CN86104962A - 改进的用于尘埃分析的便携式个人用收集器 - Google Patents

Abstract

围绕着旋转杯状体(6)的盖(15)承受一个外壳(30)，其中一个预过滤装置(20)带有一个包含一个过滤泡沫材料(29)的辅助杯状体(28)，并用该外壳(30)确定与一个环状体积(34)发生联系的外周围空间(33)。该杯状体积(34)提供在该预过滤装置(24)的下方，以旋转杯状体(6)的方向围绕着中心空气入口，从而截留较大粒径的尘粒。

Description

本发明是为了提供一种便携式个人用收集器，包括男女在内的任何人都可携带的该收集器，它从该人周围大气中收集悬浮灰尘并截留该灰尘供以后分析用。

这种收集器与在法国专利文献A-2    531    534中所披露的收集器有相同的形式;它被设计成能截留那种进入携带它的人的并截留在内的那样大小的粒径的灰尘。借助于这种收集器可以估计和甚至计量被吸入的灰尘量，该灰尘量是在一个给定的周期内一个人能吸入的。

上述文献中叙述的收集器的效果是令人满意的、但值得注意的是在其使用期间，在含高密度灰尘的大气中或在一种含大量粒径大于可吸入灰尘的粒径的灰尘的大气中，它很难正常地工作。

确实，这种收集器适于与一个过滤装置配合，在该过滤装置中可以截留被认为是可吸入的灰尘，并且灰尘的粒径如通常所允许的，小于5微米。在这种过滤装置之前是一种预过滤装置，预过滤装置是试图用来截留粒径大于5微米的灰尘;换句话说，预过滤装置处在悬浮在周围介质中的被收集器吸入的灰尘中，按低通过滤器的方式起着截留的作用，这样允许那些粒径范围少于5微米的尘粒到达过滤装置。上述文献已指出的是，过滤装置只截留粒径范围从0.5到5微米的灰尘，因为一般人们认为，粒径小于0.5微米的灰尘太小了，以致不可能被过滤装置截留，也许也不可能被肺截留。这里指出的值是比较重要的，收集器很容易适应不同范围的值。

在使用中发现，当收集器处在充满各种类型粒径大于5微米或具有可作为预过滤装置的截留值接受的其他可比较的灰尘大气中时，正是上述文献述及的收集器的设计有一个缺点。的确，在这种情况下观察到，收集器会或多或少被较粗的尘粒很快地堵塞。

本发明的主要目的正是为了对付这种情况，且提供一种能分离和截留粒径大于所给定的截留值的大量尘粒的上述规定类型的个人用灰尘收集器的总设计。

本发明的第二个目的在于达到这种具有以上所解释的优点的个人用灰尘收集器的总设计，正是出于它的独特设计，这种收集器能很容易地适应粒径大于所给定的截留值的尘粒，且其灰尘适应量要大大地大于预计的灰尘适应量。

在用于收集可能截留在肺中灰尘的便携式个人用收集器中，备有一个具有纵向轴线的盖，一个中心空气入口和至少一个横向空气出口，一个安装在盖中用于绕该纵向轴线旋转且包含具有中心空气入口通道的过滤泡沫材料的凸厚部份的杯状体，一个盖住盖的中心空气入口和结束在具有中心空气入口的最远壁的外壳，该外壳包括一逆流地置于盖的中心空气入口且结束在离开盖的第一最远表面的预过滤装置，根据本发明，预过滤装置有一个连接于盖的中心空气入口的中心通道开口，该预过滤装置在外壳内部被支撑并对该外壳来说有一个外周围空间，该预过滤装置的第一最远表面与一个气密冲击壁配合，该冲击壁密封中心通道开口的入口。

最好是，预过滤装置是这样构成且得到支撑，用盖和外壳限定与周围空间发生联系并围绕连接于中心空气入口的中心通道开口的一个环状空间。

根据实施例的一个方法，盖的最远表面装有中心轴衬，通过轴衬提供有中心通道，连接于预过滤装置的空气通道的中心开口，该中心轴衬在横向上小于外壳。该预过滤装置由该中心轴衬支撑。当上述环状体积存在时，在横向上由中心轴衬和外壳限制，在纵向上由盖和预过滤装置限制。

最好是，气密冲击壁是一种具有***的园周边缘的壁，该边缘相对于过滤泡沫凸厚部份纵向地延伸。

根据本发明实施例的一种方法，该园周边缘沿盖的方向在上述周围空间中，在预过滤装置的轴向长度的一大部份上，被作为一个空心园筒延续，围绕后者但不与其接触。

有益的是，自由地通过外壳的中心开口有一根从冲击壁通过这个开口而向外延伸的杆，这根杆在其外自由端有一个罩，该罩延伸在外壳的最远表面的前面。过滤泡沫材料的凸厚部份包含在限定该杯状体底部的自由体积的旋转杯状体中。

最好是，外壳最远壁的内表面有一个具有中凹弯曲外侧的内凸出部，在过滤泡沫材料凸厚部份的中心通道中，该凸出部同轴于该中心通道向前延伸，杯状体的内表面也有一个具有延伸进与过滤泡沫材料凸厚部份同轴的中心通道中的中凹弯曲外侧的凸出部份。

为了更好地理解对于个人用便携式收集器的改进，这样可以更好地体会其优点，将通过实施例的一个可取方法和一个可能的比较方案对本发明作描述。并参照附图加以说明，其中：

图1是根据本发明从通过一个经改进的个人用收集器的总轴线的平面进行观察的剖面图;

图2展示了一个类似于图1并表示另一种方案的纵剖面图。

所阐述的该收集器有一个类似于在上述文献中所描述的收集器结构的结构，且该结构被引用于本文作为参考。因此，只对本发明所提供的与周围部份有关的改进作详细的描述。一个空心体1包括一个马达2和同时用作一个调节电路4的电源。马达2的轴通过一个轴承5向空心体1外延伸，在其自由端，它携带了一个开口与空心体1方向相反的旋转杯状体6。这个杯状体6底部的内表面7有一个具有与其连接的中凹弯曲外侧的中心凸出部8。该杯状体6侧壁的内表面9有一个从底部的内表面7延伸的环状凸出部10。带有中心通道12的过滤泡沫材料的凸厚部份11包含在该杯状物6中;它在凸出部10的最大的自由边缘之间延伸，这样，这个自由体积14存在于凸厚部份11的最远表面13和底部内表面7之间。中心凸出部8延伸通过包括凸出部10的横平面从而进入到中心通道12的内部。

由该杯状体6和凸厚部份11构成的该总成被包含在以活动方式固定于空心体1的一个盖15中。这个盖15在其侧壁上有空气外流孔16，其距离空心体，最远的壁17有一个外中心轴衬18;该最远壁17的内表面，相对于轴衬18，有一个具有延伸进凸厚部份11的中心通道12的中凹弯曲外侧的内部延伸体19。换句话说，中心轴衬18可以是一个衬套。

空心体1和盖15有一个以点划线所示的总径向轴线20，围绕该轴线也同轴地安置了具有中心凸出部8的旋转杯状体6，凸厚部份11和其中心通道12，具有轴衬18的盖15，和延伸体19。后两部份，即轴衬18和延伸体19由一个中心管道21截断，中心管道21的轴线与轴线20相重合。

中心转衬18结束于一个最远平面20和包围中心管道21的一个凸出内部边缘23。这个平面22和这个内部边缘23用于把最好是用过滤泡沫材料制成的预过滤装置24保持在恰当的位置上，该装置有一个适合于凸出内部边缘23的中心管道开口25。相对于它借助的最远表面，它由中心轴衬18支撑，预过滤装置24结束在由密封中心管道开口25入口的气密冲击壁27盖住的一个最远表面26中。这个冲击壁可利用粘合剂固定于最远表面26，它可以是一个简单的园盘。最好是该冲击壁27具有一个径向延伸并把它转换成一个辅助杯状体28且其空心体积以与预过滤装置24相反的方向旋转的外边缘。有益的是，这个辅助杯状体28也包括了一种过滤泡沫材料29。

刚刚描述过的和由中心轴衬18支撑的总成被包含在一个外壳30中;后者用其自由的最远边缘压住盖15的最远壁17的外表面且以活动的方式被固定在其上。这个外壳30与总轴线20重合，且以最远壁31结束于相对的盖15，在最远壁31中提供有与总轴线20同轴的中心开口32。

该外壳30的内直径要大于过滤装置24的外直径，因此，大于辅助杯状体28的外直径。所以有一个外周围空间33围住过滤装置24，在围绕辅助杯状体28流动后，通过中心开口21被吸入的空气被迫跟随空间33。

中心轴衬18相对于总轴线20在径向上和横向上各有一个尺寸，这样围绕该轴衬18且在外壳30内，在预过滤装器24和盖15的最远壁17之间存在着一个环状体积24。后者通过一个环状通道35与周围空间33发生联系。后者是通过由盖15的最远壁17的外表面支承的一个安装环36而便利地获得的，该安装环36与中心轴衬18同轴。该外壳具有螺线且被安置在该安装环36上，再用螺丝固定该外壳。通过选用适当的尺寸就可在环状体积34和周围空间33之间获得可与由安装环36和处在适当位置的过滤装置24限定的节流相对比的环状通道35。

在这个例子中，也作为辅助杯状体28底部的冲击壁支承了一根杆37，该杆37通过外壳30的中心开口32且在其外自由端承受了一个罩38。该罩延伸在外壳30最远表面的前面。实际上它在横向于总轴线20的方向上延伸，从而防止了空气直接通过中心开口32进入，并迫使空气经过一条弯曲的途径。

本发明收集器的操作与上述第一次引用的文献所述的收集器的操作相同，但是新的设计提供了以下明显的优点。

当杯状体6由马达2驱动旋转时，它由于离心作用而开始通过盖17的出气孔16喷射空气，它在总轴线20的方向上产生了吸气过程，吸入的空气经过中心开口32。由于气密壁27的存在，空气不能直接进入预过滤装置24;它必须在径向上有一个第一次方向变化，然后产生一个纵向上的第二次方向变化，以便跟随外周围空间33。辅助杯状体28的底部构成了气密冲击壁27，辅助杯状体28的使用致使这些方向变化得到最有效的利用。灰尘中较大的颗粒不容易转变方向，它们进入辅助杯状体28，直到它们碰撞冲击壁为止。这个壁和辅助杯状体28的整个内表面可以涂一层粘性物质，以截留灰尘。最好在辅助杯状体28的内部衬一层过滤泡沫材料29，在其中可以截留很大一部份颗粒较大的灰尘。

当空气到达外周围空间33时，它被迫沿着一条径向的途径通过预过滤器24，以致能到达中心通道开口25。它经历了一次方向上的新变化。参见附图，最好使用总轴线20垂直布置的收集器，这种方向变化和重力作用导致了设有被辅助杯状体28和包含在其中的过滤泡沫材料29所截留的较大尘粒落入环状体积34。节流环状空间35足够大到使它们通过，一旦收集器损坏，它将阻止它们大量地流出。

上述解释表明收集器可以在含有高密度灰尘的大气中操作，且可以截留在到达过滤泡沫凸厚部份11之前的大部份所谓非吸性灰尘。此外，正是该收集器的独特设计，不必对其作结构上的明显修改，就可使它预先适应一种特殊的含有灰尘的大气。上述例子是一种能适应含有最高密度灰尘的大气的收集器的例子。

冲击壁26的使用和从而导致的方向变化已导致了明显的结果。把该冲击壁26转变成一个辅助杯状体28可以提高滞留较大尘粒的效果;包含在这个杯状体中的过滤泡沫材料29进一步提高了这种效果。这种泡沫材料29可被选择，这样它能截留粒径比给定值要大的较大尘粒的灰尘。通常，具有45级细开孔（即每25.4毫米长度45个孔）的泡沫材料最适宜。

构成预过滤装置24的过滤泡沫材料也适合于一个含有给定密度的灰尘的大气。这种泡沫材料通常也是45级的，但可以使用螺纹互相连接的同轴环，如图中点划线所示，从而产生在空气到达中心通道开口25之前逐渐提高过滤效果。

在经过这个中心通道开口25之后，空气进入中心通道21，然后再进入中心空气入口通道12，从那里空气由于旋转的离心作用和中心凸出部的弯曲外侧的影向而在自由空间14中径向地扩散。从后者空气可到达出气口孔16，以逆流形式，只通过截留可吸入灰尘处的过滤泡沫凸厚部份11的厚度。

再而，如果粒径大于5微米的可允许吸入的灰尘到达了自由空间14，那么可以不损害收集器的操作而被截留在后者中。

作为该收集器的新设计的一个结果，后者能在含有高密度的大量较大尘粒的环境中，有效地操作并在凸厚部份11中截留所谓的可吸入灰尘，例如粒径范围从0.5到5微米的灰尘。当后者通过能截留的大量该灰尘的连续装置时，它就被截获。

可以看到环状体积34可以充填具有大于45级的细开孔的泡沫材料，从而截留较大的尘粒，中心开口25保持直接与盖15的中心空气入口连接。

图2展示了与图1所示灰尘收集器在每个方面都大致相同的灰尘收集器，对于其相同的部份标明同样的参考号。在其相同部份就不作描述了。只是强调一下不同之处：这些不同如下，目的是简化收集器的构造，如果不是为了改进它的效率，至少也是为了保持它的效率。

外壳30的开口32向内开在一个与轴线20同轴的空心园筒39中，以便更好地向着过滤材料29引导它必须截留的灰尘。辅助杯状体28具有一个在轴向上增大的尺寸，过滤泡沫材料29只占据在预过滤装置24一侧的该杯状体长度一半左右的尺寸。

图1所示的轴衬18和环状体积34被省去，预过滤装置24一直延伸，直到它与盖15的最远壁17的外表面相接触为止。

冲击壁27形成辅助杯状体28的一部分，该辅助杯状体28有一个在预过滤装置24长度的一大部份上，在外周围空间33中，在盖15的方向上，从作为一个空心园筒的该冲击壁27延伸的侧壁。然而，至少在这部份，它被辅助杯状体28的延伸园筒侧臂40包围，这个过滤装置24有一个减小的直径，这样，该侧壁40围住它，但并不与它接触。充满不太粗的尘粒的空气因而能流进周围空间33，跟随该延伸侧壁40，通过预过滤装置24，如果需要上升进入在该侧臂40和该预过滤装置24，外侧表面之间内部设置的环状体空间41的话，因为这个环状空间41是与周围空间33相联系的。

然而，只要在盖15上，在其侧壁中，提供一个单独的空气出口孔16就足够了。

Claims (12)

1、一个用以收集有可截留在肺中的灰尘的便携式个人用收集器，备有一个具有总纵向轴线(20)的盖(15)，备有一个中心空气入口(21)和至少一个横向空气出口(16)，一个安装在该盖(15)中绕该总轴线(20)旋转并包括具有中心空气入口通道(12)的过滤泡沫材料的凸厚部份(11)的杯状体(6)，一个在具有中心开口(32)的最远壁(31)结束并包括一个与盖(15)的中心空气入口(21)逆流安置并结束在离开盖(15)的第一最远表面(26)的预过滤装置(24)的外壳(30)，其特征在于该预过滤装置(24)有一个连接于该盖(15)的中心空气出口(21)的中心通道开口(25)，该装置(24)在外壳(30)的内部被支撑并相应地留给后者一个外周围空间33，而该相同的预过滤装置(24)的该第一最远表面(26)衬有密封该中心通道开口(25)的入口的气密冲击壁(27)。

2、根据权利要求1的收集器，其特征在于该预过滤装置（24）在该外壳（30）中被形成并被支撑，从而用该外壳（30）和盖（15）确定一个环状空间（34），该环状空间（34）与外周围空间（33）联系并包围住与中心空气入口（21）连接的中心通道开口（25）。

3、根据权利要求2的收集器，其特征在于该盖（15）有一个提供在外壳（30）内并具有一个围绕该总轴线（20）的中心轴衬（18）的最远表面，中心通道（21）通过该总轴线（20），连接于该预过滤装置（24）的中心空气通道开口（25），该中心轴衬（18）支撑该预过滤装置（24）并在横向于该轴线（20）的方向上具有小于该外壳（30）的尺寸，这样，在横向上，它用后者确定了杯状体积（34）。

4、根据权利要求1的收集器，其特征在于该冲击壁（27）是一个辅助杯状体（28）的底壁，其空心体积在该外壳（30）的该最远壁（31）的中心开口（32）的方向上是开口的。

5、根据权利要求4的收集器，其特征在于辅助杯状体（28）包含一种过滤泡沫材料（29）。

6、根据权利要求1的收集器，其特征在于过滤泡沫材料的凸厚部份（11）包含在旋转杯状体（6）中，用该杯状体（6）底部的内表面确定一个自由空间（14）。

7、根据权利要求6的收集器，其特征在于该内表面（7）具有一个与该凸厚部份（11）同轴的并延伸进过滤泡沫材料的凸厚部份（11）的中心空气进口通道（12）的内部的弯曲中凹外侧的中心凸出部（8）。

8、根据权利要求1的收集器，其特征在于该盖（15）的最远壁（17）的内表面绕中心空气入口（21）有一个延伸进入该凸厚部份的中心通道（12）的内部的内部凸出部（19）。

9、根据权利要求1和3中的任何一个的收集器，其特征在于中心轴衬（18）结束在带有一个围绕中心通道（21）的凸出边缘（23）的最远表面（22）中，该表面（22）和该凸出边缘（23）被用于使预过滤装置（24）保持在适当位置，其中心通道开口（25）被设计成用于接收内部凸出边缘（23）。

10、根据权利要求9的收集器，其特征在于该盖（15）的最远壁（17）的外表面支承与总体轴线（20）同轴的安装环（36），该环（36）用于安装外壳（30）且用预过滤装置（24）确定一个节流环状通道（35）用于周围空间（33）和环状空间（34）之间的联系。

11、根据权利要求1的收集器，其特征在于冲击壁（27）支承一根杆（37），该杆（37）经过外壳（30）的中心开口（32）并在其外部自由端备有延伸在该外壳（30）的最远表面的前面的一个罩（38）。

12、根据权利要求4和5中的任何一个的收集器，其特征在于从构成该冲击壁（27）的底部壁延伸的辅助杯状体（28）有一个侧壁（40），该侧壁（40）在该预过滤装置（24）的长度的一大部份上，在外周围空间（33）中，在该盖（15）的方向上，从作为一个空心园筒的该冲击壁（27）延伸，围绕着后者，而不接触它，用该预过滤装置（24）的外侧表面确定与周围空间（33）联系的一个环状空间（41）。

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