[发明专利]一种固体粉尘气溶胶发生装置及方法

说明书

本发明提供一种固体粉尘气溶胶发生装置及方法，气溶胶发生装置包括储灰室、混合室、文丘里管以及旋转盘；所述旋转盘设置于储灰室与混合室之间；旋转盘的侧面上设置有多个输送坑，使旋转盘侧面上的输送坑在储灰室内填充粉尘颗粒后由旋转盘顶部进入混合室，然后由旋转盘底部返回储灰室，同时利用通过文丘里管的气流使混合室内产生负压，从而自混合室吸入粉尘，随气流持续喷出文丘里管后可形成稳定气溶胶。本发明更适用于细粉尘、小流量粉尘输送条件下使用，结构简单紧凑、成本低、精度好，产生的固体粉尘气溶胶分布均匀、质量稳定。

技术领域

本发明涉及环境科学及医学领域，具体涉及一种可用于空气净化、医药等技术领域的小型可调整粉尘输送的质量流量的固体粉尘气溶胶发生装置；其可以产生指定质量浓度的粉尘气溶胶，用于检测空气净化装置净化效率、进行医药喷雾实验等。

背景技术

由于社会的发展，人类使用热力能源的需求不断上升，燃烧产生的细颗粒物排放量急剧增大；环境中颗粒物的污染越发严重，尤其是大气中细颗粒物浓度上升对人类身体健康的危害，已经在环境科学及医学领域被广泛关注。环境科学领域在颗粒物净化方向、医学领域在粉尘病理学方向进行研究时时常需要一个稳定的、可模拟存在不同浓度颗粒物的大气环境，这就需要使用气溶胶发生器。目前市场上常见的气溶胶发生器主要以液体为原料，将其雾化后进行喷射来模拟颗粒物环境污染；但在实际环境中，颗粒物主要以干颗粒的形式存在，因此很多情况都需要使用固体粉尘制造粉尘气溶胶模拟污染的环境。

但目前国内固体粉尘气溶胶发生器，尤其是微量粉尘流量的气溶胶发生器，非常少见。实践中发现使用干颗粒粉尘生成气溶胶时有以下难点：(1)粉尘容易成团或粘附在容器壁面，因此如果采取喷枪将其喷出形成气溶胶的话，喷枪的喷嘴及喉口尺寸必须较大，否则很容易堵塞，但喷枪口增大会使粉尘的喷出量增大，无法进行微量的粉尘传送；(2)细粉尘容易在容器内成团，因此需要一定的流化装置使其保持松散均匀，否则无法稳定持续的将其输送出去；(3)细粉尘容易吸水，且容易携带静电，吸水或携带静电后不易破碎或改变其物理特性，因此气溶胶发生装置应该使用导电材料且尽量密封。在设计固体粉尘气溶胶发生器时需要注意并解决以上问题。

目前有部分相似的专利，根据其结构及工作原理分为以下几类：

(1)发生器结构类似干粉式灭火器，采用罐内流化：其在一个密闭容器内存储一定量粉尘，向内吹入空气或其他气体，将粉尘搅起并形成气溶胶，此时容器内呈正压；随后通过一个可调整流量的出气阀，将气溶胶喷出，如粉尘仪校验装置的粉尘发生器(200720090785.1)及气体及粉尘污染物模拟发生器(200820156917.0)等。

这种气溶胶发生器存在以下缺点：不能随时补充粉尘，意味着不能持续产生气溶胶；由于粉尘不可能是均匀颗粒，因此吹起的气溶胶也不均匀，容易出现开始送出的气溶胶细颗粒多，后送出的气溶胶粗颗粒多的现象；随着罐内粉尘减少，虽然喷出流量不变，但其中含有的粉尘会越来越少，即粉尘颗粒的质量流量不稳定。

(2)采用负压抽取形成气溶胶的装置。这种装置采用旋转盘或者皮带对颗粒物质量流量进行调节及传送，并使用负压将传送装置上的粉尘抽走，并在一个环境舱内形成稳定的气溶胶，如粉尘气溶胶发生装置(201010101408.X)及转盘式粉尘气溶胶发生装置(201010136283.4)。这种装置也存在明显的缺陷：首先是整套系统的粉尘称量系统是开放式的，这样会造成粉尘的污染；粉尘称量的原理表述不清，部分专利使用漏斗下漏的方式，这样很难完成稳定均匀的微小流量的粉尘输送(如按照GB/T 32085.1-2015汽车空调滤清器第1部分：粉尘过滤测试中的实验要求，粉尘输送量仅需要0.375g/min)；最后负压发生器的气路与喷粉后的混合仓是并列且相通的，这样会造成一部分气溶胶从负压发生器中抽离，造成环境的污染。

(3)采用重力掉落与气流混合形成气溶胶的装置。如：粉尘气溶胶发生器(201410628541.9)；这种装置的缺陷比较明显：由于粉尘有一定的成团及粘附的能力(尤其是细粉尘)，靠重力使粉尘掉落而不采取其他流化的手段，会导致灰尘的传送效果及生成的气溶胶质量非常不稳定。