樣本；該驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)30和同 時(shí)穿過粗濾網(wǎng)20和細(xì)濾網(wǎng)21軸心線的驅(qū)動(dòng)軸31，以驅(qū)動(dòng)粗濾網(wǎng)20和細(xì)濾網(wǎng)21同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033] 本實(shí)施例中涉及的BMRC采樣效能曲線為：英國(guó)醫(yī)學(xué)研究會(huì)（BMRC)經(jīng)過長(zhǎng)期研究 發(fā)現(xiàn)粉塵粒徑為5 μ m左右的塵粒是導(dǎo)致人們產(chǎn)生塵肺病的危險(xiǎn)粒徑，因此提出了呼吸性 粉塵的定義-即進(jìn)入肺泡的粉塵，并與美國(guó)國(guó)家工業(yè)衛(wèi)生工作者協(xié)會(huì)（ACG頂）一起，將監(jiān) 察粉塵的儀器對(duì)粒徑分離后的阻留率定為：當(dāng)粒子的空氣動(dòng)力學(xué)直徑從2 μπι增大到7~ 10 μ m時(shí)，阻留率從100%降到0,并繪出了標(biāo)準(zhǔn)采樣曲線，且關(guān)于呼吸性粉塵的定義和標(biāo)準(zhǔn) 采樣曲線于1959年在南非約翰內(nèi)斯堡召開的國(guó)際塵肺會(huì)議上得到公認(rèn)。
[0034] 其中BMRC采樣效能曲線要求各種尺寸的粉塵顆粒的分布不高于如下比例：
[0035] CN 105181396 A 說明書 4/8 頁
[0038] 在本實(shí)施例中，粗濾網(wǎng)20和細(xì)濾網(wǎng)21過濾粉塵的標(biāo)準(zhǔn)以及采樣的粉塵標(biāo)準(zhǔn)都以 該《BMRC采樣效能曲線》規(guī)定的顆粒尺寸為準(zhǔn)，由此得到的采樣結(jié)果也同樣符合該國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)。
[0039] 在本實(shí)施例中，利用一個(gè)獨(dú)立封閉的采樣盒10進(jìn)行粉塵采樣，在采樣時(shí)控制驅(qū)動(dòng) 電機(jī)30工作，以通過驅(qū)動(dòng)軸31帶動(dòng)粗濾網(wǎng)20和細(xì)濾網(wǎng)21進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過進(jìn)氣口 11 進(jìn)入采樣盒10內(nèi)的空氣首先通過旋轉(zhuǎn)的粗濾網(wǎng)20進(jìn)行過濾，粗濾網(wǎng)20主要用于過濾一些 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的粉塵直徑的顆粒，避免此類顆粒進(jìn)入濾后空間22后在受到輕微震動(dòng) 后時(shí)發(fā)生脫落或移動(dòng)，從而影響較細(xì)小顆粒的原穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致最終的采樣結(jié)果出現(xiàn) 誤差；粗濾網(wǎng)的另一個(gè)作用是：避免大顆粒粉塵長(zhǎng)期沖撞、損壞細(xì)篩濾網(wǎng)，對(duì)細(xì)篩網(wǎng)起到一 個(gè)保護(hù)的作用。本實(shí)施例先對(duì)超出預(yù)定范圍的粉塵顆粒進(jìn)行過濾，本實(shí)施例中設(shè)定的預(yù)定 范圍的顆粒直徑最低為10 μ m。
[0040] 經(jīng)過粗濾網(wǎng)20過濾后的粉塵再通過旋轉(zhuǎn)的細(xì)濾網(wǎng)21進(jìn)行過濾，細(xì)濾網(wǎng)21安裝在 粗濾網(wǎng)20過濾后的濾后空間22內(nèi)，在濾后空間22內(nèi)的粉塵顆粒直徑已經(jīng)穩(wěn)定在一個(gè)范圍 內(nèi)，旋轉(zhuǎn)的細(xì)濾網(wǎng)21再次對(duì)粉塵顆粒進(jìn)行過濾以使符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的粉塵顆粒進(jìn)入細(xì)濾網(wǎng) 21內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)的粉塵顆粒進(jìn)入細(xì)濾網(wǎng)21后會(huì)由采樣濾膜50過濾后再?gòu)呐艢饪?2排出。經(jīng)過 預(yù)定的采樣時(shí)間后，即可關(guān)閉采樣盒10并取出采樣濾膜50進(jìn)行分析，即可得到該環(huán)境下的 粉塵濃度等的評(píng)價(jià)。
[0041] 本實(shí)施例采用沖擊式分離和雙層錐面濾網(wǎng)結(jié)合技術(shù)，對(duì)含塵環(huán)境進(jìn)行采樣，利用 粗濾網(wǎng)20將10 μ m以上粉塵首先分離，再利用細(xì)濾網(wǎng)21分離符合BMRC采樣效能曲線規(guī)定 的呼吸性粉塵，將大顆粒塵和呼吸性粉塵分置于兩個(gè)不同的空間內(nèi)，減少了大顆粒粉塵揚(yáng) 起對(duì)采樣濾膜50的影響；同時(shí)，采樣中的采樣濾膜50上承載有負(fù)壓，可提高采樣濾膜50對(duì) 呼吸性粉塵的容塵量，進(jìn)而提高呼吸性粉塵采樣的可靠性。
[0042] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該采樣盒10內(nèi)還可以安裝將風(fēng)垂直吹向粗 濾網(wǎng)20的風(fēng)機(jī)40,采樣盒10上的進(jìn)氣口 11可以位于風(fēng)機(jī)40的前方或后方，優(yōu)選將進(jìn)氣口 11設(shè)置在風(fēng)機(jī)40的前方，以避免風(fēng)機(jī)40吸入過大顆粒而造成破損。通過風(fēng)機(jī)40可以使采 樣盒10內(nèi)的風(fēng)定向的吹向?yàn)V網(wǎng)，使粉塵顆粒垂直的進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的各濾網(wǎng)的濾面，且整個(gè)粉塵 的流向形成平穩(wěn)的層流而非湍流。具體的風(fēng)機(jī)40可以安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)30的驅(qū)動(dòng)軸31上， 以隨驅(qū)動(dòng)軸31同步旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，風(fēng)機(jī)40、粗濾網(wǎng)20和細(xì)濾網(wǎng)21的轉(zhuǎn)動(dòng)速度同步， 而風(fēng)機(jī)40的風(fēng)量控制可以通過調(diào)整葉片尺寸的方式實(shí)現(xiàn)。
[0043] 進(jìn)一步地，為提高對(duì)細(xì)濾網(wǎng)21過濾后空氣的利用，可以在細(xì)濾網(wǎng)21的排氣口 12 處設(shè)置連通至風(fēng)機(jī)40背面的導(dǎo)流管15,該導(dǎo)流管15用于將采樣后的空氣送至風(fēng)機(jī)40處 進(jìn)行循環(huán)利用，既可以為風(fēng)機(jī)40補(bǔ)充風(fēng)量又可以減少粗濾網(wǎng)20的負(fù)擔(dān)，風(fēng)機(jī)40同時(shí)還為 細(xì)濾網(wǎng)21內(nèi)提供一個(gè)負(fù)壓，以使得風(fēng)沿垂直網(wǎng)面的方向吹向細(xì)濾網(wǎng)21。此外，在本實(shí)施例 中，用于排出過濾后空氣的排氣口 12可以設(shè)置在導(dǎo)流管15的管壁上，以便于及時(shí)更換采樣 盒10內(nèi)的空氣，提高采樣效果。在其它的實(shí)施例中，該排氣口 12還可以與進(jìn)氣口 11設(shè)置 成一體，但需要防止兩者之間的氣流相互影響。
[0044] 進(jìn)一步地，為方便呼吸性粉塵進(jìn)入采樣盒10,同時(shí)減少大顆粒的混入，可以在采樣 盒10的進(jìn)氣口 11處設(shè)置進(jìn)氣管，并在進(jìn)氣管內(nèi)安裝過濾非粉塵顆粒的過濾柵14。通過過 濾柵14可以將一些飄絮、非粉塵顆粒進(jìn)行過濾，以避免進(jìn)入采樣盒10后對(duì)風(fēng)機(jī)40或?yàn)V網(wǎng) 造成破壞。此外，在其它的實(shí)施例中，還可以設(shè)置專門的空氣流出口 13,空氣流出口 13用于 排出未過濾的空氣，以及經(jīng)過粗濾網(wǎng)20過濾后的顆粒。
[0045] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該粗濾網(wǎng)20可以根據(jù)預(yù)過濾的顆粒尺寸， 而采用BMRC采樣效能曲線規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置粗濾網(wǎng)20上表面和下表面的半徑。通過BMRC 采樣效能曲線給出的要求，確定粗濾網(wǎng)20的上下表面的半徑，其上下表面半徑的取值，一 般是指BMRC采樣效能曲線中給出的范圍中的端值，其中涉及的理論原理和公式如下。
[0046] 如圖3、4所示，濾網(wǎng)的形狀為圓錐形，圓錐的中線是00'，母線是I，考慮圓錐面上 一點(diǎn)P，它離轉(zhuǎn)軸00'的距離為r，P在圖中的旋轉(zhuǎn)軌跡是半徑為r的圓C。
[0047] P點(diǎn)處顆粒有兩個(gè)方向的分速度：
[0048] I) vt:相切于圓 C ;
[0049] 2) V :垂直于母線I并指向圓錐內(nèi)部，它有兩個(gè)分量：一個(gè)是Vs，平行于轉(zhuǎn)軸00';另 一個(gè)是v。，其垂直于Vs并在圓C內(nèi)。V 3與V。所在的平面垂直于V t。
[0050] 受力分析：
[0051] 由于空氣推動(dòng)力必與空氣運(yùn)動(dòng)方向相同，故由\導(dǎo)致的對(duì)顆粒的空氣推動(dòng)力為 Fs，由V。導(dǎo)致的推動(dòng)力為F。。切向速度Vt是環(huán)繞速度，所導(dǎo)致離心力為F113
[0052] 匕和F。在一條直線上，方向相反，其差為F「F。。后者與Fs的合力記為Σ F，Σ F和 FfF。的夾角為傾斜角α。
[0053] 對(duì)P點(diǎn)處的顆粒，流體力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)做法是把顆?？紤]為球體。它所感受到的離心 力
[0055] 其中Pc為顆粒的密度，cU是顆粒的直徑，根據(jù)F滿Clc的三次方成正比可以看出指 向?yàn)V網(wǎng)以外的F1隨顆粒直徑d。變大而快速增大。
[0056] 流體力學(xué)中的球體受力模型是考慮平滑流體，即雷諾數(shù)（Reynolds number)很小 的情形（Re >> 1)。此時(shí)氣流相對(duì)于顆粒的作用力符合斯托克斯（Stokes)定律：
[0057] Fc= 6 π μ V crc= 3 π μ v cdc；F s= 3 π μ v sdc；
[0058] 其中μ為氣體的粘滯系數(shù)，是圖中V的分量，這里的Fe*Fs是指向?yàn)V網(wǎng) 內(nèi)的力，它們只與顆粒直徑d。的一次方成正比，沒有F :增長(zhǎng)的快。
[0059] 通過解（F1-Fc)與Fs的合力Σ F就可得到顆粒直徑
[0061] 其中η是風(fēng)機(jī)40的轉(zhuǎn)速，V是風(fēng)機(jī)40產(chǎn)生的風(fēng)速。上式表明當(dāng)顆粒直徑達(dá)到或 超過某臨界尺寸時(shí)，就會(huì)被濾網(wǎng)甩出。由此可以確認(rèn)，濾網(wǎng)的不同位置就具有了分離不同大 小顆粒的功能。即：當(dāng)小顆粒沖擊時(shí)，合力Σ F指向?yàn)V網(wǎng)內(nèi)，顆粒得以透射過濾網(wǎng)；當(dāng)顆粒直 徑d。變大，速增加。當(dāng)達(dá)到某一臨界值時(shí)，Σ F開始指向?yàn)V網(wǎng)外，顆粒被甩出濾網(wǎng)，從 而達(dá)到分離的目的。
[0062] 根據(jù)上述原理可知，當(dāng)粉塵種類、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)速一定時(shí)，d。只與傾角α和半徑r 有關(guān)：
[0063] 若把濾網(wǎng)分成不同段，每段的傾角設(shè)計(jì)為某特定的α，那么各段落組合起來就可 以達(dá)到分別分離特定尺寸粉塵顆粒的目的。此外還可以看出在每段中，α -定，那么越靠 近圓錐頂端的地方r越小，d。越大，也即"網(wǎng)眼"越大，越容易漏過粉塵顆粒；越遠(yuǎn)離頂端的 外圍，網(wǎng)眼越小，越容易過濾掉粉塵顆粒。這樣一來，在每段中的某個(gè)r處，所有尺寸大于d。 的顆粒都被甩了出去（等價(jià)于"被過濾掉"），而尺寸小于d。的顆粒都能透過。
[0064] 如圖2所示，在本實(shí)施例中，該粗濾網(wǎng)20即是利用上述原理設(shè)計(jì)成相應(yīng)的錐形結(jié) 構(gòu)，通過R。所對(duì)應(yīng)直徑Dm= 10. 0 μπι 所對(duì)應(yīng)Da= 7. 1 μπι;可以得出連接兩者的側(cè)壁與 平面的傾斜角Θ =29. 6° ;高H =2. 8mm。從而將所有大于10 μπι的顆粒過濾掉，而只讓 10 μ m以下顆粒通過。
[0065] 在本實(shí)施例中，該細(xì)濾網(wǎng)21并不是僅過濾指定范圍內(nèi)粉塵的一個(gè)網(wǎng)層，而是根 據(jù)BMRC采樣效能曲