的重要前驱体，因此近年来已逐渐成为国家环境污染治理的重点。2017年9月生态环境部发布的《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》把VOCs的治理列为打好我国蓝天保卫战的重点。在VOCs环境空气质量评价中，由于环境空气中 VOCs浓度时空变化较大，瞬时采样方式因代表性不强已很少使用，一般监测项目中都采用3h，8h或24h的平均样。而平均样的代表性，是基于采样过程中采样流量的稳定性，因此在整个采样过程中维持采样流量的准确和稳定非常重要。所以说，采样流量的测量和控制是VOCs环境监测中的一个重要环节。一个简单而有效的控制实际采样流量的方法，对确保采集平均样的数据质量、调节采样限流阀等均具有重要的意义。

实际采样时，随着采样过程的进行，罐内的气体压力会逐渐升高(真空度减少)，与周边空气间的压差逐渐减少，因此气样流速会逐渐降低，如不加以控制，不能满足平均样的恒流采样的要求。当前的环境监测中，平均样采集的气体流速控制有三种方法：

1、使用限流孔或基于限流孔的阀门(比如限流针阀)，利用小孔来限制进入罐内的气体流量。这个方法的优点是结构简单、属纯机械装置(无电子部件)因而特别稳定，无需动力(电源或电池)。缺点是受孔板原理的限制，只有当外界大气压力和罐内压力间的压降超过临界值才能维持流量恒定。随着采样的进行，罐内的压力会逐渐增高，和外界压差逐渐减少，当压降小于临界值后，采样流量即随着罐内压力的上升而下降，不能满足在整个采样时段内流量维持恒定的要求。图1展示了使用美国世伟络克的经典限流针阀时采样的流量随采样罐内压力增加而变化的情况(6升罐3小时采样)。由图1中可见，在预设的3小时采样时长内，限流针阀只能在采样刚开始前20分钟左右维持流量恒定，之后随着采样罐内压力的增加，采样流量开始降低，不再满足恒流采样的要求。很显然，使用限流针阀，是一种很粗略的采样方式，原则上满足不了平均样恒流采样的要求。