ИМПАКТОР Российский патент 2007 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к устройствам отбора взвешенных частиц (аэрозоля) из воздуха и разделения их по фракциям известных размеров и может быть применено для анализа дисперсного состава и концентрации промышленной и природной пыли в окружающей среде.

Известен каскадный импактор для определения дисперсного состава аэрозолей, состоящий из четырех взаимно перпендикулярных секций, содержащий накопительную пластину (см. К.R.Мау "The Cascade impactor: An instrument for Sampling Coarse Aerosols" J. Sci. Instrum., 1945, v.22, 187.

Недостатком известного устройства является низкий предел накопления массы аэрозоля в устройстве. Также отсутствует возможность проследить как меняется во времени концентрация аэрозоля в анализируемой среде.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является устройство для отбора проб пыли, описанное в авторском свидетельстве №800790 от 09.11.78 г., МКИ G 01 Н 1/22 под названием «Устройство для отбора проб пыли».

Устройство содержит корпус, лентопротяжный механизм с перфорированной накопительной и защитной лентами, фильтр.

Недостатками известного технического решения являются ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные необходимостью переустановки нескольких сменных накопительных лент с фильтрами за один цикл измерения для анализа дисперсности пыли, невозможностью анализа дисперсности аэрозолей в динамически изменяющейся среде за счет потери времени на переустановку накопительных лент с фильтрами.

Задачей заявляемого изобретения является создание импактора, имеющего расширенные эксплуатационные возможности, предоставляющего пользователю возможности одновременно фиксировать во времени изменение концентрации аэрозоля и его дисперсности, более удобного в обращении.

Это достигается тем, что в импакторе, состоящем из корпуса, лентопротяжного механизма с перфорированной накопительной и защитной лентами, фильтра, корпус выполнен в виде секций, установленных каскадно, каждая секция снабжена лентопротяжным механизмом, подложкой с перфорированными сквозными отверстиями в центральной ее части и щелевыми сквозными отверстиями по краям и соплом, выполненным в виде щелевого отверстия, развернутого под острым углом к направлению движения накопительной ленты, при этом фильтр размещен в выходной секции и выполнен в виде ленты.

Технический результат заключается в том, что за счет подвижности накопительных лент и фильтра существенно увеличивается время работы импактора, при этом устраняется фактор перегрузки накопительной ленты и фильтра за счет их движения, повышается удобство работы с импактором, обеспечивается возможность исследования динамики выхода аэрозолей изменяющейся среды с одновременной диагностикой спектра частиц.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого импактора; на фиг 2 - вид В; на фиг.3 - разрез А-А; на фиг.4 - разрез С-С.

Импактор (фиг.1) содержит корпус 1, состоящий из вертикально и последовательно установленных по потоку (каскадно) секций осаждения 2 в виде прямоугольных стаканов, установленных на основании 12 со штуцером для подключения воздушного насоса. Все секции 2 импактора уплотнены кольцами 11 и скреплены с помощью накидных шпилек 18. Секции осаждения 2 имеют три отсека: два для размещения лентопротяжного механизма, состоящего из барабанов 3, 4, 5 с накопительными 6 и защитными 7 лентами, и один центральный отсек для пропускания аэрозольного потока. Лента 6 с подающего барабана 5 проходит через пазы 14 (фиг.3) в барабанных отсеках и движется по подложке 9 каскада в щелевом пространстве между подложкой 9 и соплом 8. Накопительная лента 6 выполнена с перфорацией 16 по краям (фиг.3). Подложка 9 каскада имеет систему отверстий 15 в центральной части для обеспечения надежного контакта накопительной ленты 6 с подложкой 9 и щелевые отверстия 13 по краям для прохождения аэрозольного потока на следующий каскад (фиг.3). Накопительная лента 6 наматывается на приемный барабан 4 вместе с защитной лентой 7. Сопло 8 выполнено в виде щелевого отверстия, развернутого под острым углом α к направлению движения накопительной ленты 6 (фиг.4). Накопительная лента 6 последней секции выполнена в виде фильтра 10.

Устройство работает следующим образом.

Аэрозоль прокачивается через систему последовательно соединенных секций осаждения 2, имеющих на выходе сопла 8 для разгона (ускорения) потока до определенной скорости. Аэрозольный поток при выходе из сопла 8 меняет направление движения, и тем самым создаются условия соударения наиболее инерционных аэрозольных частиц с накопительной лентой 6. Накопительная лента 6 сматывается с подающего барабана 5, проходит в щели 14 (фиг.3) между соплом 8 и подложкой 9 каскада и наматывается на приемный барабан 4 вместе с защитной лентой 7, разделяющей слои накопительной ленты 6 с осажденными частицами 17 (фиг.1 и фиг.4). Вращение барабанов на всех каскадах осуществляется от одного общего электродвигателя 20 посредством редуктора 19 (фиг.2). На накопительных лентах 6 имеется перфорация 16, а на подложках 9 каскадов, по которым скользят накопительные ленты 6, выполнены пазы 13 для прохождения аэрозольного потока с каскада на каскад, а также система специально организованных сквозных отверстий 15 для удержания накопительной ленты в определенном положении с обеспечением надежного контакта ее с подложкой 9 за счет перепада давления между верхней и нижней поверхностями (фиг.3). Последовательно сужающиеся сопла 8 последующих секций осаждения 2 все более ускоряют поток, создавая условия для осаждения все более мелких и мелких частиц. Самая мелкая фракция накапливается на фильтре 10, который также подвижен и расположен в выходной секции импактора и выполнен в виде ленты, наматывающейся на приемный барабан одновременно с защитной лентой 7. Таким образом, в каждый момент времени регистрируется информация как по фракциям аэрозоля, так и по его концентрации.

На предприятии изготовлен опытный образец импактора для анализа диперсного состава аэрозолей на территории промышленной площадки и проведены его успешные испытания. Опытный образец имеет максимальные габариты: диаметр 80 мм, высоту 400 мм, массу - до 1 кг. Импактор изготовлен из алюминия, накопительные ленты 6 из лавсановой пленки, уплотнительные кольца 11 из резины. Фильтр выполнен из материала ткани Петрянова марки ФПП-15. Пробное использование импактора показало, что он полностью удовлетворяет требованиям измерения дисперсности аэрозоля в области 0,5-12 мкм по аэродинамической шкале диаметров и может проводить измерения от 30 мин до 30 часов. Импактор с успехом может применяться в системах внешнего мониторинга окружающей среды.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:

импактор предназначен для диагностики аэрозольной среды, обеспечивает совместное измерение спектрального состава и концентрации аэрозоля в большом временном интервале, для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения,

подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений и способов применения;

импактор, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к устройствам для отбора взвешенных частиц аэрозоля из воздуха и разделения их по фракциям известных размеров и может быть использовано для анализа дисперсного состава и концентрации промышленной и природной пыли в окружающей среде. Импактор состоит из корпуса, лентопротяжного механизма с накопительной и защитной лентами и фильтра. Корпус выполнен в виде секций, установленных каскадно, каждая секция снабжена лентопротяжным механизмом, подложкой с перфорированными сквозными отверстиями в центральной ее части и щелевыми сквозными отверстиями по краям, и соплом, выполненным в виде щелевого отверстия, развернутого под острым углом к направлению движения накопительной ленты. Фильтр размещен в выходной секции и выполнен в виде ленты. Изобретение предоставляет возможность пользователю фиксировать во времени изменение концентрации аэрозоля и его дисперсности, обеспечивает совместное измерение спектрального состава и концентрации аэрозоля в большом временном интервале. 4 ил.

Импактор, состоящий из корпуса, лентопротяжного механизма с накопительной и защитной лентами и фильтром, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде секций, установленных каскадно, каждая секция снабжена лентопротяжным механизмом, подложкой с перфорированными сквозными отверстиями в центральной ее части и щелевыми сквозными отверстиями по краям, и соплом, выполненным в виде щелевого отверстия, развернутого под острым углом к направлению движения накопительной ленты, при этом фильтр размещен в выходной секции и выполнен в виде ленты.