КОНЦЕНТРАТОМЕР ПЫЛИ Российский патент 2002 года по МПК G01N23/00 G01N27/02 

Изобретение относится к устройствам для анализа воздуха и может быть использовано для измерения массовой концентрации пыли в воздухе.

Известны устройства, основанные на фотометрическом принципе измерения, в которых определение запыленности воздуха проводится путем отбора пылевой фракции на фильтр из газохода в ждущем режиме до пороговой плотности.

Одним из таких устройств является фотометрический пылемер, содержащий пробоотборник с корпусом, оптический фотоблок, фильтр с фильтродержателем, аспиратор и регистрирующий прибор. Запыленный воздух подается через пробоотборную и подводящую трубки в прибор на фильтровальную ленту, накапливая пылевое пятно до пороговой плотности, которое затем фотометрируется и регистрируется микроамперметром /1/.

Известен также фотометрический пылемер, содержащий пробоотборник с корпусом, оптический фотоблок, фильтр с фильтродержателем, аспиратор и регистрирующий прибор, оптический фотоблок установлен внутри корпуса пробоотборника соосно с фильтродержателем, внутренний канал которого имеет выход через боковую перфорированную кольцевую перегородку в кольцевую камеру, образованную внутренней стенкой корпуса пробоотборника и боковой стенкой фильтродержателя, причем последний установлен с возможностью коаксиального перемещения в кольцевой камере пробоотборника /2/.

Недостатком этих устройств является сложность конструкции, а также не высокая стабильность и точность определения запыленности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению и взятое за прототип, является "Радиоизотопный переносной концентратомер пыли" (ПРИЗ-1), состоящий из двух блоков: измерительного и питания. Измерительный блок представляет датчик с закрепленным на нем лентопротяжным механизмом. На корпусе датчика крепятся: счетчик β-излучения, трехступенчатый сектор с источником β-излучения, лентопротяжный механизм, кассета с ведущей и ведомой катушками, микропереключатели контроля ленты, включения питания схемы и включения питания воздуходувки /3/.

Недостатком такого устройства является то, что оно содержит механические узлы, что существенно влияет на надежность его работы, а также сложность конструкции.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции и повышения надежности устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что концентратомер пыли содержит, радиоизотопный тракт, состоящий из воздухозаборной трубки, насоса, источника β-излучения, β-детектора, фильтра и измерительной схемы, расположенных в корпусе устройства, при этом воздухозаборная трубка дополнительно снабжена расположенными под углом к радиоизотопному тракту менее 90^o каналами, в которых размещены источники β-излучения, и воздухозаборная трубка снабжена затвором, расположенным в корпусе устройства, выполненным в виде цилиндра с пазами, позволяющим перекрывать каналы с источниками излучения.

Новыми и существенными признаками устройства, по сравнению с прототипом, является:
- воздухозаборная трубка снабжена каналами, расположенными под углом к радиоизотопному тракту менее 90^o, в которых размещены источники β-излучения.

Такое конструктивное исполнение позволяет смягчить β-спектр, что повышает чувствительность прибора по сравнению с прототипом, где применялся абсорбционный метод измерения, т. е. средняя энергия спектра излучения определяется энергией β-источника. В предлагаемом устройстве происходит рассеяние β-частиц, т. к. они не могут распределяться напрямую от источника к детектору, и в следствии этого, происходит смягчение β-спектра, что в свою очередь приводит к существенному повышению чувствительности измерения:
- воздухозаборная трубка снабжена затвором, расположенным в корпусе устройства, выполненным в виде цилиндра с пазами, позволяющими перекрывать каналы с источниками излучения.

Данное техническое решение позволяет автоматически перекрывать пучок β-излучения, тем самым создает защиту от излучения.

Совокупность новых признаков позволяет повысить эффективность и надежность работы устройства, упростить конструкцию путем исключения механических узлов.

Нa чертеже представлена принципиальная схема устройства, где 1 - прокачиваемый воздух, 2 - насос, 3 - воздухозаборная трубка, 4 - фильтр, 5 - каналы, 6 - β-источник, 7 - β-детектор, 8 - измерительная схема, 9 - подпружиненный с продольными пазами затвор, 10 - механизм вращения фильтра.

Концентратомер пыли содержит радиоизотопный тракт, состоящий из воздухозаборной трубки 3, насоса 2, источника β-излучения 6, β-детектора 7 фильтра 4 и измерительной схемы 8, расположенных в корпусе устройства. Воздухозаборная трубка 3 снабжена каналами 5, расположенными под углом менее 90^o к радиоизотопному тракту, при этом источники β-излучения 6 размещены в каналах 5, а воздухозаборная трубка 3 снабжена затвором 9, расположенным в корпусе устройства, выполненным в виде подпружиненного цилиндра с пазами, позволяющими автоматически перекрывать каналы с источниками излучения при демонтаже воздухозаборной трубки (съемной крышки).

Устройство работает следующим образом: измеряемый воздух 1 прокачивается с помощью воздушного насоса 2 и воздухозаборной трубки 3 через диск-фильтр 4. Перед включением воздушного насоса 2 поверхностная плотность (масса) чистого фильтра (m₀) измеряется за счет измерения степени поглощения β-частиц от β-источников 6, располагаемых в каналах 5. Регистрация β-частиц производится миниатюрным β-детектором 7. После прокачки определенного объема воздуха (V_п) через фильтр, на нем происходит осаждение пыли. Масса пыли (m₁) измеряется β-детектором 7 непрерывно. Массовая концентрация пыли (с) вычисляется компьютером по формуле (1):

где К - постоянный коэффициент.

Для проверки работоспособности устройства был создан опытный образец, в котором радиоизотопный тракт располагался внутри металлического разъемного цилиндрического корпуса, по продольной оси которого разметена воздухозаборная трубка, снабженная тремя каналами, расположенными под углом к продольной оси. В каналах размещались β-источники. По ходу исследуемого воздуха располагали фильтр, представляющий собой стандартный фильтр типа АФА из перхлорвинила, и β-детектор типа СИ-19БГ, затем насос, в качестве которого использовали микронагнетатель воздуха типа МР2-4Г. В разъемной части корпуса воздухозаборная трубка снабжена подпружиненным затвором, расположенном в каналах и выполненным в форме цилиндра с пазами, так что при закрытой крышке β-излучение от источников может проходить к детектору, а при снятой крышке пучок β-излучения автоматически перекрывается, что исключает возможность облучения персонала.

Испытания показали, что 16 циклов измерения были проведены без замены диск-фильтра.

Кроме того, устройство позволяет измерять непрерывный прирост массы пыли на фильтре, т. е. обладает возможностью изучения динамики запыления. Прибор имеет прочную конструкцию, пригодную для работы в аварийных условиях, а также имеется возможность дистанционного управления работой датчика от компьютера, т. е. можно использовать его в качестве стационарного прибора в системе автоматического мониторинга воздуха, например, в пылеопасных цехах.

Литература
1. Клименко А. П. Методы и приборы для измерения концентрации пыли. Москва, "Химия", 1978, стр. 153 и Л. М. Калабина, бюллетень 9 от 05.03.76 г.

2. Авт. св. 1149143 "Фотометрический пылемер" авторы В. М. Исаев, Е. В. Балашов и Г. Л. Бабков, бюллетень 13 от 07.04.85 г.

3. М. Е. Гельфанд и др. "Радиоизотопные приборы и их применение в промышленности", Энергоатомиздат, 1986 г. стр. 111.

Изобретение относится к области анализа воздуха и может быть использовано для измерения массовой концентрации пыли в воздухе. Устройство содержит радиоизотопный тракт, состоящий из воздухозаборной трубки, насоса, источника β-излучения, β-детектора, фильтра и измерительной схемы, причем воздухозаборная трубка дополнительно снабжена каналами, расположенными под углом менее 90^o к радиоизотопному тракту, при этом источники β-излучения размещены в каналах и воздухозаборная трубка снабжена затвором, расположенным в корпусе устройства, выполненным в виде цилиндра с пазами, позволяющими перекрывать каналы с источниками излучения. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение надежности. 1 ил.

Концентратомер пыли, содержащий радиоизотопный тракт, состоящий из воздухозаборной трубки, насоса, источника β-излучения, β-детектора, фильтра и измерительной схемы, расположенных в корпусе устройства, отличающийся тем, что воздухозаборная трубка дополнительно снабжена каналами, расположенными под углом менее 90^o к радиоизотопному тракту, при этом источники β-излучения размещены в каналах и воздухозаборная трубка снабжена затвором, расположенным в корпусе устройства, выполненным в виде цилиндра с пазами, позволяющим перекрывать каналы с источниками излучения.