Концентратор микропримесей в аэрозоле Советский патент 1992 года по МПК G01N3/02 G01N1/28 

Изобретение относится к спектральному анализу и может быть использовано для определения химического состава исследуемых микропримесей в жидкостях.

Целью изобретения является повышение достоверности анализа путем улучшения эффективности концентрирования исследуемого вещества в аэрозоле.

На чертеже схематически показан концентратор, осевой разрез.

Концентратор содержит подводящий канал 1 для исследуемой жидкости, жестко смонтированный в шаровом шарнире 2 совместно с капилляром 3, формирующим струю 4 с возможностью ее перемещения по траектории, параллельной образующей 5 конической поверхности 6 верхней части камеры дробления 7, нижнюю часть 8 камеры дробления, выступающую карнизом на пути струи капель 4, в верхней части ограниченную конической поверхностью 9, образующая которой перпендикулярна образующей 5, а в нижней части ограниченную конической поверхностью 10, являющейся переходной зоной в секцию испарения 11, верхняя часть которой ограничена цилиндрической поверхностью 12, а нижняя часть - конической поверхностью 13, переходящей в донной части в цилиндрический канал 14 таким образом, что образующая конической поверхности 13 со стороны циклона 15 сочленяется с образующей канала 14, а с противоположной стороны сочленяется с образующей 16 цилиндрической поверхности 12, канал 14, переходящий в канал 17, связанный с циклоном 15 тангенциально относительно его оси, коническую камеру 18, канал 19 вывода аэрозоля из циклона, канал 20 вывода пара из циклона через пароотводной патрубок 21, нагревательный элемент камеры 22, холодильную камеру 23, дополнительную холодильную камеру 24 с каналом 25 для сбора конденсированной жидкости 26, канал 27 для вывода осушенного аэрозоля 28, сифон 29, канал 30 для слива жидкости после осушения аэрозоля 28, канал 31 для подачи несущего газа 32, канал 33 в верхней части камеры для подачи охлаждающей воды, солевой остаток 34, периферийную зону вихревого потока 35, центральную зону циклона 36.

Концентратор работает следующим образом.

Исследуемую жидкость подают по каналу в капилляр 3 под давлением 0,05-0.3 МПа, обеспечивающим истечение струи со скоростью выше 3 м/с. Струя жидкости направляется на поверхность 9.

В результате взаимодействия капель с поверхностью 9, нагретой до 400-500°С для водно-кислотных растворов и до 500-600°С для органических жидкостей, происходит их1

раздробление с частичным парообразованием. При этом каждая капля, вступающая в контакт с горячей преградой, под воздействием паров, испаряющихся в зоне контакта, расплющивается в тор и разрывается на

0 отдельные капли, однократный лобовой удар позволяет реализовать дробление с получением капель менее 30 мкм при скорости струи выше 3 м/с. Под воздействием потока пара, смешанного с несущим газом,

5 подводимым при расходе менее 0,5 л/мин в верхнюю часть секции дробления 7 для защиты капилляра 3 и шарнира 2 от конденсации пара, поток мелкодисперсных капель выносится из секции дробления в секцию

0 испарения 11, где реализуется высыхание капель в течение времени их вертикального перемещения в атмосфере собственного пара и несущего газа, составляющего по массе 0,03-0,1 массы пара. Полученная смесь па5 ров, газа и твердых частиц, образованных в результате высыхания капель, направляется через канал 14 и тангенциальный канал 17 в циклон 15, где под воздействием центробежных сил реализуется концентрирова0 ние частиц солевого остатка 34 в периферийной зоне вихревого потока 35, выносящего их через канал 19 в холодильник 23. При этом из центральной зоны циклона 36 через патрубок 21 удаляется

5 значительно обедненная частицами основная масса пара, величина которого управляется диафрагмированием канала 27. Уменьшение массы пара в холодильнике 23 приводит к снижению износа частиц солево0 го остатка пристеночными пленками жидкости, поаволяя повысить эффективность концентрирования частиц в дозированном объеме несущего газа, являющегося контролируемой частью дозируемого защитного

5 газа 32, выносящего частицы через канал 27 в атомизатор аэрозоля (или источник возбуждения спектра).

В указанных условиях при диаметре 25 мм секционированного нагревателя и дли0 не, не превышающей 300 мм, применимы канальные печи типа СУОЛ мощностью 1 ква при расходах контролируемой жидкости менее 15 мл-мин. В сравнении с эллиптической формой нагревателя секционирован5 ная камера позволяет снизить потери частиц сухого остатка в 3-5 раз. Разработанный образец концентратора планируется к серийному выпуску в качестве приставки к атомно-абсорбционным спектроанализато- рам, изготавливаемым на ПО Фотон.

Формула изобретения 1. Концентратор микропримесей в аэрозоле, содержащий нагревательную и холодильную камеры, соединенные между собой, подводящий канал для жидкости, присоединенный совместно с жестко связанным с ним капилляром-формирователем струи к нагревательной камере посредством шарового шарнира с возможностью вращения свободного конца капилляра- формирователя и входного конца подводящего канала жидкости, подводящий канал для несущего газа, канал для слива конденсированной жидкости, канал для выхода полученного аэрозоля, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности ана- лиза путем улучшения эффективности кон- це нтрирования исследуемого вещества в аэрозоле, нагревательная камера выполнена трехсекционной - секция дробления ка- пель с кольцевым карнизом, расположенным в нижней ее части, секция испарения мелкодисперсных капель, выполненная в форме цилиндра, в донной части переходящего в конус, секция разделения частиц сухого остатка аэрозоля от пара-циклона, при этом секция испарения соединена каналом связи с секцией отделения частиц, подводящий канал для несущего газа присоединен к нагреватель- ной камере в верхней ее части.

2.Концентратор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса дробления капель, верхняя и нижняя части поверхности секции дробления капель ограничены конусами, образующие которых взаимно перпендикулярны, а торец верхней части выполнен водоохлэждаемым.

3.Концентратор по п. 1, о т л и ч а га- щи и с я тем, что, с целью снижения объема застойных зон нагревательной камеры, конус донной части секции испарения выполнен так, что его образующая сопрягается и с образующей цилиндра секции, и с образующей канала связи с циклоном-секцией отделения частиц.

4.Концентратор по п. 1, отличающийся тем, что. с целью снижения потерь частиц сухого остатка в холодильной камере, он снабжен дополнительной холодильной камерой, отводящей основную контролируемую массу пара от аэрозоля, при этом дополнительная холодильная камера соединена с верхним каналом циклона.

5.Концентратор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения конденсации пара на капилляре-формирователе и шарнире, канал для несущего газа присоединен к водоохлаждаемой части камеры.

Изобретение относится к спектральному анализу и позволяет повысить эффектив- ность концентрирования исследуемых веществ в аэрозоле. Концентратор содержит нагревательную 7,11,15 и холодные камеры 23, подводящие каналы для жидкости 1 и газа 32, формирователь струй 3, каналы для слива конденсированной жидкости 30,26 и выхода полученного аэрозоля 28. Нагревательная камера изготовлена трехсекционной: секция дробления капель 7, секция испарения, выполненная в форме цилиндра 11, в донной части переходящего в конус 13, соединенный каналом связи 14 с секцией 15 отделения частиц сухого остатка от основной массы пара жидкости, циклоном, а подводящий канал 31 для несущего газа 32 присоединен к нагревательной камере. Секция дробления 7 имеет верхнюю 6 и нижнюю 10 части, поверхности которых ограничены конусами, образующие которых взаимно перпендикулярны, а торец верхней части выполнен водоохлаждаемым. Конус донной части секции испарения 11 выполнен так, что его образующая сопрягается и с образующей цилиндра секции 16 и образующей канала связи 14 с циклоном 15. Верхний канал 21 циклона 15 соединен с дополнительным холодильником 24, отводящим основную контролируемую массу пара 36 от аэрозоля 34. Канал 31 для несущего газа 32 присоединен к водоохлэждаемой части камеры. 4 з.п.ф-лы, 1 ил. сл 1 со о сл сл v4