Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли Российский патент 2023 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначенной для определения загрязнения воздуха при санитарно-гигиеническом контроле воздуха производственных помещений, очистных систем промышленных производств.

Известно устройство для определения дисперсного состава пыли, содержащее деревянную пустотелую подставку с металлическим основанием, с выполненным на горизонтальной плоскости отверстием, в котором по вертикальной оси жёстко закреплён стеклянный седиментационный цилиндр, в котором сверху соосно смонтирован буфер. Между седиментационным цилиндром и буфером установлена выдвижная металлическая заслонка, которая перекрывает седиментационный цилиндр от буфера. Буфер снабжён воздушным поршнем с подпружиненным поршнем, установленным на буфере сверху. Кроме того, буфер снабжён спусковым поршнем с подпружиненным штоком, смонтированным на буфере перпендикулярно вертикальной оси. На внутреннем конце штока спускового поршня смонтирован предметный столик, предназначенный для размещения на нём исследуемой порции порошка пыли. Внутри пустотелой деревянной подставки размещён ленточный транспортёр с закреплённой на нём клейкой лентой, обеспечивающей надёжную фиксацию оседающего в седиментационном цилиндре исследуемой порции порошка пыли (патент RU № 135806, МПК G01N15/00, 2013).

Наиболее близким является устройство для определения дисперсного состава пыли и скорости оседания пыли, содержащее распыляющее устройство, устройство для гашения воздушной волны, буфер, исследуемый образец пыли, седиментационный цилиндр, заслонку и приёмное устройство, в котором по вертикальной оси неподвижно закреплён стеклянный седиментационный цилиндр в отверстии, выполненном на горизонтальной поверхности деревянной пустотелой подставке с металлическим основанием, на седиментационном цилиндре сверху соосно смонтирован буфер, выполненный в виде конусообразной металлической воронки, снабжённый воздушным поршнем, установленном на буфере сверху и предназначенный для гашения воздушной волны, и спусковым поршнем, установленном на буфере перпендикулярно вертикальной оси с подпружиненным штоком, на внутреннем конце которой снабжён предметным столиком для размещения на нём исследуемой навески пыли, а между седиментационном цилиндре и буфером установлена заслонка, перекрывающая вход в седиментационный цилиндр, также в пустотелой деревянной подставке установлено выдвижное стекло прямоугольной формы для оседания в седиментационном цилиндре исследуемой навески пыли и предотвращающим попадание оседающей пыли на объектив высокочувствительной видеокамеры, установленной внутри деревянной подставки соосно седиментационному цилиндру, которая обеспечивает непрерывную съёмку оседания всей исследуемой порции пыли на поверхности стекла и подключённая к компьютеру для дальнейшей обработки отснятого видеоматериала (патент RU № 2765339, МПК G01N15/00, 2022).

К общим недостаткам указанных устройств относится то, что воздушный подпружиненный поршень для гашения воздушной волны установленный на буфере сверху и спусковой поршень, установленный на буфере перпендикулярно вертикальной оси с подпружиненным штоком усложняют процедуру загрузки устройства исследуемой порции пыли, для чего требуется применение ручного труда и специального сбора для загрузки исследуемой пыли, также не позволяет использовать применение установки при санитарно-гигиеническом контроле воздуха непосредственно в производственных помещениях, очистных систем промышленных производств в автоматическом режиме технологического цикла производственного процесса.

Задачей изобретения является усовершенствование устройства за счёт системы автоматизированной загрузки исследуемой порции пыли и управления санитарно-гигиеническим контролем воздуха производственных помещений промышленных производств.

Технический результат – повышение эффективности работы устройства, сокращение трудоёмкости загрузки исследуемой пыли и эксплуатационных затрат, повышение точности измерений.

Технический результат достигается в том, что устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, содержащее деревянную пустотелую подставку с металлическим основанием, в котором вертикально установлен стеклянный седиментационный цилиндр с буфером, выполненным в виде конусообразной металлической воронки, снабженной системой подачи исследуемой порции пыли, установленной на буфере перпендикулярно вертикальной оси, устройство для гашения воздушной волны, металлическую заслонку, расположенную между седиментационным цилиндром и буфером, стекло прямоугольной формы, установленное внутри пустотелой деревянной подставки, и высокочувствительную видеокамеру, объектив которой, установлен внутри деревянной подставки соосно седиментационному цилиндру, при этом снабжено системой автоматизированного управления процессом контроля дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, включающей блок управления, соединенные с ним датчик для определения объёма навески исследуемой порции частиц пыли и соленоид, система подачи исследуемой порции пыли содержит центробежный насос, соединенный с блоком управления, устройство для гашения воздушной волны содержит фильтры сухой и мокрой очистки, предназначенные также для очистки выходящего в атмосферу воздуха, причем датчик и соленоид размещены соосно на оси металлической заслонки с обеспечением открытия заслонки в вертикальное положение после оседания на ней заданного объёма исследуемой пыли.

Сущность технического решения заключается в том, что устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, оснащено системой автоматизированной загрузки исследуемой порции пыли и управления санитарно-гигиеническим контролем воздуха непосредственно в производственных помещениях промышленных производств и оборудована фильтрами сухой и мокрой очисткой воздуха после загрузки устройства, при этом загрузка заслонки исследуемой пылью осуществляется через буфер подачей пылевоздушной массы центробежным насосом из производственного помещения, а гашение воздушной волны, создаваемой в буфере осуществляется фильтром сухой очистки, расположенным в верхней части буфера, а финишная очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха дополнительно установленном фильтром мокрой и сухой очистки.

При этом процесс определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли осуществляется под контролем системы автоматизированного управления процессом контроля дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, обеспечивающей автоматические и синхронные процессы забора и подачи исследуемой порции пыли до достижения на металлической заслонке заданного объёма оседающей исследуемой пыли, открытие металлической заслонки по достижении на ней заданного объёма осевшей исследуемой пыли и отключение при этом электродвигателя центробежного насоса подающего из окружающей среды в бункер порции пыли.

Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом. На фиг.1 схематично представлен общий вид устройства для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли.

Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли содержит деревянную пустотелую подставку 1 с металлическим основанием, в котором вертикально установлен стеклянный седиментационный цилиндр 2 с размещённым сверху буфером 3, выполненным в виде конусообразной металлической воронки, предназначенным для распыления в нем исследуемого образца. Между седиментационным цилиндром 2 и буфером 3 шарнирно перпендикулярно к оси седиментационного цилиндра 2 установлена металлическая заслонка 4, которая перекрывает седиментационный цилиндр 2 от буфера 3.

Буфер 3 снабжен системой подачи исследуемой порции пыли, установленной на буфере перпендикулярно вертикальной оси, включающей центробежный насос 5, осуществляющий подачу пылевоздушной массы 6 из рабочего пространства производственного помещения в буфер 3, и устройством для гашения воздушной волны, создаваемой в буфере 3 при подаче пылевоздушной массы 6 из пространства производственного помещения, включающем фильтры сухой 7 и мокрой 8 очистки, предназначенные также для очистки выходящего в атмосферу чистого воздуха 9 после оседания частиц пыли 10 на поверхность заслонки 4.

Внутри деревянной пустотелой подставки 1 в пазах 11 установлено предметное стекло 12 прямоугольной формы, на которое оседает объём исследуемой навески 13 частиц пыли 10 после открытия заслонки 4 и одновременно предназначенное для защиты от частиц пыли 10 объектива высокочувствительной камеры 14, подключённой к компьютеру 15 для обработки видеоматериала, закреплённого на основании деревянной подставки 1, обеспечивающего полный охват съёмки всей поверхности оседающих частиц пыли 10 навески 13.

Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли снабжено системой автоматизированного управления процессом контроля дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, которое включает блок управления 16 с питанием от внешнего источника тока - электрической цепи 17, датчик (или светодиод) 18 для определения любыми известными методами объёма навески 13 исследуемой порции частиц пыли 10 и соленоид 19. Датчик (или светодиод) 18 и соленоид 19 размещены соосно на оси заслонки 4 и предназначенные для открытия заслонки 4 в вертикальное положение и сброса объёма навески 13 исследуемой порции частиц пыли 10 в низ на предметное стекло 12.

Высокочувствительная видеокамера, компьютер 15, датчик (или светодиод) 18, соленоид 19, электродвигатель 20 вентилятора центробежного насоса 5 соединены с блоком управления 16 проводниками 21 – 25 соответственно, а буфер 3 соединён с центробежным насосом 5 и с установленным на кронштейне 26 буфера 3 фильтром сухой 7 и мокрой 8 очистки выходящего в атмосферу чистого воздуха 9 трубопроводами 27 и 28 соответственно.

Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли работает следующим образом. Устройство устанавливают на предприятии в зоне производственного технологического процесса и подключают к электрической цепи 17.

После подключения блока управления 16 автоматически включается центробежный насос 5 подачи пылевоздушной массы 6 в бункер 3, в котором частицы пыли 10 оседают на заслонку 4, одновременно в буфере 3 создается противодавление, которое гасит воздушные волны, создаваемые при подачи пылевоздушной массы из пространства производственного объекта и воздух с низкой концентрацией частиц пыли 10 проходит через сухую и мокрую очистку с выходом чистого воздуха 9 в атмосферу. После накопления заданного объем пыли на заслонке 4 датчик (или светодиод) 18 подаёт сигнал в блок управления 16, который включает соленоид 19 на опрокидывание заслонки 4 в вертикальное положение и отключение центробежного насоса 5 подачи пылевоздушной массы в бункер 3 устройства, при этом частицы пыли 10 падают на поверхность предметного стекла 12. С открытием заслонки 4 автоматически начинает работу компьютер 15, подключённый к видеокамере, которая производит съёмку процесса оседания, по длине седиментационного цилиндра 2 от буфера 3 до предметного стекла 12, исследуемых частиц пыли10 навески 13 на поверхность предметного стекла 12 в течение заданного времени с последующей обработкой, где осуществляется разделение на кадры, при этом съёмка должна осуществляться с частотой 30 кадров в секунду, например при 1819 кадров периодичность за 1 минуту составляет 0,033 секунды). По полученным кадрам с помощью программы компьютер по обработанным кадрам определяет пофракционный дисперсный состав и скорость оседания частиц пыли 10.

Таким образом предлагаемое устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, содержащее систему автоматизированного управления процессом контроля дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, включающую блок управления и соединенные с ним датчик для определения объёма навески исследуемой порции частиц пыли и соленоид, размещенные соосно на оси металлической заслонки, расположенной между установленным в деревянную пустотелую подставку с металлическим основанием стеклянным седиментационным цилиндром и буфером, снабженным системой подачи исследуемой порции пыли, содержащей центробежный насос, соединенный с блоком управления, и устройством для гашения воздушной волны, содержащем фильтры сухой и мокрой очистки, а также стекло прямоугольной формы, установленное внутри пустотелой деревянной подставки, и высокочувствительную видеокамеру, объектив которой, установлен внутри деревянной подставки соосно седиментационному цилиндру, обеспечивает повышение эффективности работы устройства, сокращение трудоёмкости загрузки исследуемой пыли и эксплуатационных затрат, повышение точности измерений.

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат – повышение эффективности работы устройства, сокращение трудоёмкости загрузки исследуемой пыли и эксплуатационных затрат, повышение точности измерений. Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли содержит систему автоматизированного управления процессом, включающую блок управления, датчик для определения объёма навески частиц пыли и соленоид, размещенные соосно на оси металлической заслонки, расположенной между стеклянным седиментационным цилиндром и буфером, снабженным системой подачи исследуемой порции пыли, содержащей центробежный насос, и устройством для гашения воздушной волны, содержащим фильтры сухой и мокрой очистки, а также стекло прямоугольной формы, установленное внутри пустотелой деревянной подставки, и объектив видеокамеры, установленный соосно седиментационному цилиндру. 1 ил.

Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, содержащее деревянную пустотелую подставку с металлическим основанием, в котором вертикально установлен стеклянный седиментационный цилиндр с буфером, выполненным в виде конусообразной металлической воронки, снабженной системой подачи исследуемой порции пыли, установленной на буфере перпендикулярно вертикальной оси, устройство для гашения воздушной волны, металлическую заслонку, расположенную между седиментационным цилиндром и буфером, стекло прямоугольной формы, установленное внутри пустотелой деревянной подставки, и высокочувствительную видеокамеру, объектив которой установлен внутри деревянной подставки соосно седиментационному цилиндру, отличающееся тем, что устройство снабжено системой автоматизированного управления процессом контроля дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, включающей блок управления, соединенные с ним датчик для определения объёма навески исследуемой порции частиц пыли и соленоид, система подачи исследуемой порции пыли содержит центробежный насос, соединенный с блоком управления, устройство для гашения воздушной волны содержит фильтры сухой и мокрой очистки, предназначенные также для очистки выходящего в атмосферу воздуха, причем датчик и соленоид размещены соосно на оси металлической заслонки с обеспечением открытия заслонки в вертикальное положение после оседания на ней заданного объёма исследуемой пыли.