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便携式恒流空气采样泵的设计与实现

随着全球环境污染的加剧,世界各国越来越重视环保问题。对环境检测仪器的需求量也不断增加。在空气质量检测方面需要具有恒流性能的空气采样泵,而国内此种采样仪器尚未形成产品。在对恒流采样器的研究中主要有电控恒流和机械恒流两种方式。使用传感器检测气压的电控恒流方式,可以对空气中的粉尘进行采样,实现检测的自动化。对机械恒流的方法研究较少,机械恒流对仪器的密封性要求较高。但机械式恒流具有控制简单,精度高,成本低等特点。本文针对机械恒流方式做了研究。

1、恒流空气采样泵系统
恒流空气采样泵主要应用于大气采样。为了方便,通常在实验室环境下空载调节好流量,然后在室外采用带阻尼管的方式对大气进行采样。要求采样泵系统对于不同的阻尼能够输出相同的气体流量,这样只要计算出采样时间,就可以得出被采样气体的体积了。

2、机械结构设计
2.1整体气路

采样泵通过一个机械溢流阀来实现输出流量恒定。如图2所示,动力泵提供充足、恒定的动力,在正常状态下,溢流阀都是部分开启的。当气路前端的采样管阻尼增大时,动力泵入口1处的气压降低,动力泵吸人气体流量减小,动力泵排气口2处的压强会随之降低,于是溢流阀出口4处放气量减小,恒流系统正是通过使动力泵排出流量减少量与溢流阀溢流流量减少量相抵消,来使整个气路流量恒定的。即:采样管阻尼增大时,2处减少的流量与4处减少的流量相等,以保证3处气体流量恒定。流量的大小由节流阀旋钮位置决定:当采样管阻尼不变,调节节流阀旋钮,使放气口口径减小时,节流阀两侧压差增大,即3处压强增大,这样会使溢流阀放气量增大,于是整个气路输出的气体流量就会减小。同样道理,节流阀放气口口径增大时,整个气路输出气体流量增大。

2.2恒流模块机械结构
恒流模块的设计是本设计的核心部分。它是通过使用弹簧来提供一个反馈力,在一个动态的过程中不断的充气、放气,最终实现了整个气路排气流量的恒定。