一種個(gè)人呼吸性粉塵采樣裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及個(gè)人呼吸性粉塵檢測(cè)裝置，特別是涉及一種能夠方便攜帶、配置于人 體工作頭盔外側(cè)，并可按需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)呼吸性粉塵采樣的粉塵采樣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 采礦作業(yè)中，礦工接觸兩種嚴(yán)重職業(yè)危害。一是呼吸性粉塵，它的存在導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán) 境惡化，人體長(zhǎng)期吸入礦塵，引起呼吸道和肺部炎癥發(fā)病率增高，進(jìn)一步則發(fā)展為呼吸道癌 瘤和塵肺?。欢欠派湫噪奔捌渥芋w，氡所致肺癌屬電離輻射的隨機(jī)性效應(yīng)，其發(fā)生機(jī)率與 長(zhǎng)期吸入氡及其子體的累積劑量相關(guān)，氡及其子體的照射是非吸煙者誘發(fā)肺癌的首位環(huán)境 病因。
[0003] 因此，研究呼吸性粉塵和氡/釷射氣對(duì)人體的聯(lián)合作用機(jī)制，分析評(píng)價(jià)其對(duì)礦工 職業(yè)健康影響和關(guān)鍵人群的危害程度，尋求相適應(yīng)的防控措施，已逐步成為國(guó)際和國(guó)內(nèi)引 起廣泛關(guān)注的重要公共衛(wèi)生問(wèn)題，有效控制礦山職業(yè)危害也已刻不容緩。
[0004] 從測(cè)量方法和儀器設(shè)備角度出發(fā)，呼吸性粉塵和氡/釷射氣產(chǎn)生的物理機(jī)制不 同，因此兩者在測(cè)量方法上存在著巨大差異。目前，對(duì)于呼吸性粉塵的個(gè)人監(jiān)測(cè)設(shè)備，主要 采用粉塵分離再輔以濾膜減重測(cè)量方法，其基本原理是，利用水平淘析分離、旋風(fēng)分離或撞 擊分離等三種方式，將呼吸性粉塵按BMRC采樣效能曲線分離后，沉積在濾膜上，測(cè)量濾膜 減重差，而后測(cè)定呼吸性粉塵濃度。依據(jù)測(cè)定結(jié)果，評(píng)價(jià)礦山呼吸性粉塵工作場(chǎng)所環(huán)境衛(wèi)生 狀況，和勞動(dòng)者接觸水平的主要指標(biāo)，是時(shí)間加權(quán)平均容許濃度（PC-TWA)和短時(shí)間接觸濃 度（STEL)，前者用于評(píng)價(jià)環(huán)境衛(wèi)生狀況和勞動(dòng)者個(gè)體的接塵程度，后者反映了呼吸性粉塵 對(duì)勞動(dòng)者個(gè)體的危害程度。其中：
[0005] 水平淘析式粉塵分離：依靠呼吸性粉塵的重力沉降作用，利用水平板作為分離器， 含塵空氣通過(guò)分離器時(shí)，大顆粒粉塵沉降在水平板上，而較為細(xì)小的顆粒（呼吸性粉塵顆 粒）通過(guò)抽氣口，實(shí)現(xiàn)呼吸性粉塵分離。由于水平淘析方式需要采用水平板作為分離的主 體設(shè)備，因此，體積較大，攜帶不便，一般用作固定點(diǎn)采樣，不適宜用作個(gè)人粉塵監(jiān)測(cè)設(shè)備。 另外，水平淘析采樣受到朝向和位置的影響較大，呼吸性粉塵沉積后，由于微氣流變化，大 顆粒粉塵易二次揚(yáng)起或呼吸性粉塵從濾膜上脫落，造成采樣誤差。
[0006] 旋風(fēng)分離式粉塵分離：旋風(fēng)分離設(shè)備是個(gè)人采樣中使用最廣泛的一種技術(shù)。含塵 (含液）氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離管后，受導(dǎo)向葉片的導(dǎo)流作用而產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，沿筒體呈螺旋 形向下進(jìn)入旋風(fēng)筒體，大顆粒粉塵和液滴在離心力作用下被甩向器壁，沿筒壁下落至旋風(fēng) 管排塵口至設(shè)備底部?jī)?chǔ)塵區(qū)，而較為細(xì)小的顆粒（呼吸性粉塵顆粒）隨旋轉(zhuǎn)氣流收縮至筒 體中心，向上流動(dòng)形成二次渦流，最后沉積在過(guò)濾乙烯濾膜上，氣流從設(shè)備頂部排出。旋風(fēng) 分離設(shè)備的主要缺陷可歸為2類，首先，旋風(fēng)采樣雖不受采樣朝向和位置的影響，但由于采 樣濾膜面向下布置，大顆粒粉塵與呼吸性粉塵處于一個(gè)采樣空間中，采樣過(guò)程中或采樣完 畢后，采樣頭倒置或晃動(dòng)是不可避免的，大顆粒粉塵在重力作用下，易沉積在濾膜上，同時(shí) 采樣頭晃動(dòng)導(dǎo)致呼吸性粉塵從濾膜上的脫落，形成采樣誤差，另外，濾膜向下布置也導(dǎo)致其 容塵量偏低。其次，旋風(fēng)分離由于需要葉片產(chǎn)生的強(qiáng)制導(dǎo)流作用，因此，功耗和全套設(shè)備重 量也較大，均在不同程度上存在攜帶不便，增加工作人員負(fù)荷，不符合人體工效學(xué)需要的問(wèn) 題。
[0007] 撞擊（或沖擊）式粉塵分離：含塵氣流進(jìn)入采樣器后，氣流在限流裝置的作用下， 突然轉(zhuǎn)向，依靠慣性將大顆粒粉塵從氣流中分離出來(lái)，沉積在涂有硅脂的玻璃板上，呼吸性 粉塵則隨氣流運(yùn)動(dòng)沉積在第2級(jí)濾膜上。撞擊式粉塵分離的主要缺點(diǎn)類似于旋風(fēng)分離器， 大顆粒粉塵和呼吸性粉塵分離后處于一個(gè)腔室內(nèi)，由于不能避免個(gè)體采樣頭晃動(dòng)和倒置， 導(dǎo)致呼塵從濾膜上脫落或大顆粒粉塵揚(yáng)起后沉積在濾膜上，引入較大采樣誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是要提供一種能夠方便攜帶且可按采樣需要隨時(shí)控制采樣方式，并 針對(duì)使用環(huán)境而進(jìn)行粉塵采樣的個(gè)人呼吸性粉塵采樣裝置。
[0009] 特別地，本發(fā)明提供了一種個(gè)人呼吸性粉塵采樣裝置，包括：
[0010] 采樣盒，用于為采樣部件提供安裝空間，設(shè)置有供采樣氣體進(jìn)入和排出的進(jìn)氣口 和排塵口，以及排出過(guò)濾后氣體的排氣口；
[0011] 濾網(wǎng)，安裝在所述采樣盒內(nèi)，包括用于過(guò)濾超出粉塵采樣標(biāo)準(zhǔn)的顆粒的粗濾網(wǎng)，和 用于對(duì)采樣標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的粉塵進(jìn)行分級(jí)過(guò)濾的細(xì)濾網(wǎng)，所述粗濾網(wǎng)安裝在靠近所述進(jìn)氣口一 端，所述細(xì)濾網(wǎng)安裝在經(jīng)過(guò)所述粗濾網(wǎng)過(guò)濾后的空間內(nèi)，所述粗濾網(wǎng)和所述細(xì)濾網(wǎng)的形狀 根據(jù)BMRC采樣效能曲線的標(biāo)準(zhǔn)制作；
[0012] 采樣濾膜，安裝在所述細(xì)濾網(wǎng)的排氣出口一端，用于吸附過(guò)濾后的粉塵并作為粉 塵含量的分析樣本；
[0013] 驅(qū)動(dòng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和同時(shí)穿過(guò)所述粗濾網(wǎng)和所述細(xì)濾網(wǎng)軸心線的驅(qū)動(dòng)軸， 以驅(qū)動(dòng)所述粗濾網(wǎng)和所述細(xì)濾網(wǎng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014] 進(jìn)一步地，在所述采樣盒內(nèi)還安裝有將風(fēng)垂直吹向所述粗濾網(wǎng)的風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī) 安裝在所述驅(qū)動(dòng)軸上并隨所述驅(qū)動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015] 進(jìn)一步地，在所述細(xì)濾網(wǎng)的排氣出口處設(shè)置有連通至所述風(fēng)機(jī)的背面的導(dǎo)流管， 所述排氣口設(shè)置在所述導(dǎo)流管的管壁上。
[0016] 進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣口包括與所述采樣盒連接的管道，在所述管道內(nèi)安裝有過(guò)濾 非粉塵顆粒的過(guò)濾柵。
[0017] 進(jìn)一步地，根據(jù)預(yù)過(guò)濾的粉塵顆粒直徑，依據(jù)所述BMRC采樣效能曲線分別確定所 述粗濾網(wǎng)的上表面和下表面半徑；
[0018] 所述細(xì)濾網(wǎng)從錐頂至錐底按軸向分為多層且過(guò)濾顆粒的直徑由大至小，每層上表 面和下表面的半徑根據(jù)所述BMRC采樣效能曲線的標(biāo)準(zhǔn)確定，以使各層分別過(guò)濾符合規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)粉塵中不同直徑的顆粒。
[0019] 進(jìn)一步地，所述細(xì)濾網(wǎng)的各層之間通過(guò)折角進(jìn)行角度過(guò)度，在各層之間設(shè)置有隔 絕粉塵穿過(guò)的封閉層，且所述封閉層位于所述折角處。
[0020] 進(jìn)一步地，所述粗濾網(wǎng)的濾后空間的內(nèi)壁上設(shè)置有粘附超出BMRC采樣效能曲線 標(biāo)準(zhǔn)的顆粒的粘附帶。
[0021] 進(jìn)一步地，所述粘附帶為涂沫的硅油，所述粘附帶沿所述粗濾網(wǎng)的濾后空間的內(nèi) 壁軸向分布，且面積為所述濾后空間表面積的1/10~3/10。
[0022] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流管靠近所述風(fēng)機(jī)的一端安裝有防止風(fēng)倒灌的單向封閉門。
[0023] 進(jìn)一步地，所述采樣濾膜安裝在所述導(dǎo)流管靠近所述細(xì)濾網(wǎng)一端，在所述導(dǎo)流管 上設(shè)置有供所述采樣濾膜插入的插口，插入后的所述采樣濾膜徑向布置在所述導(dǎo)流管內(nèi)。
[0024] 本發(fā)明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)對(duì)呼吸性粉塵中的大顆粒進(jìn)行粗濾，再利用細(xì)濾網(wǎng)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)采樣濾膜的影響。同時(shí)，采樣中的采樣濾膜上承載有負(fù)壓，可提高采樣濾膜對(duì)呼吸性粉 塵的容塵量，并保證呼吸性粉塵采樣的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的粉塵采樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是圖1所示粗濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3是粉塵顆粒受力示意圖；
[0028] 圖4是粉塵顆粒另一受力示意圖；
[0029] 圖5是圖1所示細(xì)濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖中：10_采樣盒、11-進(jìn)氣口、12-排氣口、13-空氣流出口、14-過(guò)濾柵、15-導(dǎo)流 管、16-單身封閉門、17-修理門、20-粗濾網(wǎng)、21-細(xì)濾網(wǎng)、22-濾后空間、23-粘附帶、24-封 閉層、25-折角、30-驅(qū)動(dòng)電機(jī)、31-驅(qū)動(dòng)軸、40-風(fēng)機(jī)、50-采樣濾膜、100-粉塵采樣裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例涉及的個(gè)人呼吸性粉塵采樣裝置100 -般性地包括用 于為采樣部件提供安裝空間的采樣盒10,和安裝在采樣盒10內(nèi)的濾網(wǎng)、采樣濾膜50和驅(qū)動(dòng) 裝置。
[0032] 該采樣盒10設(shè)置有供采樣氣體進(jìn)入內(nèi)部的進(jìn)氣口 11，和用于排出采樣后氣體的 排氣口 12。該濾網(wǎng)包括用于過(guò)濾超出粉塵采樣標(biāo)準(zhǔn)的顆粒的粗濾網(wǎng)20,和用于對(duì)采樣標(biāo)準(zhǔn) 內(nèi)的粉塵進(jìn)行分級(jí)過(guò)濾的細(xì)濾網(wǎng)21，該粗濾網(wǎng)20安裝在采樣盒10內(nèi)靠近進(jìn)氣口 11的一 端，該細(xì)濾網(wǎng)21安裝在經(jīng)過(guò)粗濾網(wǎng)20過(guò)濾后的濾后空間22內(nèi)，該粗濾網(wǎng)20和細(xì)濾網(wǎng)21 為根據(jù)BMRC采樣效能曲線制造的錐形網(wǎng)；該采樣濾膜50安裝在細(xì)濾網(wǎng)21的排氣口 12 - 端，用于吸附過(guò)濾后的粉塵并作為粉塵含量的分析