Устройство концентрирования аэрозоля

Устройство концентрирования аэрозоля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для исследования и анализа материалов путем определения их физических свойств, а более конкретно к устройствам концентрирования аэрозолей. Цель изобретения - повышение эффективности концентрирования аэрозоля при снижении энергопотребления и повышение стабильности работы устройства. Устройство включает корпус с входным и выходным патрубками. В днище корпуса предусмотрен штуцер вывода концентрированного аэрозоля. В корпусе размещен аспиратор и многосопловой каскадный сепаратор. Сепарирующие элементы содержат разгонное сопло и установленную напротив него и соосно с ним приемную трубку. В устройстве первый каскад сепаратора установлен с зазором под входным патрубком, а сепарирующие элементы размещены на его боковой поверхности так, что оси симметрии элементов перпендикулярны оси входного патрубка. Каждый сепарирующий элемент снабжен открытым с торцов коаксиальным ограничительным кожухом. Между входным патрубком и сепаратором установлены защитная сетка с размером ячейки не более диаметра разгонного сопла. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 1/24, 1/10

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4617915/26 (22) 12.12,88 (46) 30.03.91, Бюл. N. 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биологического приборостроения (72) Е.В,Бабарсков, В.А.Казначеев, А.В,Лохмачев и Н.В,Брыков (53) 543.053 (088.8) (56) Патент США N. 4301002, кл. 209-143, 1981.

Патент США N 3901798, кл. 209-143, 1975. (54) УСТРОЙСТВО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ

АЭРОЗОЛЯ (57) Изобретение относится к устройствам для исследования и анализа материалов путем определения их физических свойств, а более конкретно к устройствам концентрирования аэрозолей. Цель изобретения— повышение эффективности концентрирования аэрозоля при снижении энергопотреб Изобретение относится к устройствам для исследования и аналйза материалов путем определения их физических свойств, а более конкретно к устройствам концентрирования аэрозолей, которые предназначены для непрерывного перевода аэрозольных частиц иэ больших объемов воздуха в существенно меньшие с помощью инерционной сепарации в потоке, и может быть использовано при контроле микробиологического и химического производства, в научных исследованиях в медицинской, пищевой,и химической промышленностях и в сельском хозяйстве, Цель изобретения — повышение эффективности концентрирования аэрозоля при

„„БЫ„„1638604 А1 ления и повышение стабильности работы устройства. Устройство включает корпус с входным и выходным патрубкэми. В днище корпуса предусмотрен штуцер вывода концентрированного аэрозоля. В корпусе размещен аспиратор и многосопловой каскадный сепаратор, Сепарирующие элементы содержат разгонное сопло и установленную напротив него и соосно с ним приемную трубку. В устройстве первый каскад сепаратора установлен с зазором под входным патрубком, э сепарирующие элементы размещены на его боковой поверхности так, что оси симметрии элементов перпендикулярны оси входного патрубка.

Каждый сепарирующий элемент снабжен открытым с торцов коаксиальным ограничительным кожухом. Между входным патрубком и сепаратором установлены защитная сетка с размером ячейки не более диаметра разгонного сопла. 2 ил.

0 снижении энергопотребления и повышение 6с стабильности работы. СО

На фиг.1 изображено предлагаемое ус- О тройство для концентрирования аэрозоля, Q вид спереди; на фиг.2 — сепарирующий эле- ф, мент.Устройство включает корпус 1, патрубки— входной 2, выходной 3 и штуцер 4 вывода концентрированного аэрозоля. В корпусе 1 размещен многосопловой каскадный сепаратор 5 с сепэрирующими элементами 6 и аспиратор 7. Каждый сепарирующий элемент 6 состоит из разгонного сопла 8 и установленной напротив него и соосно с ним приемной трубки 9, которые установлены в открытом с торцов коаксиальном ограничи1638604 тельном кожухе 10. Между сепаратором 5 и входным патрубком 2 имеется зазор 11, в котором размещена защитная сетка 12.

Устройство работает следующим образом, 5

Под действием разрежения, создаваемого в корпусе 1 устройства аспиратором 7; воздух поступает во входной патрубок 2.

Проходя через защитную сетку 12 и обтекая первый каскад сепаратора 5, воздушный по- 10 ток тормозится и равномерно распределяется по сепарирующим элементам 6, расположенным на боковой поверхности сепаратора 5. При этом грубодисперсные механические частицы задерживаются за- 15 щитной сеткой 12 или осаждаются за счет инерции на верхней стенке сепаратора 5.

Поскольку направление движения воздушного потока перпендикулярно осям сепарирующих элементов 6 первого каскада 20 сепаратора 5, то для обеспечения осевой симметрии течения воздуха на входе в разгонные сопла 8 последние размещаются внутри открытых с торцов коаксиальных ограничительных кожухов 10. Ускоряясь в раз- 25 гонных соплах, воздушный поток натекает на установленные за соплами приемные трубки 9, при этом аэрозольные частицы преимущественно попадают в приемные трубки 9, из которых отводится лишь не- 30 большая часть воздуха, поступающего в устройство, а избыточный воздух выводится из сепарирующих элементов через зазоры

13 между кожухом 10 и соплом 8, ограничительных кожух 10 защищает область сепа- 35 рации от воздействия. протекающего между сепарирующими элементами потока избыточного воздуха, обеспечивает симметрию течения воздуха в сепагирующих элементах. Поскольку величина зазора может регу- 40 лироваться длиной приемной трубки, то легко добиться чтобы гидравлическое сопротивление зазора было намного меньше гидравлического сопротивления разгонного сопла без снижения эффективности кон- 45 центрирования аэрозоля..

Из приемных трубок сепарирующих элементов первого каскада через общий коллектор концентрированный аэрозоль поступает на вход однотипных сепарирую- 50 щих элементов второго каскада, где происходит его дополнительное концентрирование.

После этого концентрированный аэрозоль из приемных трубок сепарирующих элементов второго каскада через общий коллектор по- 55 ступает в штуцер 4 вывода концентрированного аэрозоля, а избыточный воздух с первого и второго каскадов, сливаясь в общий поток, поступает в аспиратор 7 и выо =о.оь ak ла:

N< =2800

Я- э (1) (2) где (D) = мм; (ЛР) = мм вод.ст.; (О)=л мин (бщ) = мкм.

Число сепарирующих элемЕнтов на втором каскаде сепаратора определяется из условия минимума общих седиментационных потерь частиц, имеющего место при равных покаскадных коэффициентах концентрирования:

N2 = Ni

Q (3) В качестве примера приведем основные конструктивные параметры изготовленного макета устройства (КА-1000) при Q = 1000 л х х мин; бщ = 1,5 мкм; Л P = 200 мм вод.ст. и

Ок = 10 л мин; D = 1,5 мм; Й1= 200; Nz=

=20 шт, Аспиратором являлся малогабаритный центробежный вентилятор типа Ц8-18 м, обладающий высоким коэффициентом полезного действия (около 507ь), Вентилятор приводился в действие электродвигателем

СД-75, а потребляемая электрическая мощность при 0 = 1000 л .мин и ЬР =

-1

=200 мм вод,ст..составляла 1.20 Вт, что при равной производительности не менее, чем вдвое меньше, чем для устройства выбранного в качестве прототипа, Эксперименбрасывается из устройства через выходной патрубок 3.

Для выбора основных конструктивных параметров устройства требуется задать полный объемный расход воздуха 0, величину допустимого гидравлического сопротивления h, F (с учетом энергетических возможностей), минимальный размер de эффективно концентрируемых частиц и необходимый объемный расход воздуха по концентрированному аэрозолю. После этого, используя зависимость величины гидравлического сопротивления от скорости течения воздуха в канале,. получаем

ДР (P>o

2 где (— коэффициент местного гидравлического сопротивления с учетом

dao = 15 - - находим необходимый диа Гн,, о метр разгонного сопла отдельного сепарирующего элемента и число сепарирующих элементов N> на первом каскаде сепаратора:

1638604..30 тально установлено, что при диаметре входного патрубка D .ï. к

4 где D» — диаметр корпуса (аналог диаметра сопловой решетки для прототипа).

Эффективность концентрирования остается практически неизменной и достигает 957;, а экспериментальные значения dM = 1,2-1,4 мкм при Q/Ок = 50 — 200 вполне удовлетворительно согласуются с расчетным значением бщ = 15 мкм, принятым для проектирования.

В экспериментах обнаружено резкое снижение со временем коэффициента концентрирования аэрозоля в макете КА-1000, работающем в условиях естественной запыТ ленности атмосферы без защитной сетк . и. ак снижение эффективности концентрирования в два раза происходило в среднем через 1 — 2 ч непрерывной работы. Установка защитной сетки с размером ячейки 1 х 1 мм в зазоре между входным патрубком и сепаратором позволила п рактически полностью устранить данный недостаток и обеспечить работоспособность устройства в течение

48 ч непрерывной эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство концентрирования аэрозоля, включающее корпус с входным и выходным патрубками и штуцером вывода

5 концентрированного аэрозоля, в котором размещены аспиратор и многосопловый каскадный сепаратор с сепарирующими элементами, содержащими разгонное сг пло и установленную напротив него и соосно с

10 ним приемную трубку, причем перв. и каскад сепаратора соединен с входным патрубком, а второй каскад установлен последовательно за первым, от л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффек15 тивности процесса концентрирования аэрозоля при снижении энергопотребления и повышения стабильности в работе устройства, первый каскад сепаратора установлен с зазором под входным патрубком, а сепа2О рирующие элементы размещены на его боковой поверхности, причем оси симметрии элементов перпендикулярны оси входного патрубка, а каждый сепарирующий элемент снабжен открытым с торцов коаксиальным

25 ограничительным кожухом, в зазоре между входным патрубком и сепаратором установлена защитная сетка с размером ячейки не более диаметра разгoHHoi. сопла.

1638604

Составитель К,Кушнарев

Редактор Т,Парфенова Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 923 Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101