便攜式恒流空氣采樣泵的設計與實現

    隨著環境污染的加劇，世界各國越來越重視環保問題。對環境檢測儀器的需求量也不斷增加。在空氣質量檢測方面需要具有恒流性能的空氣采樣泵，而國內此種采樣儀器尚未形成產品。在對恒流采樣器的研究中主要有電控恒流和機械恒流兩種方式。使用傳感器檢測氣壓的電控恒流方式，可以對空氣中的粉塵進行采樣，實現檢測的自動化。對機械恒流的方法研究較少，機械恒流對儀器的密封性要求較高。但機械式恒流具有控制簡單，精度高，成本低等特點。本文針對機械恒流方式做了研究。
    恒流空氣采樣泵主要應用于大氣采樣。為了方便，通常在實驗室環境下空載調節好流量，然后在室外采用帶阻尼管的方式對大氣進行采樣。要求采樣泵系統對于不同的阻尼能夠輸出相同的氣體流量，這樣只要計算出采樣時間，就可以得出被采樣氣體的體積了。本系統提出的性能指標是：流量范圍50～600m/min，4h采樣時間內恒流精度±5%，驅動電壓12V，功率2.4w。
    采樣泵通過一個機械溢流閥來實現輸出流量恒定。動力泵提供充足、恒定的動力，在正常狀態下，溢流閥都是部分開啟的。當氣路前端的采樣管阻尼增大時，動力泵入口1處的氣壓降低，動力泵吸人氣體流量減小，動力泵排氣口2處的壓強會隨之降低，于是溢流閥出口4處放氣量減小，恒流系統正是通過使動力泵排出流量減少量與溢流閥溢流流量減少量相抵消，來使整個氣路流量恒定的。即：采樣管阻尼增大時，2處減少的流量與4處減少的流量相等，以保證3處氣體流量恒定。流量的大小由節流閥旋鈕位置決定：當采樣管阻尼不變，調節節流閥旋鈕，使放氣口口徑減小時，節流閥兩側壓差增大，即3處壓強增大，這樣會使溢流閥放氣量增大，于是整個氣路輸出的氣體流量就會減小。同樣道理，節流閥放氣口口徑增大時，整個氣路輸出氣體流量增大。