小型化固体燃烧气溶胶发生器及气溶胶发生系统的制作方法

1.本发明涉及一种气溶胶发生器的技术领域，尤其涉及一种小型化固体燃烧气溶胶发生器，利用固态燃烧产生的颗粒物的流态化特性使之气溶胶化，可产生实验所需的少量气溶胶，作为模拟车间环境的研究之用。

背景技术：

2.空气中的可吸入颗粒物对环境安全、人体健康均有着重要的影响，已成为大气环境污染的突出问题。为此，各机构大力推进这方面的研究。
3.对于专业生产碱性电池的供应商，碱性电池的其中一个工艺是正极粉生产，生产车间内易产生气溶胶，对设备及人员产生一定的安全隐患。
4.为了解决碱性电池生产环节中的气溶胶问题，我司专门组建相关人员对此研究，研究过程中，需要模拟气溶胶环境，需要用到气溶胶发生器。
5.气溶胶发生器是制备气溶胶的装置，用于不同用途的气溶胶研究。如烟雾气溶胶的团聚、气溶胶光学性能研究、气溶胶消除等。
6.目前，小型化固体燃烧气溶胶发生器多采用将固体燃烧后产生的颗粒物收集后，再通过气流作用而产生气溶胶。这类设备结构复杂，体积庞大且价格昂贵。因此不适用于实验室研究。
7.如授权公告号为cn112999989b名为一种黑碳气溶胶发生器的专利文件，公开了一种小型化固体燃烧气溶胶发生器。
8.但是上述专利中的这种小型化固体燃烧气溶胶发生器依旧存在结构复杂，部件繁多的问题。
9.另外市面上的气溶胶发生器价格高、占地面积大，并不适合我司的实际研究及气溶胶少量需求。

技术实现要素：

10.鉴于现有技术中小型化固体燃烧气溶胶发生器结构复杂、价格高、占地面积大等问题，本发明提供了一种结构简单，拆装、移动和使用均较为方便的适用于实验室的小型化小型化固体燃烧气溶胶发生器及气溶胶发生系统。
11.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：小型化固体燃烧气溶胶发生器，包括设有进气管和出气管的舱主体、舱座和燃烧笼；
12.所述舱主体为由内舱和外舱组成的双层夹层式桶状体，所述内舱和外舱之间形成夹层空腔；
13.所述舱主体以下端敞口的方式倒扣地螺接于所述舱座上，所述舱主体和舱座围合形成燃烧室；
14.所述舱主体内设有连通所述燃烧室和夹层空腔的过流口，所述过流口靠近所述舱座；
15.所述燃烧笼为倒扣地螺接在所述舱座上的桶状金属网笼，所述燃烧笼位于所述燃烧室内；
16.所述燃烧室的顶部设有导流件，所述进气管依次穿过所述外舱、内舱与所述导流件连接；
17.所述导流件包括呈倒扣漏斗状的外层和内层，所述外层和内层之间间隔形成漏斗状的导气腔；
18.所述外层和内层的下端相连形成环形体，所述环形体上环状均布有若干连通导气腔的喷气孔；
19.所述外层的上端设有连通导气腔的上开口，所述导气腔的上开口对接所述进气管的进气管腔；
20.所述出气管设于所述外舱的顶部，且所述出气管的出气管腔连通所述夹层空腔。
21.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述外舱包括外顶壁和外周壁，所述内舱包括内顶壁和内周壁；
22.所述进气管连接所述外顶壁和内顶壁以实现所述内舱和外舱的固定；
23.所述外周壁和内周壁的下沿相互远离且所述内周壁的下端面与舱座的上表面之间具有间隙，从而在外周壁和内周壁之间形成环形的过流口。
24.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述外舱的顶部还设有稀释管，所述稀释管穿过外舱的外顶壁连通所述夹层空腔。
25.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述舱座包括底壁、自底壁外缘向上延伸的环形周壁和底壁中间向上延伸的环形凸起；
26.所述环形凸起的中间形成用于搁置固体可燃物且被所述燃烧笼罩住的置物部；
27.所述环形周壁的内壁设有第一内螺纹，所述舱主体的下沿的外壁设有第一外螺纹，所述舱座与所述舱主体螺纹对接；
28.所述环形凸起的内壁设有第二内螺纹，所述燃烧笼的下沿的外壁设有第二外螺纹，所述舱座与所述燃烧笼螺纹对接
29.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述进气管包括位于外舱的外侧的第一管段和伸入夹层空腔内的第二管段；
30.所述第一管段为内径一致的等径管，所述第二管段为内径自上而下逐渐扩大的锥形管；
31.所述外层的上端的内径与所述第二管段的下端的内径一致。
32.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述外舱上设有连通夹层空腔的环状观察窗口，所述观察窗口处密封地设有环状石英窗。
33.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述外舱和内舱为不锈钢材质制成。
34.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：还包括固定架，所述固定架的底部设有支撑底壁，所述固定架的中间设有与支撑底壁垂直的竖直固定腔，所述竖直固定腔与所述舱主体和舱座连接形成的组合体适配。
35.本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述进气管、出气管和稀释管的外端均设有快接接口。
36.本发明解决上述技术问题所采用的的技术方案为：气溶胶发生系统，包括供气装置和所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器；
37.所述供气装置包括风机和供气管道，所述供气管道上设有流量压力控制器；
38.所述供气管道的输入端连接所述风机的输出端，所述供气管道的输出端连接所述进气管。
39.与现有技术相比，本发明的优点是：本小型化固体燃烧气溶胶发生器仅包括舱主体、舱座和燃烧笼，结构简单，部件少。而且舱主体和舱座、舱座和燃烧笼均采用可快速拆装的螺接方式，不仅便于设备的拆装、维修、转运，更便于使用操作。此外设置漏斗状的夹层导流件，使得通入的压缩空气被环形均匀扩散，保证气流的稳定性。而环形体以及环形均布的喷气孔更进一步保证气流的均衡性。而稳定且均衡的气流作用于燃烧物及燃烧物产生的烟雾时，不仅仅能够保障燃烧的持续稳定，还能够保障烟雾的均匀扩散，更能够保障与烟雾均匀结合形成均匀的气溶胶。
40.本发明制造成本低、占地面积小，适用于作为实验研究所需的生产少量气溶胶。包含本小型化固体燃烧气溶胶发生器的气溶胶发生系统在一定范围内，通过调节进气气体的流量与压力实现对气溶胶的浓度、粒径和流量的调节。进而，产生的气溶胶的浓度、粒径和流量变化范围大。
附图说明
41.以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
42.图1为本发明一个优选实施例的供气装置的示意图；
43.图2为本发明一个优选实施例的小型化固体燃烧气溶胶发生器的示意图；
44.图3为本发明一个优选实施例的小型化固体燃烧气溶胶发生器的剖视图；
45.图4为本发明一个优选实施例的小型化固体燃烧气溶胶发生器的分解图；
46.图5为本发明一个优选实施例的小型化固体燃烧气溶胶发生器的爆炸图；
47.图6为本发明一个优选实施例的进气管和导流件的示意图。
具体实施方式
48.以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。
49.应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可能不再对其进行进一步定义和解释。
50.本实施例公开了一种气溶胶发生系统，系统包括供气装置100和小型化固体燃烧气溶胶发生器200。
51.如图1所示，供气装置100包括风机101和供气管道102，供气管道102上设有流量压力控制器11；供气管道102的输入端连接风机101的输出端，供气管道102的输出端连接小型化固体燃烧气溶胶发生器200的进气管24，以实现供气。
52.如图1所示，风机101包括蓄电池13、电机14和扇叶15，蓄电池13提供电力支持，电机14驱动扇叶15，扇叶15转动实现对气流的导向、加速、加压。供气管道102 包括水平设置的横向段，风机101的输出端连接在横向段的中间段。该横向段的前端为第一快速接口s1，第一快速接口s1可与其他外接气源连接也可以关闭。横向段设有用于连接流量压力控制器11的若干个控制接口以及连接流量检测器12和压力检测器16 的检测接口。该横向段的后端为第二快接接口s2用于连接小型化固体燃烧气溶胶发生器200或其他气溶胶发生器。
53.如图2-3所示，小型化固体燃烧气溶胶发生器200包括舱主体201、舱座202和燃烧笼203。舱主体201为由内舱21和外舱22组成的双层夹层式桶状体，内舱21和外舱 22之间形成夹层空腔y。即外舱22和内舱21同轴套接，外舱22在外，内舱21在内。在任一同一高度处，外舱22的横截面的内径大于内舱21的横截面的外径，外舱22的内壁与内舱21的外壁之间存在间隙，进而在外舱22和内舱21之间形成空心的夹层，也就是所谓的夹层空腔y。应当说明的是外舱22和内舱21之间固定形成一体的方式是多种的，可以通过若干连接筋连接，或者是外舱22和内舱21在最下端相互连接，也可以是通过其他部件的结合连接为一体。但需要保障的是，整个夹层空腔y应当是相互连通的状态，且尽量减小对气流或气溶胶的阻碍。
54.如图2-3所示，舱主体201以下端敞口的方式倒扣地螺接于舱座202上，舱主体201 和舱座202围合形成燃烧室m。燃烧笼203为倒扣地连接在舱座202上的桶状金属网笼，燃烧笼203位于燃烧室m内。燃烧笼203所覆盖的舱座202表面形成用于放置燃烧物的置物部n。固体燃烧物燃烧产生烟雾通过燃烧笼203的网孔扩散到燃烧室m中。
55.燃烧室m的顶部设有导流件23，进气管24依次穿过外舱22、内舱21与导流件23 连接。燃烧室m在顶部与夹层空腔y是密封的。压缩空气从进气管24经过导流件23 到达燃烧室m中。
56.如图3-6所示，导流件23包括呈倒扣漏斗状的外层231和内层232，外层231和内层232之间间隔形成漏斗状的导气腔h。外层231和内层232的下端相连形成环形体233，环形体233上环状均布有若干连通导气腔h的喷气孔j。外层231的上端设有连通导气腔h的上开口，导气腔h的上开口对接进气管24的进气管腔。
57.应当注意的是，漏斗状的导流件23的设置使得从进气管24中通入的压缩空气被环形均匀扩散，并且能适度降低气体的流速，保证气流的稳定性。而环形体233以及环形均布的喷气孔j更进一步保证气流的均衡性。
58.而稳定且均衡的气流作用于燃烧物及燃烧物产生的烟雾时，不仅仅能够保障燃烧的持续稳定，还能够保障烟雾的均匀扩散，更能够保障与烟雾均匀结合形成均匀的气溶胶。
59.并且，如图3所示，舱主体201内设有连通燃烧室m和夹层空腔y的过流口f，过流口f靠近舱座202。出气管25设于外舱22的顶部，且出气管25的出气管25腔连通夹层空腔y。
60.使用过程中，首先在舱座202的置物部n中放置固体并引燃形成燃烧物，或者直接将已经引燃的固体燃烧物放置在置物部n中；然后将燃烧笼203为倒扣地连接在舱座 202上，并将通气状态的舱主体201和舱座202连接。压缩空气通过导流件23均匀作用于燃烧物以及其产生的烟雾。烟雾与压缩空气结合形成的气溶胶在从上往下作用的气流的作用下从底部的过流口f中进入到夹层空腔y中，并在夹层空腔y中随气流向上活动，最后从出气管25中导出。至此，小型化固体燃烧气溶胶发生器200实现了固体燃烧气溶胶的发生过程。
61.如图3、5所示，外舱22包括外顶壁221和外周壁222，内舱21包括内顶壁211 和内周
壁212。外顶壁221的内表面始终远离内顶壁211的外表面，外周壁222的内表面始终远离内周壁212的外表面。进气管24连接外顶壁221和内顶壁211以实现内舱 21和外舱22的固定。外周壁222和内周壁212的下沿相互远离且内周壁212的下端面与舱座202的上表面之间具有间隙，从而在外周壁222和内周壁212之间形成环形的过流口f。
62.由此可见，环形的过流口f可以保障气溶胶从各个方向顺利进入夹层空腔y中，避免拐弯碰触导致气溶胶的损耗。夹层空腔y从过流口f到出气管25的入口之间几乎没有阻碍，可以确保气流和气溶胶的流畅性。
63.如图3-5所示，舱座202包括底壁31、自底壁31外缘向上延伸的环形周壁32和底壁31中间向上延伸的环形凸起33。环形凸起33的中间形成用于搁置固体可燃物且被燃烧笼203罩住的置物部n。
64.环形周壁32的内壁设有第一内螺纹c1，舱主体201的下沿的外壁设有第一外螺纹 c2，舱座202与舱主体201螺纹对接。环形凸起33的内壁设有第二内螺纹c3，燃烧笼 203的下沿的外壁设有第二外螺纹c4，舱座202与燃烧笼203螺纹对接。通过螺纹连接，从而实现了发生器的快拆和快装，方便实验室使用。
65.如图6所示，进气管24包括位于外舱22的外侧的第一管段241和伸入夹层空腔y 内的第二管段242；第一管段241为内径一致的等径管，第二管段242为内径自上而下逐渐扩大的锥形管；外层231的上端的内径与第二管段242的下端的内径一致。口径的扩大实现对气流流速的调节，也有利于与导流件23对接。
66.优选地，外舱22和内舱21为不锈钢材质制成。外舱22上设有连通夹层空腔y的环状观察窗口，观察窗口处密封地设有环状石英窗g，便于观察燃烧状态。当然观察窗口和石英窗的形状不必然是环状的，其可以根据需要形成不同形状。但是环状设置可以从各角度观察内部状态，更有利于对于气溶胶形成状态的监视。
67.在此基础上，也可以对应的在内舱21上设置观察窗口和石英窗，进而可以从外部直接观察燃烧室m燃烧的状态。
68.如图3、5所示，外舱22的顶部还设有稀释管26，稀释管26穿过外舱22的外顶壁 221连通夹层空腔y。稀释管26用于进一步向夹层空腔y内通入压缩空气，一来可以稀释气溶胶的浓度，而来进一步提供气溶胶流动的动力。应当注意的是，在本实施例中，进气管24位于舱体的中心位置，出气管25和稀释管26分别位于进气管24的两侧。优选地，稀释管26倾斜固定，使得气流流入时的初始方向朝向出气管25方向。优选地，稀释管26外可以套设堵头p，以在不通气体时封堵稀释管26。
69.如图4所示，进气管24的外端设有第三快接接口s3，第三快接接口s3与供气装置100的第二快接接口s2适配并连接。此外出气管25和稀释管26也设置有快接接口，从而实验装置和相应的气源装置连接。
70.此外，小型化固体燃烧气溶胶发生器200还包括固定架(图中未显示)，固定架的底部设有支撑底壁，固定架的中间设有与支撑底壁垂直的竖直固定腔，竖直固定腔与舱主体201和舱座202连接形成的组合体适配，使整个仪器始终处于垂直稳定状态，以保持燃烧过程中稳定。
71.本实施例所提供的小型化固体燃烧气溶胶发生器200和气溶胶发生系统在一定范围内，通过调节进气气体的流量与压力实现对气溶胶的浓度、粒径和流量的调节。产生的气
溶胶的浓度、粒径和流量变化范围大。而且整体而言气溶胶流量大。而且整体装置体积较小，结构简单，拆装方便，便于移动和使用操作，可以满足实验室实验要求。
72.以上对本发明所提供的小型化固体燃烧气溶胶发生器及气溶胶发生系统进行了介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于包括设有进气管和出气管的舱主体、舱座和燃烧笼；所述舱主体为由内舱和外舱组成的双层夹层式桶状体，所述内舱和外舱之间形成夹层空腔；所述舱主体以下端敞口的方式倒扣地螺接于所述舱座上，所述舱主体和舱座围合形成燃烧室；所述舱主体内设有连通所述燃烧室和夹层空腔的过流口，所述过流口靠近所述舱座；所述燃烧笼为倒扣地螺接在所述舱座上的桶状金属网笼，所述燃烧笼位于所述燃烧室内；所述燃烧室的顶部设有导流件，所述进气管依次穿过所述外舱、内舱与所述导流件连接；所述导流件包括呈倒扣漏斗状的外层和内层，所述外层和内层之间间隔形成漏斗状的导气腔；所述外层和内层的下端相连形成环形体，所述环形体上环状均布有若干连通导气腔的喷气孔；所述外层的上端设有连通导气腔的上开口，所述导气腔的上开口对接所述进气管的进气管腔；所述出气管设于所述外舱的顶部，且所述出气管的出气管腔连通所述夹层空腔。2.根据权利要求1所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于所述外舱包括外顶壁和外周壁，所述内舱包括内顶壁和内周壁；所述进气管连接所述外顶壁和内顶壁以实现所述内舱和外舱的固定；所述外周壁和内周壁的下沿相互远离且所述内周壁的下端面与舱座的上表面之间具有间隙，从而在外周壁和内周壁之间形成环形的过流口。3.根据权利要求1所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于所述外舱的顶部还设有稀释管，所述稀释管穿过外舱的外顶壁连通所述夹层空腔。4.根据权利要求1所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于所述舱座包括底壁、自底壁外缘向上延伸的环形周壁和底壁中间向上延伸的环形凸起；所述环形凸起的中间形成用于搁置固体可燃物且被所述燃烧笼罩住的置物部；所述环形周壁的内壁设有第一内螺纹，所述舱主体的下沿的外壁设有第一外螺纹，所述舱座与所述舱主体螺纹对接；所述环形凸起的内壁设有第二内螺纹，所述燃烧笼的下沿的外壁设有第二外螺纹，所述舱座与所述燃烧笼螺纹对接。5.根据权利要求1所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于所述进气管包括位于外舱的外侧的第一管段和伸入夹层空腔内的第二管段；所述第一管段为内径一致的等径管，所述第二管段为内径自上而下逐渐扩大的锥形管；所述外层的上端的内径与所述第二管段的下端的内径一致。6.根据权利要求1所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于所述外舱上设有连通夹层空腔的环状观察窗口，所述观察窗口处密封地设有环状石英窗。7.根据权利要求1所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于所述外舱和内舱为不锈钢材质制成。8.根据权利要求1所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于还包括固定架，所
述固定架的底部设有支撑底壁，所述固定架的中间设有与支撑底壁垂直的竖直固定腔，所述竖直固定腔与所述舱主体和舱座连接形成的组合体适配。9.根据权利要求3所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器，其特征在于所述进气管、出气管和稀释管的外端均设有快接接口。10.气溶胶发生系统，其特征在于包括供气装置和如权利要求1-9任一所述的小型化固体燃烧气溶胶发生器；所述供气装置包括风机和供气管道，所述供气管道上设有流量压力控制器；所述供气管道的输入端连接所述风机的输出端，所述供气管道的输出端连接所述进气管。

技术总结

本发明公开了小型化固体燃烧气溶胶发生器及气溶胶发生系统，包括设有进气管和出气管的舱主体、舱座和燃烧笼；舱主体为由内舱和外舱组成的双层夹层式桶状体，舱主体以下端敞口的方式倒扣地螺接于舱座上，舱主体和舱座围合形成燃烧室；燃烧笼为倒扣地螺接在所述舱座上的桶状金属网笼；燃烧室的顶部设有导流件，进气管依次穿过外舱、内舱与导流件连接；导流件包括呈倒扣漏斗状的外层和内层；外层和内层的下端相连形成环形体，环形体上环状均布有若干连通导气腔的喷气孔；出气管设于外舱的顶部且连通舱主体的夹层空腔；优点是结构简单，部件少；便于设备的拆装、转运和使用；气流均匀稳定，使得燃烧稳定，有利于气溶胶稳定地发生和输出。输出。输出。