ITRM970399A1 - Metodo e dispositivo per la realizzazione di un apparecchio automatico analizzatore di polveri - Google Patents

Description

Metodo e dispositivo per la realizzazione di un apparecchio automatico analizzatore di polveri.

Come è noto esistono in commercio numerosi strumenti per la misura delle polveri che si avvalgono di diversi metodi di misurazione.

Il primo metodo messo a punto dai costruttori fu quello del conteggio delle emissioni radioattive delle polveri eccitate da una sorgente Beta. Questo sistema ad oggi ancora in uso presenta alcune complicazioni operative derivanti sia dalla necessità che le sorgenti vengano manipolate da personale abilitato sia dalla necessità di sottoporre il personale di manutenzione a controlli per verificare il dosaggio assorbito nell’esercizio delle loro funzioni. Questo si traduce per l'utilizzatore in maggiori costi di esercizio per cui, per far fronte a questo problema sempre più sentito dai clienti, sono state messe a punto tecniche alternative di misura: quella ponderale e quella infrarosso. Quella ponderale ottiene la misura di peso facendo passare l’aria campionata attraverso una sezione formata da tante tamburelle gravimetriche che attraverso l’impatto delle particelle effettuano una misura di peso.

Questo metodo, molto preciso nella sua definizione di peso, presenta però due difformità sui prescritti di legge, la prima è che la quantità d’aria campionata sia un flusso costante di 16,6 litri minuto e l’altra che il diametro del filtro impattore sia 47 mm, diametro utile 36 mm.

La prima condizione non è attuabile perché un flusso di tale portata starerebbe continuamente le tamburelle gravimetriche, mentre la seconda è conseguenza della prima infatti se il filtro fosse delle dimensioni richieste dalla legge la sensibilità dello strumento non sarebbe più accettabile per effettuare le misure cui è preposto.

Il metodo di misura tramite infrarosso, dovendo correggere tràmite software l’imprecisione della sua misura derivante dall’interferenza che l’infrarosso attua con polveri di dimensioni inferiori a 10 micron, è di per sé intrìnsecamente impreciso ma di contro rispetta sia il flusso che le dimensioni del filtro richieste dalla legge.

Allo stato della tecnica attuale quindi non esiste ad oggi uno strumento che risponda esattamente ai prescritti di legge e nello stesso tempo non presenti i problemi operativi di quello che effettua la misura attraverso l’utilizzo di sorgenti Beta emettitrici.

Oggetto della presente invenzione è uno strumento automatico di misura della quantità di massa delle polveri in aria, che possa essere inserito anche in un rack nelle stazioni automatiche di misura della contaminazione ambientale, e che utilizzi come tecnica per misurare la massa della polvere depositata la comparazione dei segnali elettrici, determinati da un’emissione di luce visibile, effettuando la misura di detti segnali elettrici in modo diretto (Iomis) ovvero senza che passi attraverso il filtro, in modo attenuato ovvero dopo il passaggio della luce attraverso il filtro, ed in un tempo talmente ravvicinato da poter ritenere le due misure dei segnali elettrici come effettuate nello stesso istante.

La presente invenzione parte dal presupposto che le particelle di polvere si depositino randomicamente sul filtro e che, una volta depositate sul filtro, se colpite da luce la fanno retrodiffondere e/o la assorbono.

Pertanto la trasmissione di luce attraverso il filtro è legata alla porzione di area del filtro su cui non si sono ancora depositate particelle di polvere.

Un secondo oggetto della presente invenzione è dimostrare sperimentalmente che in realtà la polvere sul filtro non si deposita randomicamente ma segue una legge probabilistica non casuale cosi da poter miglioare tutte le prestazioni, in termini di sensibilità e precisione di misura, che verranno esposte in seguito.

Da quanto sopra esposto si desume che il peso della polvere depositata è una funzione:

1. del numero di particelle depositate nel tempo t

2. del volume medio delle particelle di polvere

3. del peso specifico medio delle singole particelle di polvere

4. dell’area totale del filtro

5. della sezione media delle particelle di polvere

6. del segnale elettrico determinato dalla intensità di luce diretta 7. del segnale elettrico determinato dall’intensità di luce diffusa in trasparenza attraverso il filtro

La dimostrazione matematica di quanto detto è la seguente; detti: 1. A0 = area totale del filtro

2. AU (t) = area al tempo t (area libera da particelle di polvere) 3. S = sezione media delle particelle di polvere

4. N(t) = numero di particelle di polvere depositate al tempo t 5. R = N/t - rate di deposizione di particelle (considerata costante per il periodo di durata del filtro)

la variazione elementare dell’area al tempo t è data dal numero di particelle (Rdt) depositate nell’intervallo di tempo dt, per la loro sezione (S), per la probabilità che hanno di cadere nell’area libera

separando le variabili si ha:

.

risolvendo l’integrale tra 0 e t si ha:

-In AU (t) calcolato tra A0 e AU(t) = (S / A0) Rt calcolato tra 0 e t

Indicando con:

1. I0 = intensità di luce in ingresso con cui si illumina per effettuare le misure

2. Idrt (t) = segnale elettrico determinato dalla intensità di luce diffusa in trasparenza

3. Iomis = segnale elettrico determinato dalla intensità di luce diretta

4. K = coefficiente di proporzionalità tra la luce in ingresso I0 e la luce attenuata

si può scrivere:

Se si fa in modo (con l’uso di filtri grigi o con diffusore più diaframma) che al tempo t ovvero c si pone nelle condizioni in cui K = Iomis si ha:

Nelle equazioni precedenti non si é tenuto conto della IQ ovvero della intensità della luce in ingresso perché, se le due misure

Idtr)sono eseguite contemporaneamente od in un tempo piccolo entro il quale la I0 può essere considerata costante, il rapporto

indipentente da I0.

Infatti se I0 varia, le due misure variano proporzionalmente ad essa, quindi il loro rapporto ne è indipendente.

Eseguendo il logaritmo naturale si ricava il numero di particelle in funzione del tempo:

Indicando con:

1. W(t) = massa di polvere accumulata al tempo t

2. Vol = volume medio delle particelle di polvere

3. Vw = peso specifico medio delle singole particelle

si ricava la relazione che lega la massa di polvere accumulata alle misure

A dimostrazione della validità della relazione sopra descritta ci si può riferire ai testi di argomento allergologico, medico o vario dai quali si possono facilmente trovare i valori locali di volume medio e peso specifico medio delle particelle di polvere.

Comunque è anche possibile effettuare delle curve di taratura a campo effettuando comparazioni tra le misure effettuate dallo strumento e pesate effettuate in laboratorio.

In particolare da Paoletti L. & al.(1991) Quantitative analysis of airborne breathable particles: a comparison between different techniqes. - Atmospheric Environmental 25B, 237-242 si ricava che nell’area urbana di Roma i valori di Vol, Vw ed S, considerando solo le particelle di dimensioni inferiori a 10 micron, sono:

1. Vol

2. Vw

3. S (assumendo che le particelle siano sferiche)

-Considerando che il filtro da 47 mm in realtà ha un diametro utile d = 36 mm si ottiene:

questa formula calcola il peso in grammi della polvere depositata a partire dalla misura normalizzata della luce trasmessa dal filtro.

Riportiamo due grafici rappresentativi per l’area di Roma di quanto sopra esposto.

Nel primo sono riportati gli andamenti nel tempo della massa della polvere accumulata e dei cm2 di area del filtro ancora disponibili; ricordiamo che le ipotesi sono: area urbana di Roma, polverosità media di 200 microgrammi/m<3 >ed il flusso d’ aria nell’apparecchiatura pari ad 1 m<3>/h.

Nel secondo grafico é riportato l’andamento della W(t) in funzione della misura strumentale, sempre relativamente all’area di Roma.

Paragonando i due grafici si vede che nell’arco delle 24 ore la massa accumulata é circa 5 mg e che la W(t) fino a questi livelli é praticamente inversamente proporzionale alla luce trasmessa.

La sensibilità dello strumento dipende dal flusso di aria attraverso il filtro, dall’area del filtro, dal tempo di integrazione della misura, dal numero di BIT con cui si effettua la conversione e dalla massa di polvere accumulata che, a sua volta, dipende dalla polverosità dell’ambiente.

Rielaborando il grafico, che riportiamo di seguito, di

funzione della trasparenza del filtro (analogo a quello precedente ma con una amplificazione sull’asse delle y per migliorarne la lettura), per tre valori del diametro del filtro 36 mm, 25 mm, 18 mm cui corrispondono le tre aree di filtro si può calcolare la sensibilità come derivata in ciascun punto della curva. Dalla comparazione delle 3 curve si vede che tanto più é piccola l’area del filtro tanto più lo strumento é sensibile, ma ricordando che, come già detto, a Roma nell’arco della giornata si accumulano circa 5 mg di polvere si può notare che tanto più piccola é la superficie del filtro tanto più si arriva in zone della curva di elevata non linearità.

In base a quanto sopra esposto si sono ricavate le seguenti indicazioni : 1. é sconsigliabile utilizzare filtri troppo piccoli in quanto la saturazione del filtro porta ad una perdita di carico della pompa e quindi della costanza del flusso d’aria, ovvero si raggiungono zone dove peggiora la sensibilità ed aumenta l’errore sulla precisione della misura

2. la sensibilità potrebbe migliorare, rispetto a quella stimata di 1,5 μg / m<3 >per ora, qualora, sperimentalmente, risultasse che la probabilità che le particelle si depositino in zone bianche del filtro sia maggiore di quella che si depositino in zone già oscurate

AI fine quindi di poter calcolare la sensibilità, come derivata puntuale delle curve di n funzione della trasparenza del filtro, si riporta per chiarezza l’equazione che definisce la massa di polvere accumulata sul filtro in funzione del tempo

riscrivendola avendo detto per semplicità che:

l. a = costante che rappresenta il valore

<x >

La W assume la forma di:

e differenziando si ottiene:

indicando con:

1. δx = Step di conversione

2. δW = Variazione di W corrispondente ad uno step

3. V = Flusso d’aria

4. T = Tempo d’intergrazione

5. s = sensibilità

si può scrivere:

considerando una conversione tipo a

esplicitando la costante per l’area urbana di Roma si ha:

Tra parentesi quadre sono state indicate le unità di misura da usare per i dati.

Supponendo di usare un filtro per non più di 24 ore e che il flusso resti sempre costante con valore pari ad 1 m<3 >/ h ( = 16,67 litri / minuto) si ottengono i valori dì sensibilità riportati in tabella.

Quanto sopra esposto rappresenta l’andamento normale delle curve di sensibilità considerando randomico il modo con il quale le particelle di polvere si depositano sul filtro; in realtà quello che ci si aspetta é che la probabilità che le particelle si depositino in zone bianche del filtro sia maggiore di quella che si depositino in zone già oscurate.

L’osservazione esposta dovrebbe produrre, qualora verificata sperimentalmente, un appiattimento delle pendenze delle curve in figura, ovvero dovrebbe migliorare la sensibilità dello strumento.

Altro parametro rilevabile solo sperimentalmente é la precisione di misura.

In funzione delle precisioni rilevate sperimentalmente e della veridicità dell’osservazione precedente sulla non randomicità della deposizione della polvere si sceglierà il fattore di conversione ottimale (12, 16, 24, 32 bit) per ottimizzare non solo la sensibilità ma anche la precisione della misura dello strumento.

La realizzazione meccanica di quanto descritto matematicamente la si ottiene realizzando nel cilindro d’aspirazione della testa di misura, che è annerito ed a tenuta, delle trasparenze.

In tal maniera un fascio di luce esterno potrà:

1. illuminare completamente il filtro per poi cadere su di un rilevatore che la trasforma in segnale elettrico.

2. con un gioco di specchi cadere direttamente su di un rilevatore che la trasforma in segnale elettrico.

Tanto più accuratamente all’interposizione del filtro bianco si effettuerà la calibrazione dei due segnali elettrici, (nel senso di rendere i due segnali elettrici quanto più possibile identici), interponendo o un diaframma od filtro grigio per attenuare la luce diretta, tanto più ampio sarà il range di conversione e quindi maggiore sarà la sensibilità dello strumento.

Se inoltre le due misure elettriche si effettuano in tempi talmente vicini da poter ritenere identico l’istante della misura, il rapporto

tra la misura del segnale elettrico generato dalla luce che attraversa il filtro e quello diretto, é indipendente dalla luce di ingresso I0-La taratura sopra descritta viene effettuata in funzione del tipo di filtro utilizzato, pertanto tale taratura si dovrà eseguire nuovamente qualora si cambi tipo di filtro.

Lo strumento è inoltre dotato di linea di prelievo termostatata che opera con teste di prelievo che effettuano tagli granulometrici diversi (es. a 10 micron o a 2,5 micron), ovvero che lasciano passare solo particelle di polvere di dimensioni inferiori a quelle di taglio.

La linea finisce, in modo lineare, direttamente su di un filtro di diametro 47 mm e di diametro utile di 36 mm.

La pompa di aspirazione è posta all’esterno dello strumento per non creare interferenze elettriche nelle misure.

Una valvola motorizzata, regolata da un sensore di flusso, consente di mantenere costante la portata a 16,6 litri per minuto.

Tutta la meccanica di stoccaggio e movimentazione filtri nonché tutta l’elettronica di controllo sono montate su slitte che consentono l’intervento manutentivo senza richiedere, come avviene in qualunque altro strumento oggi esistente per la misura della polvere, di smontare la linea di prelievo per poter estrarre l’apparecchio dal rack.

E’ possibile montare una seconda testa di misura per effettuare sia misure ritardate, ovvero fuori linea, di filtri già usati che misure diverse dalla massa sulla polvere campionata, un esempio è misurare la radioattività delle polveri per poter effettuare con un solo strumento anche il calcolo previsionale della stabilità dell’aria.

Lo strumento è poi pensato per poter essere facilmente personalizzato su richiesta del cliente, es. inserire una tastiera o una stampante, collegarlo direttamente ad un computer esterno o ad un visore etc. Tutte le parti meccaniche più importanti sono state messe sotto check test attuando così una diagnostica puntuale sui guasti; tale diagnostica è anche rémotizzabile per meglio organizzare il servizio di assistenza manutentiva.

Di seguito si riporta una sintesi delle principali caratteristiche tecniche dell’invenzione.

1. Caratteristiche dello strumento base

• montaggio rack

• accessibilità interna allo strumento, per interventi manutentivi, indipendente dalla linea di prelievo

• possibilità di cambiamento dei filtri di misura anche durante il funzionamento

• numero minimo di filtri 40, estendibil fino a 160

• capacità di autodiagnosi

• tecnica di misura “luce visibile intercalibrata”

• capacità di misura in linea

• minima attività rilevabile 1,5 microgrammi dopo un’ora di aspirazione

• testa di prelievo dei campioni approvata EPA PM10, PM2,5

• uscite per il collegamento ad una tastiera per interventi manutentivi ed al data legger

• sezione pneumatica separata e regolata per garantire un flusso interno costante

2. Caratteristiche opzionali

• tastiera esterna per manutenzione

• seconda testa di misura per misura ritardata su filtro diverso da quello in linea

• possibilità di eseguire la misura ritardata sia con una seconda testa di misura a “luce visibile intercalibrata” sia con una tecnica spetroscopica con rivelatore a scintillazione ; con questa tecnica è possibile ricavare ,con misura diretta gli emettitori naturali (radon 222) osservando nella misura il decadimento dei figli del Radon • estensione modulare, modulo 40, del carosello portafiltri fino ad un massimo di 160 filtri

• motorizzazione con motore passo passo, per la taratura dei segnali elettricio Iomis ed Idtr (0) finalizzata al calcolo del peso del filtro bianco.

Verrà ora descritta una realizzazione preferita dell’apparecchio automatico analizzatore di polveri realizzato secondo i principi di cui alla presente invenzione con riferimento ai disegni allegati in cui :

La figura 1 mostra lo schema generale dello strumento

La figura 2 mostra un particolare della testa di misura

La figura 3 mostra un particolare della pinza speciale che manipola i filtri

La figura 3a mostra la pinza di cui alla fig.3 in posizione di riposo La figura 3b mostra la pinza di cui alla fig3 in posizione estratta La figura 3c mostra la pinza di cui alla fig.3 in posizione di aggancio del filtro

La figura 3d mostra la pinza in posizione di riposo con filtro catturato Dalla rappresentazione in pianta dello strumento, come appare nella Figura 1, risultano evidenti le tre sezioni in cui è virtualmente diviso Io strumento:

1. nella sezione di sinistra vengono allocati, su guide scorrevoli, i cestelli porta filtri, questa sezione ha una sua apertura sul fronte dello strumento, come appare dal prospetto di Figura 1, rendendo possibile l’accesso ai filtri, per la loro sostituzione od altre operazioni, anche durante l’esecuzione di una misura senza che questa debba essere fermata per consentire le operazioni di manutenzione di questa sezione

2. nella sezione dì destra viene allocata, su guide scorrevoli, tutta l’elettronica di controllo e gestione dello strumento, questa sezione ha una sua apertura sul fronte dello strumento, come appare dal prospetto di Figura 1, rendendo possibile l’accesso alle schede dell’ elettronica per la loro sostituzione o per altre operazioni di manutenzione. In qualsiasi altro strumento di misura delle polveri è necessario smontare la linea di prelievo dalla testa di misura, per consentire allo strumento di essere estratto con le guide del rack, per poter effettuare le operazioni di manutenzione. Si ritiene pertanto che questa particolare disposizione dell’elettronica, in considerazione anche del fatto che Io strumento è dotato di autodiagnostica anche remotizzabile, sia altamente qualificante e degna di menzione in quanto consentendo grandi risparmi di tempo per il personale tecnico manutentivo consente anche notevoli risparmi economici alla azienda esercente la manutenzione.

3. nella sezione centrale viene allocata tutta la meccanica di movimentazione e misura, anche in questo caso si può apprezzare l’innovatività e la semplicità della soluzione meccanica in rapporto alla complessità delle operazioni che è chiamata ad eseguire. Infatti il sistema biasse di trasporto dei filtri è in realtà un piccolo robot meccanico che tramite movimenti verticali ed orizzontali, con

Γ utilizzo della speciale pinza manipolatrice è in grado di:

• prendere un ben preciso filtro dei 160 disponibili, come da richiesta dell’operatore, e porlo sotto la testa principale di misura per la misura in linea o sotto la testa opzionale di misura per la misura ritardata (differita nel tempo)

• sostituire a fine misura il filtro in uso con uno nuovo, tenendo memoria sia di dove ripone il filtro usato che da dove deve prendere i filtri ancora bianchi. Si fa presente che dopo diversi giorni di funzionamento nei quali oltre ai cambi filtri per ultimazione misura si sono effettuate anche misure ritardate non necessariamente esisterà più una ben precisa divisione tra la zona filtri usati e quella filtri bianchi.

• operare sia durante una misura in linea, per portare un filtro verso la testa di misura ritardata, che durante una misura ritardata, per portare un filtro sotto la testa di misura, che durante l’esecuzione contemporanea delle stesse per effettuare una riorganizzazione dello stoccaggio filtri.

Nella Figura 1 sono visibili le parti essenziali componenti lo strumento: 1. Testa di misura

2. Cestello stoccaggio filtri

3. Pinza manipolatrice

4. Sistema biasse di trasporto dei filtri

5. Seconda testa di misura (opzionale)

6. Elettronica

7. Pannello di controllo (opzionale)

8. Stampante (opzionale)

I precedenti punti 7 ed 8 sono ritenuti opzionali in quanto se lo strumento viene inserito in una rete di controllo ambientale lo strumento sarà gestito localmente da un Data Legger e remotamente da un Computer di gestione, pertanto tutte le funzioni attivabili dal pannello di controllo o dalla stampante sono realizzate dai servizi di rete.

Negli interventi manutentivi sempre per strumenti inseriti in reti di monitoraggio ambientale è più conveniente dotare il personale di manutenzione di un pannello di controllo ed utilizzare, laddove esista, la stampante della cabina.

Il punto 5 evidenzia la possibilità di installare una seconda testa di misura per effettuare sia misure ritardate, ovvero fuori linea, di filtri già usati che misure diverse dalla massa sulla polvere campionata, un esempio è misurare la radioattività delle polveri per poter effettuare con un solo strumento anche il calcolo previsionale della stabilità dell’aria.

Ritenendo quindi che i precedenti punti 5, 7 ed 8, qualora non presenti, nello strumento base, non pregiudichino il corretto funzionamento dello stesso si sono posti opzionali e pertanto verranno inseriti o meno in funzione delle specifiche esigenze del cliente.

Nella Figura 2 viene rappresentata la testa di misura e dal disegno sono visibili i seguenti particolari:

1. Ingresso aria da campionare proveniente dalla testa di prelievo PM10, PM2,5

2. Illuminatore

3. Diffusore per linea diretta

4. Specchi di rinvio luce diretta

5. Filtro

6. Dispositivo di tenuta del filtro

7. Finestre

8. Disco rotante

9. Motore

10.Sensori di posizione

11. Sensore di luce

12.Contenitore ermetico

13.Diaframma di regolazione luminosa

Come già descritto la misura viene effettuata attraverso la comparazione dei segnali elettrici, determinati da un'emissione di luce visibile, effettuando la misura di detti segnali elettrici in modo diretto, ovvero senza che passi attraverso il filtro, ed attenuato, ovvero dopo il passaggio della luce attraverso il filtro.

Con riferimento alla figura 2 si vede che ciò è realizzato misurando, in 11, i segnali elettrici generati dal fascio di luce visibile prodotto da 2 una volta in modo diretto, ovvero attraverso le riflessioni di luce prodotte dagli specchi 4, ed un’altra in modo attenuato, ovvero dopo il passaggio per il filtro e la riflessione prodotta da 8.

Il disco rotante infatti è composto da zone trasparenti, che servono a far passare la luce diretta proveniente da 4, e zone riflettenti, ovvero che servono a far cadere su 11 la luce attenuata dal passaggio attraverso il filtro.

Se il disco girerà ad una velocità tale da poter considerare che le due misure dei segnali elettrici, diretta (Iomis) ed attenuata (Ιd), effettuate da 11 siano riferibili alla stessa emissione di luce 2 (I0) si può affermare che durante la misura I0 rimane costante e che il rapporto Ιd (t) / Iomis è indipendente da I0 in quanto se I0 (t) varia, proporzionalmente ad esso, variano le due misure Ιd (t) e Iomis.

Il sensore di posizione 10 è una fotocellula che legge dei fori posti sul bordo del disco rotante 8 consentendo ad 11 di sapere se sta misurando Iomis <o >Ιd

Tra i due specchi 4 in funzione della trasparenza dei filtri usati, quando sono bianchi, si inserisce un diaframma, opzionalmente motorizzabile con motore passo passo , in modo da ridurre la luce proveniente da 2 e diretta ad 11 (13).

Tale diaframma dovrà essere tale da far si che all’istante T = 0 la Ιd (0) sia uguale alla Iomis in questo modo si ottiene la massima dinamica delle misure, perché partendo da due valori uguali uno rimarrà inalterato e l’altro si attenuerà con lo sporcarsi del filtro.

Il dispositivo di tenuta del filtro 6 è motorizzato e si abbassa e si alza automaticamente ogni qual volta si sia inserito un filtro da misurare o si debba levare.

Da quanto sopra descritto appare chiaro che lo strumento è in grado di eseguire le misure in linea fornendo una curva peso in funzione del tempo.

Ovvero è possibile in qualunque istante sapere il valóre della massa di polvere depositata in quello stesso istante, in intervalli di tempo o dall’inizio del campionamento.

Nella Figura 3 è rappresentata la “pinza speciale”, ovvero la parte più importante del robot meccanico di movimentazione dei filtri.

Come può vedersi dalla figura 3 la caratteristica di questa “pinza speciale è di riuscire attraverso un unico comando motorizzato ad eseguire i due movimenti necessari per prendere e rilasciare un filtro. Tale “pinza speciale” è formata dal disco “a” che portato in rotazione dal motore “b” trascina attraverso il perno “c”, impegnato in un’apposita asola, il pattino “d”.

Tale asola è disegnata in maniera tale da portare in movimento il pattino “d” durante la prima ed ultima fase di rotazione del perno “c”, mentre durante la fase intermedia (caratterizzata dalla zona in cui l’asola è di forma circolare) il pattino si arresta e viene attivata la camma “c” che allarga o chiude le pinze in funzione del verso di rotazione.

Due appositi fine corsa ottici comandano l’arresto e segnalano la posizione della “pinza speciale”.

Nelle Figure 3a, 3b, 3c e 3d sono raffigurate le quattro posizioni che la “pinza speciale” assume.

In una soluzione alternativa a quella descritta ,lo specchio di rinvio della luce diretta 4, il disco rotante 8 il motore 9 ed il sensore di posizione 10 possono essere sostituiti da due sensori di luce 11 posizionati uno al posto del disco rotante 8 e l’altro al posto dello specchio di rinvio luce diretta 4, supportati con una opportuna scheda elettronica.

A quanto fino ad ora descritto ed illustrato potranno essere apportate tutte le modifiche dettate dalla attuazione pratica e dai tecnici del ramo senza esulare dall’ambito dell’invenzione quale appare dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI Metodo e dispositivo per la realizzazione di una apparecchio automatico analizzatore di polveri in aria, che possa essere inserito anche in un rack nelle stazioni automatiche di misura della contaminazione ambientale, caratterizzato dal fatto che utilizzi come tecnica per misurare la massa della polvere depositata la comparazione dei segnali elettrici, determinati da un’emissione di luce visibile, effettuando la misura di detti segnali elettrici in modo diretto (Iomis), ovvero senza che passi attraverso un filtro, in modo attenuato (Ιd (t)) ovvero dopo il passaggio della luce attraverso un filtro, ed in un tempo talmente ravvicinato da poter ritenere le due misure dei segnali elettrici come effettuate nello stesso istante.
2. 2. Metodo e dispositivo secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che lo strumento è essenzialmente composto da : Una testa di misura ;un cestello stoccaggio filtri ; una pinza manipolatrice ;un sistema biasse di trasporto dei filtri ; una seconda testa di misura ; elettronica
3. 3. Metodo e dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti in cui la testa di misura è costituita da : un ingresso aria da campionare proveniente dalla testa di prelievo PM10, PM2,5 ; un illuminatore ;un diffusore per linea diretta ;specchi di rinvio luce diretta ;flltro dispositivo di tenuta del filtro ;finestre ; disco rotante ;motore ;sensori di posizione ;sensore di luce ;contenitore ermetico diaframma di regolazione luminosa
4. 4.Metodo e dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che nel cilindro d’aspirazione, che è annerito ed a tenuta, sono realizzate delle trasparenze così che il fascio di luce esterno potrà: illuminare completamente il filtro per poi cadere su di un rilevatore che la trasforma in segnale elettrico ;con un gioco di specchi cadere direttamente su di un rilevatore che la trasforma in segnale elettrico ; tanto più accuratamente all’interposizione del filtro bianco si effettuerà la calibrazione dei due segnali elettrici, (nel senso di rendere i due segnali elettrici quanto più possibile identici), interponendo o un diaframma od filtro grigio per attenuare la luce diretta, tanto più ampio sarà il range di conversione e quindi maggiore sarà la sensibilità dello strumento ; le due misure elettriche saranno effettuate in tempi talmente vicini da poter ritenere identico l’istante della misura, il rapporto ( Ιd / Iomis ), tra la misura del segnale elettrico generato dalla luce che attraversa il filtro e quello diretto, é indipendente dalla luce di ingresso I0.
5. 5.Metodo e dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che lo strumento è dotato di linea di prelievo termostatata che opera con teste di prelievo che effettuano tagli granulometrici diversi (es. a 10 micron o a 2,5 micron), ovvero che lasciano passare solo particelle di polvere di dimensioni inferiori a quelle di taglio detta linea finendo, in modo lineare, direttamente su di un filtro di diametro 47 mm e di diametro utile di 36 mm.
6. 6. Metodo e dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti in cui la pompa di aspirazione è posta all’esterno dello strumento per non creare interferenze elettriche nelle misure.
7. 7.Metodo e dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti in cui una valvola motorizzata, regolata da un sensore di flusso, consente di mantenere costante la portata a 16,6 litri per minuto.
8. 8.Metodo e dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti in cui la meccanica di stoccaggio e movimentazione filtri nonché tutta l’elettronica di controllo sono montate su slitte che consentono l’intervento manutentivo senza richiedere di smontare la linea di prelievo per poter estrarre l’apparecchio da rack.
9. 9. Metodo e dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti in cui è possibile montare una seconda testa di misura per effettuare sia misure ritardate, ovvero fuori linea, di filtri già usati che misure diverse dalla massa sulla polvere campionata, quali misurare la radioattività delle polveri per poter effettuare con un solo strumento anche il calcolo previsionale della stabilità dell’aria attraverso la misura χ.
10. 10.Metodo e dispostivo secondo le rivendicazione precedenti caratterizzato dal fatto che nella sezione centrale del dispositivo viene allocata tutta la meccanica di movimentazione e misura, caratterizzato dal fatto che il sistema biasse di trasporto dei filtri è un piccolo robot meccanico che tramite movimenti verticali ed orizzontali, con l’utiliz1o della speciale pinza manipolatrice è in grado di: prendere un ben preciso filtro dei 160 disponibili, come da richiesta dell’operatore, e porlo sotto la testa principale di misura per la misura in linea o sotto la testa opzionale di misura per la misura ritardata (differita nel tempo) costituire a fine misura il filtro in uso con uno nuovo, tenendo memoria sia di dove ripone il filtro usato che da dove deve prendere i filtri ancora bianchi ; operare sia durante una misura in linea, per portare un filtro verso la testa di misura ritardata, che durante una misura ritardata, per portare un filtro sotto la testa di misura, che durante l’esecuzione contemporanea delle stesse per effettuare una riorganizzazione dello stoccaggio filtri.