Устройство концентрирования аэрозоля

(19) ИЕ ИЗОБ ЕТЕН И К АВТО исследовательскии приборостроенияазначеев, А. В,Лохроиствам иалов пувойств, д нцентриетения - нтрирова- гопотребсетка с разме разгонного со тивно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научноинститут биологического(57) Изобретение относится к устдля исследования и анализа матертем определения их физических сболее конкретно к устройствам корования аэрозолей, Цель изобрповышение эффективности концения аэрозоля при снижении энерИзобретение 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 эффексти концентрирования аэрозоля при 51)5 6 01 й 1/24, 1/ ления 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 ячейки не более диаметр. 2 ил. снижении энергопотребления и повышение стабильности работы.На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для концентрирования аэрозоля, вид спереди; на фиг.2 - сепарирующий элемент, .Устройство включает корпус 1, патрубкивходной 2, выходной 3 и штуцер 4 вывода концентрированного аэрозоля. В корпусе 1 размещен многосопловой каскадный сепаратор 5 с сепарирующими 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 ограничк 1638604тельном кожухе 10. Между сепаратором 5 и входным патрубком 2 имеется зазор 11, в котором размещена защитная сетка 12.Устройство работает следующим образом, 5Под 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 ток тормозится и равномерно распределяется по сепарирующим элементам 6, расположенным на боковой поверхности сепаратора 5. При этом грубодисперсные механические частицы задерживаются за 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 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 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 рации от воздействия. протекающего между сепарирующими элементами потока избыточного воздуха, обеспечивает симметрию течения воздуха в сепэгирующих элементах. Поскольку величина зазора может регу лироваться длиной приемной трубки, то легко добиться чтобы гидравлическое сопротивление зазора было намного меньше гидравлического сопротивления разгонного сопла без снижения эффективности кон центрирования аэрозоляИз приемных трубок сепарирующих элементов первого каскада через общий коллектор концентрированный аэрозоль поступает на вход однотипных сепарирую щих элементов второго каскада, где происходит его дополнительное концентрирование.После этого концентрированный аэрозоль из приемных трубок сепарирующих элементов второго каскада через общий коллектор по ступает в штуцер 4 вывода концентрированного аэрозоля, а избыточный воздух с первого и второго каскадов, сливаясь в общий поток, поступает в аспиратор 7 и вы о =0.05 бь ар:М 1 = 2800ОЯ. з(бы = мкм.Число сепарирующих элемЕнтов на втором каскаде сепаратора определяется из условия минимума общих седиментационных потерь частиц, имеющего место при равных покаскадных коэффициентах концентрирования; Йг =М 1О(3) В качестве примера приведем основные конструктивные параметры изготовленного макета устройства(КА) при О =1000 л х х мин; био = 1,5 мкм; Л Р = 200 мм вод.ст. и Ок=10 л мин; 0=1,5 мм; й 1=200 штМ 2= =20 шт,Аспиратором являлся малогабаритный центробежный вентилятор тица Ц 8-18 м, обладающий высоким коэффициентом полезного действия (около 507 ь), Вентилятор приводился в действие электродвигателем СД, а потребляемая электрическая мощность при О = 1000 л мин и Ь Р = =200 мм вод,стсоставляла 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 О, величину допустимого гидравлического сопротивления Л Р (с учетом энергетических возможностей), минимальный размер био эффективно концентрируемых частиц и необходимый объемный расход воздуха по концентрированному аэрозолю. После этого, используя зависимость величины гидравлического сопротивления от скорости течения воздуха в канале,. получаемдР РЧо2где- коэффициент местного гидравлического сопротивления с учетом бю = 15 находим необходимый диаГн,л,ометр разгонного сопла отдельного сепарирующего элемента и число сепарирующих элементов И 1 на первом каскаде сепаратора:,30 тально установлено, что при диаметре входного патрубка Ов.п,Ок4 где О - диаметр корпуса (аналог диаметра сопловой решетки для прототипа).Эффективность концентрирования остаетсяпрактически неизменной и достигает 95, а экспериментальные значения био = 1,2-1,4 мкм при О/Ок = 50 - 200 вполне удовлетворительно согласуются с расчетным значением бо = 1,5 мкм, принятым для проектирования.В экспериментах обнаружено резкое снижение со временем коэффициента концентрирования аэрозоля в макете КА, работающем в условиях естественной запы- Тленности 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 которомразмещены 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.й 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 эффек тивности процесса концентрирования аэрозоля при снижении энергопотребления и повышения стабильности в работе устройства, первый каскад сепаратора установлен с зазором под входным патрубком, а сепа О 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 междувходным патрубком и сепаратором установлена защитная сетка с размером ячейки не более диаметра разгонного сопла.1638604 Редактор Т,Парфено оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 923 ВНИИПИ Г Составитель К,КушнаревТехред М. Моргентал Корректор С.Шекм Тираж 394 Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5