Виртуальный импактор



Виртуальный импактор
Виртуальный импактор
Виртуальный импактор
G01N1/26 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2716078:

Иванов Юлий Сергеевич (RU)
Кудрявцев Владислав Юрьевич (RU)

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для отбора проб аэрозолей из воздушной среды для последующего физико-химического или микробиологического анализа. Виртуальный импактор, включающий корпус, подложку для фильтра с фильтром, отличается тем, что корпус разделен на входную секцию, среднюю секцию, выходную секцию, входная и выходная секции по соединительному контуру имеют внешнюю резьбу, а средняя секция по соединительным контурам имеет внутреннюю резьбу, образуя резьбовое соединение между секциями; заборный канал входной секции на выходе имеет ускоряющее сопло; средняя секция во внутреннем пространстве со стороны входной секции имеет подложку для фильтра крупных частиц с фильтром, а за подложкой ускоряющее сопло; выходная секция во внутреннем пространстве включает стакан с пространством вокруг его стенок для движения воздуха; в конструкционном пространстве стакана со стороны средней секции в канавках установлена подложка отбойника мелких частиц, которая направлена углублением для фильтра с фильтром мелких частиц в сторону ускоряющего сопла средней секции; стакан на выходном конце сопряжен с сетчатой конструкцией. Технический результат - улучшение технических характеристик устройства для отбора проб аэрозолей и повышение эффективности улавливания аэрозолей и достоверности информации о состоянии контролируемой среды. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к устройствам для отбора проб аэрозолей из воздушной среды для последующего физико-химического или микробиологического анализа.

Известно решение RU 63539 U1 “Устройство для отбора проб аэрозолей”, МПК G01N 27/00, содержащее цилиндрический корпус, фильтр, расходомер, регулятор расхода с разделением потока и побудитель расхода. При этом регулятор расхода установлен на входе устройства перед фильтром, а выход расходомера через блок управления связан с побудителем расхода. В процессе работы через аэрозольный фильтр просасывается только требуемая часть воздуха, прокачиваемого побудителем расхода, а другая часть воздуха проходит через регулируемое отверстие в корпусе устройства. Расходомер измеряет только расход воздуха, проходящий через фильтр. При прохождении необходимого объема воздуха блок управления дает команду на выключение побудителя расхода воздуха, после чего фильтр отправляют на анализ.

Недостатком этого технического решения является то, что с помощью устройства для отбора проб аэрозолей получают не полную информацию о состоянии контролируемой среды, так как в нем, не происходит разделение частиц аэрозоля за счет сорбции двумя элюаторами для крупных и мелких частиц. (RU 63539 U1, http://new.fips.ru).

Известно решение RU 2089870 C1 “Устройство для отбора проб аэрозолей”, МПК G01N 1/22, содержащее цилиндрический корпус (ЦК), установленный на входе в ЦК фильтродержатель с фильтром, побудитель расхода, расходомер и регулятор расхода. Последний установлен за расходомером и выполнен в виде втулки с отверстием, установленной с возможностью поворота на ЦК. В месте установки втулки на ЦК выполнено отверстие, соответствующее отверстию во втулке. Расходомер установлен в ЦК за фильтродержателем.

Недостатком этого технического решения является то, что из-за большого количества конструктивных узлов устройство имеет большую массу, это негативно сказывается на характеристике полета беспилотного летательного аппарата (БЛА). (RU 2089870 C1, http://new.fips.ru).

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является решение SU 1096526 A1 “Устройство для отбора проб аэрозоля”, МПК G01N 1/22, содержащее фильтродержатель с фильтром, установленный в корпусе, фильтродержатель с фильтром установлен соосно относительно корпуса, при этом нижняя часть корпуса снабжена раструбом, верхняя выполнена в виде цилиндра, а фильтродержатель в виде усеченного конуса, причем фильтр расположен в плоскости сопряжения цилиндра и раструба корпуса, а корпус и фильтродержатель выполнены с наружной поверхностью, покрытой пленкой, поглощающей тепловую радиацию.

Недостатком этого технического решения является то, что при высокой линейной скорости потока воздуха внутри корпуса устройства возможен прорыв фильтра, который установлен в верхней плоскости фильтродержателя, что приведет к потерям взятой аэрозольной пробы. Кроме того, структура вращающегося воздушного потока внутри прибора не позволяет получить высокую эффективность улавливания аэрозольных частиц из потока воздуха. (SU 1096526 A1, http://new.fips.ru).

Сущность изобретения

Задача, на которую направлено заявленное решение, это повышение эффективности улавливания аэрозолей за счет сорбции частиц двумя подложками с фильтрами для крупных и мелких частиц, создание простой и легкой конструкции виртуального импактора, которая не требует для своей работы энергозатрат и позволяет размещать устройство на беспилотном летательном аппарате (БПЛА).

Импактор имеет составной корпус фиг. 1, включающий входную секцию (1) фиг. 1, среднюю секцию (2), выходную секцию (3). Средняя секция является соединительной базой для входной (1) и выходной (3) секций. Входная (1) и выходная (3) секции по соединительному контуру имеют внешнюю резьбу, а средняя секция (2) по соединительным контурам имеет внутреннюю резьбу фиг. 2. За счет чего осуществляется резьбовое соединение между секциями.

Входная секция (1) фиг. 2 выполнена на основе конуса, что повышает обтекаемость и уменьшает сопротивление движению устройства на встречу воздушному потоку.

Входная секция (1) внутри имеет заборный канал (1.1) фиг. 2, сопло (1.2), фракционирующий каскад для крупных частиц (1.3).

Заборный канал (1.1) фиг. 2 входной секции (1) имеет круглое сечение и расположен соосно с продольной осью секции (1).

Ускоряющее сопло (1.2) выполнено на основе диска и сопряжено с корпусом входной секции (1) фиг. 2.

Средняя секция (2) фиг. 1, 2 выполнена на основе цилиндра с внутренним конструкционным пространством, в котором со стороны входной секции имеет подложку отбойника крупных частиц (2.1), фильтр отбойника крупных частиц (2.1.1), и за подложкой с фильтром ускоряющее сопло (2.2).

Ускоряющее сопло (2.2) выполнено на основе диска и сопряжено с корпусом средней секции (2) фиг. 2.

Подложка отбойника крупных частиц (более 10 мкм) (2.1) фиг. 2, 3 включает круглое основание с углублением для фильтра крупных частиц (2.1.1), сопряженное с крестовиной, обратные концы (2.1.2) которой устанавливаются в канавки во внутреннюю поверхностью средней секции (2) фиг. 2.

Подложка отбойника крупных частиц (2.1) фиг. 2 направлена углублением для фильтра крупных частиц в сторону сопла (1.2). В углубление основания (2.1) фиг. 2, 3 установлен фильтр крупных частиц (2.1.1).

Выходная секция (3) фиг. 1, 2 включает стакан (3.2) фиг. 2 представляющий собой полую деталь, повторяющую контуры стенок рабочего фракционирующего каскада для мелких частиц (3.3).

Стакан (3.2) фиг. 2 установлен в конструкционном пространстве фракционирующего каскада для мелких частиц (3.3) таким образом, что между стенками стакана (3.2) и фракционирующего каскада для мелких частиц (3.3) остается пространство для движения воздуха. Стакан (3.2) на выходном конце сопряжен с сетчатой конструкцией (3.2.1).

Установка стакана во выходную секцию (3) фиг. 1, 2 осуществлена за счет сетчатой конструкции (3.2.1) сопряженной с выходным отверстием (3.4) выходной секции (3).

В конструкционном пространстве стакана (3.2) фиг. 2 со стороны средней секции (2) фиг. 1 в канавках установлена подложка отбойника мелких частиц (3.1) (менее 10 мкм), которая направлена углублением для фильтра мелких частиц (3.1.1) в сторону ускоряющего сопла (2.2) средней секции.

Подложка отбойника мелких частиц (3.1) включает круглое основание с углублением для фильтра мелких частиц (3.1.1), сопряженное с крестовиной, обратные концы (3.1.2) которой устанавливаются в канавки во внутреннюю поверхность стакана (3.2) фиг. 2.

Фильтр крупных частиц (2.1.1) и мелких частиц (3.1.1) представляет собой фильтр АФА - ВП - 20 смоченный глицерином в качестве элюирующей жидкости.

Импактор и его конструктивные элементы выполнены из полимерного материала.

Технический результат заключается в улучшении технических характеристик устройства для отбора проб аэрозолей путем создания простой и легкой конструкции виртуального импактора, которая не требует для своей работы энергозатрат и позволяет размещать устройство на беспилотном летательном аппарате (БПЛА), в повышении эффективности улавливания аэрозолей за счет сорбции частиц двумя подложками с фильтрами для крупных и мелких частиц и достоверности информации о состоянии контролируемой среды.

Краткое описание чертежей:

на фиг. 1 - схематичное изображение виртуального импактора. Общий вид;

на фиг. 2 - схематичное изображение виртуального импактора. Продольный разрез;

на фиг. 3 - схематичное изображение подложки отбойника крупных частиц. Общий вид;

на фиг. 4 - схематичное изображение подложки отбойника мелких частиц. Общий вид;

Краткое описание конструктивных элементов:

1 - входная секция;

1.1 - заборный канал;

1.2 - сопло;

1.3 - рабочий фракционирующий каскад для крупных частиц;

2 - средняя секция;

2.1 - подложка отбойника крупных частиц;

2.1.1 - фильтр отбойника крупных частиц;

2.1.2 - конец крестовины;

2.2 - ускоряющее сопло;

3 - выходная секция;

3.1 - подложка отбойника мелких частиц (менее 10 мкм);

3.1.1 - фильтр отбойника мелких частиц (менее 10 мкм);

3.1.2 – конец крестовины;

3.2 - стакан;

3.2.1 - сетчатая конструкция;

3.3 - рабочий фракционирующий каскад для мелких частиц;

3.4 - выходное отверстие;

Осуществление заявленного решения:

Виртуальный импактор, предназначен для отбора проб биологических аэрозолей из воздушной среды для последующего анализа, направленного на установление вида биологичекого поражающего агента.

Данное пробоотбирающее устройство размещают на беспилотном летательном аппарате (БПЛА). Забор воздуха в пробоотбирающее устройство производится при помощи набегающего потока воздуха, который создается при движении БПЛА.

Аспирация аэрозоля происходит вследствие набегающего потока воздуха, возникающего в результате полета БПЛА по горизонтальной траектории. Скорость набегающего потока находится в интервале от 20 до 200 л/мин. Аэрозоль поступает в виде осевой струи во входную секцию (1) фиг. 1, 2 через заборный канал (1.1) фиг. 2 и попадает в рабочий фракционирующий каскад для крупных частиц (1.3), который разделяет струю аэрозоля на две составляющие: осевую и радиальную. Затем аэрозольный поток встречается с фильтром отбойника крупных частиц (более 10 мкм) (2.1.1), который установлен в углублении основания подложки отбойника крупных частиц (более 10 мкм) (2.1) фиг. 2, 3. На волокнистой поверхности фильтра отбойника крупных частиц (более 10 мкм) (2.1.1) фиг. 2, который представляет собой фильтр АФА - ВП - 20 смоченный глицерином в качестве элюирующей жидкости, происходит инерционное импактирование аэрозольных частиц размером более 10 микрометров.

Отраженный от фильтра отбойника крупных частиц (более 10 мкм) (2.1.1) веерообразный аэрозольный поток, содержащий, в основном, частицы размером менее 10 мкм, приобретает радиальную (по радиусу) направленность от оси к периферии (к стенкам входной секции (1) фиг. 1). Затем, внутри пространства этой секции (1) поток вновь изменяет радиальное направление, затягивается потоком набегающего воздуха в воронкообразную часть секции и поступает в узел виртуального импактирования (среднюю секцию) (2).

В ускоряющем сопле 2.2 фиг. 2 аэрозоль фокусируется в осевую высокоскоростную струю, которая разделяется на две составляющие - осевую и радиальную в отношении 1:9 со скоростями воздушного потока 20 л/мин и 180 л/мин соответственно.

Основная масса частиц дисперсной фазы, приобретая на выходе из ускоряющего сопла (2.2) значительную инерцию, концентрируется в осевом потоке и, следуя в нем, поступает в рабочий фракционирующий каскад для мелких частиц (3.3), где импактирует в поверхность фильтра отбойника мелких частиц (менее 10 мкм) (3.1.1), который установлен в углублении основания подложки отбойника мелких частиц (менее 10 мкм) (3.1).

Одновременно с этим радиальная составляющая потока величиной 180 л/мин и содержащая незначительное количество аэрозольных частиц размером менее 1,5 мкм попадает во внутреннее пространство выходной секции (3) фиг. 1, где смешивается с воздушным потоком на выходе из рабочего фракционирующего каскада для мелких частиц (3.3) фиг. 2 и выбрасывается в атмосферу через выходное отверстие (3.4).

1. Виртуальный импактор, включающий корпус, подложку для фильтра с фильтром, отличающийся тем, что корпус разделен на входную секцию, среднюю секцию, выходную секцию, входная и выходная секции по соединительному контуру имеют внешнюю резьбу, а средняя секция по соединительным контурам имеет внутреннюю резьбу, образуя резьбовое соединение между секциями; заборный канал входной секции на выходе имеет ускоряющее сопло; средняя секция во внутреннем пространстве со стороны входной секции имеет подложку для фильтра крупных частиц с фильтром, а за подложкой ускоряющее сопло; выходная секция во внутреннем пространстве включает стакан с пространством вокруг его стенок для движения воздуха; в конструкционном пространстве стакана со стороны средней секции в канавках установлена подложка отбойника мелких частиц, которая направлена углублением для фильтра с фильтром мелких частиц в сторону ускоряющего сопла средней секции; стакан на выходном конце сопряжен с сетчатой конструкцией.

2. Импактор по п. 1, отличающийся тем, что входная секция выполнена на основе конуса и включает в себя заборный канал, который имеет круглое сечение и расположен соосно с продольной осью секции.

3. Импактор по п. 1, отличающийся тем, что ускоряющее сопло входной секции выполнено на основе диска и сопряжено с корпусом входной секции.

4. Импактор по п. 1, отличающийся тем, что средняя секция выполнена на основе цилиндра.

5. Импактор по п. 1, отличающийся тем, что ускоряющее сопло средней секции выполнено на основе диска и сопряжено с корпусом средней секции.

6. Импактор по п. 1, отличающийся тем, что подложка отбойника крупных частиц включает круглое основание с углублением для фильтра крупных частиц, сопряженное с крестовиной, обратные концы которой устанавливаются в канавки во внутреннюю поверхность средней секции, и направлена углублением для фильтра крупных частиц в сторону сопла.

7. Импактор по п. 1, отличающийся тем, что подложка отбойника мелких частиц включает круглое основание с углублением для фильтра мелких частиц, сопряженное с крестовиной, обратные концы которой устанавливаются в канавки во внутреннюю поверхность стакана, и направлена углублением для фильтра мелких частиц в сторону средней секции.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области исследования посредством рентгеновской компьютерной микро- и нанотомографии биологических объектов, в частности кадаверного цельного глазного яблока и его секционных фрагментов.

Группа изобретений относится к анализу углеводородсодержащих сред с помощью циклонной сепарации. Представлен способ анализа углеводородсодержащей текучей среды, который включает: подачу углеводородсодержащей текучей среды в циклонный сепаратор; разделение углеводородсодержащей текучей среды на образец газовой фазы и образец жидкой фазы с помощью циклонного сепаратора; разделение образца жидкой фазы на водный образец и неводный образец; оценку объема образца газовой фазы, причем оценка объема образца газовой фазы включает регулировку объема образца газовой фазы на основе состава газа; оценку объема неводного образца и оценку конденсатно-газового соотношения углеводородсодержащей текучей среды, причем конденсатно-газовое соотношение углеводородсодержащей текучей среды представляет собой отношение объема неводного образца к объему образца газовой фазы.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ определения сроков пребывания на втором этапе ранней реабилитации пациентов с производственными травмами, включающий обследование пациента, проведение курсовой программы реабилитации, рассчитанной на 21 день, состоящей из физиотерапевтических, бальнеологических процедур и лечебной гимнастики, отличающийся тем, что в начале курсовой программы реабилитации и через пять дней ее выполнения у пациента проводят забор капиллярной крови из пальца и по формуле периферической крови проводят оценку адаптационной реакции организма, по результатам которой определяют срок пребывания на втором этапе ранней реабилитации: при реакции тренировки - 21 день, при реакции активации - 21 день, при реакции спокойной активации - 21 день плюс 10 дней, при реакции повышенной активации - 21 день плюс 14 дней, при реакции стресс острый - 21 день плюс 18 дней, при реакции стресс хронический - 21 день плюс 21 день, при добавлении дополнительных дней проводят корректировку расстановки процедур по дням.

Изобретение относится к системе отбора проб для проверки в отношении ионов тяжелых металлов при закладке пустой угольной породой выработанного пространства угольных шахт.

Изобретение относится к области медицины, в частности к иммунологии и клинической лабораторной диагностике, и предназначено для обнаружения внеклеточной ДНК в цельной периферической крови.

Изобретение относится к области газохроматографического анализа галогенированных ароматических кетонов. Раскрыт способ количественного газохроматографического анализа хлорацетофенона в воде, характеризующийся тем, что анализируют экстракт пробы воды в хлористом метилене на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором, а расчет концентрации хлорацетофенона проводят методом внутреннего стандарта, в качестве которого используют 3-нитротолуол.

Настоящее изобретение относится к области иммунологии. Предложены антитело и его антигенсвязывающий фрагмент, способные к специфическому связыванию с PD-L1.

Изобретение относится к медицине, в частности к применению комбинации ионообменных картриджей типа Chromafix HR-XC в Н+-форме и Chromafix 30-PS в НСО3-форме в устройстве для очистки и концентрирования элюата генератора 68Ge/68Ga для синтеза радиофармпрепаратов на основе галлия-68.

Изобретение относится к устройствам для отбора проб почв с целью проведения лабораторных исследований для определения абразивной составляющей. Ручной пробоотборник почвы включает полый цилиндр с радиусом полости R и заостренной нижней кромкой с двумя рукоятями, закрепленными к нему диаметрально, причем на поверхность цилиндра навита и жестко закреплена внешняя спираль с ненулевым шагом, а внутри цилиндра размещена внутренняя спираль радиуса r<R, выполненная жесткой с ненулевым шагом и заостренной в окончании с возможностью соединения с поперечиной, временно закрепленной сверху на полом цилиндре, причем внешняя и внутренняя спирали имеют одинаковое направление закручивания.

Изобретение относится к области медицины, в частности к дерматологии, и предназначено для прогнозирования риска возникновения кожной патологии в виде меланоза или дисхромии, ассоциированной с избыточной контаминацией мышьяком.

Фототермическое интерферометрическое устройство (1) для детектирования молекул в образце, содержащее: интерферометр (4) Фабри-Перо с первым зеркалом (5), вторым зеркалом (6) и первым резонатором (7) для вмещения образца, простирающимся между первым зеркалом (5) и вторым зеркалом (6), при этом зеркала установлены неподвижно, на фиксированном расстоянии друг от друга, зондирующее лазерное устройство с по меньшей мере одним зондирующим лазером (3) для получения первого зондирующего лазерного пучка (8а) и второго зондирующего лазерного пучка (8b), возбуждающий лазер (2) для направления возбуждающего лазерного пучка (2а) через первый резонатор (7) интерферометра (4) Фабри-Перо для возбуждения указанной молекулы в образце, - причем интерферометр (4) Фабри-Перо содержит третье зеркало (39), четвертое зеркало (40) и второй резонатор (41) для вмещения образца, простирающийся между третьим (39) и четвертым (40) зеркалами, - первый (7) и второй (41) резонаторы интерферометра (4) Фабри-Перо расположены таким образом, чтобы первый зондирующий лазерный пучок (8а) пересекался с возбуждающим лазерным пучком (2а) в первом резонаторе (7), а второй зондирующий лазерный пучок (8b) не пересекался с возбуждающим лазерным пучком (2а) во втором резонаторе, фотодетекторный блок (9), содержащий первый фотодетектор (44) для детектирования прошедшего первого зондирующего лазерного пучка (8а), и второй фотодетектор (45) для детектирования прошедшего второго зондирующего лазерного пучка (8b) и вычитающее устройство, предназначенное для вычитания второго сигнала пропускания, соответствующего второму прошедшему зондирующему лазерному пучку, из первого сигнала пропускания, соответствующего первому прошедшему зондирующему лазерному пучку. Технический результат – повышение чувствительности и устойчивости к шуму и внешним воздействиям. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для отбора проб аэрозолей из воздушной среды для последующего физико-химического или микробиологического анализа. Виртуальный импактор, включающий корпус, подложку для фильтра с фильтром, отличается тем, что корпус разделен на входную секцию, среднюю секцию, выходную секцию, входная и выходная секции по соединительному контуру имеют внешнюю резьбу, а средняя секция по соединительным контурам имеет внутреннюю резьбу, образуя резьбовое соединение между секциями; заборный канал входной секции на выходе имеет ускоряющее сопло; средняя секция во внутреннем пространстве со стороны входной секции имеет подложку для фильтра крупных частиц с фильтром, а за подложкой ускоряющее сопло; выходная секция во внутреннем пространстве включает стакан с пространством вокруг его стенок для движения воздуха; в конструкционном пространстве стакана со стороны средней секции в канавках установлена подложка отбойника мелких частиц, которая направлена углублением для фильтра с фильтром мелких частиц в сторону ускоряющего сопла средней секции; стакан на выходном конце сопряжен с сетчатой конструкцией. Технический результат - улучшение технических характеристик устройства для отбора проб аэрозолей и повышение эффективности улавливания аэрозолей и достоверности информации о состоянии контролируемой среды. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх