RU2299414C1 - Personal sampler - Google Patents

Personal sampler Download PDF

Info

Publication number
RU2299414C1
RU2299414C1 RU2005131389/12A RU2005131389A RU2299414C1 RU 2299414 C1 RU2299414 C1 RU 2299414C1 RU 2005131389/12 A RU2005131389/12 A RU 2005131389/12A RU 2005131389 A RU2005131389 A RU 2005131389A RU 2299414 C1 RU2299414 C1 RU 2299414C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cyclone
ejector
cartridge
intake pipe
sampler
Prior art date
Application number
RU2005131389/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Данилович Толчинский (RU)
Александр Данилович Толчинский
Владимир Иванович Сигаев (RU)
Владимир Иванович Сигаев
Геннадий Иванович Сигаев (RU)
Геннадий Иванович Сигаев
Константин Гаврилович Соловьев (RU)
Константин Гаврилович Соловьев
Роман Владимирович Боровик (RU)
Роман Владимирович Боровик
дищев Николай Романович Д (RU)
Николай Романович Дядищев
Алексей Антонович Мажинский (RU)
Алексей Антонович Мажинский
Александр Николаевич Варфоломеев (RU)
Александр Николаевич Варфоломеев
Сунг Ченг ЮНГ (US)
Сунг Ченг ЮНГ
Тревор БРАЗЕЛ (US)
Тревор БРАЗЕЛ
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение науки "Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов" Федерального медико-биологического агентства (ФГУН НИЦ ТБП ФМБА России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение науки "Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов" Федерального медико-биологического агентства (ФГУН НИЦ ТБП ФМБА России) filed Critical Федеральное государственное учреждение науки "Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов" Федерального медико-биологического агентства (ФГУН НИЦ ТБП ФМБА России)
Priority to RU2005131389/12A priority Critical patent/RU2299414C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2299414C1 publication Critical patent/RU2299414C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to personal samplers for definition concentrations of harmful pollutions may be present in ambient air particularly for sampling aerosols and may be used in microbiological, food, Chemical industries, in medicine and agriculture.
SUBSTANCE: the personal sampler has a body with an output sleeve for connecting with an external vacuum pump and an intake socket. The sampler has a cylindrical vortex chamber with tangentially put into it the intake socket, a cyclone fulfilled in the shape of a truncated cone and connected with its larger foundation with the vortex chamber, a replacement cartridge with sorption liquid, a ring knockout drum covering externally the cyclone in the zone of its smaller foundation, a collector of drops fulfilled in the shape of a cup-shaped capacity directed with its open side to the cyclone and located between the cyclone and the cartridge in the zone of the knockout drum. An ejector sprayer of the intake socket is placed in the inner channel. The inner channel of the intake socket is fulfilled stepped with a larger diameter from the side of its output cut. The muzzle of the ejector sprayer is located in the zone of stepped changing of the diameter of the inner channel of the intake socket from the side of its output cut. The cartridge is connected with a drain tube with the collector of drops and the ejector tube with the ejector sprayer. The sampler has small dimensions and weight.
EFFECT: allows effective catching of aerosols.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к персональным приборам для определения концентрации вредных загрязнений, которые могут присутствовать в окружающем воздухе, в частности, к персональным устройствам для отбора проб аэрозолей и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической промышленности, а также в медицине и сельском хозяйстве.The invention relates to personal devices for determining the concentration of harmful contaminants that may be present in ambient air, in particular to personal devices for sampling aerosols and can be used in the microbiological, food, chemical industry, as well as in medicine and agriculture.

Персональные пробоотборники предназначены для оценки дозы респирабельных фракций аэрозоля, вдыхаемого исследователем из окружающей среды. Помимо требований высокой эффективности улавливания такие приборы должны обладать малыми геометрическими размерами, весом и, самое главное, небольшим энергопотреблением, так как все снаряжение, обеспечивающее работу прибора, переносится непосредственно исполнителем. Обычное аспирационное потребление воздуха для персональных пробоотборников составляет 4-10 литров в минуту.Personal samplers are designed to evaluate the dose of respirable aerosol fractions inhaled by the researcher from the environment. In addition to the requirements of high capture efficiency, such devices must have small geometric dimensions, weight and, most importantly, low power consumption, since all equipment that ensures the operation of the device is transferred directly by the contractor. Typical suction air consumption for personal samplers is 4-10 liters per minute.

Многочисленные исследования биоаэрозолей с использованием различных пробоотборников показали, что жидкостные сорбционные приборы обладают рядом преимуществ перед другими, т.к. обеспечивают высокую эффективность улавливания аэрозольных частиц респирабельной фракции и позволяют создавать благоприятные условия для сохранения специфических биологических свойств микроорганизмов при отборе проб.Numerous studies of bioaerosols using various samplers have shown that liquid sorption devices have several advantages over others, because they provide high efficiency of collecting aerosol particles of the respirable fraction and allow creating favorable conditions for preserving the specific biological properties of microorganisms during sampling.

Улавливание аэрозольных частиц в этих устройствах происходит на поверхности жидкостной пленки, образующейся либо за счет раскручивания жидкости на внутренней поверхности циклона входным тангенциальным потоком воздуха, либо за счет вращения с высокой скоростью чаши с сорбирующей жидкостью.The capture of aerosol particles in these devices occurs on the surface of a liquid film, which is formed either due to the unwinding of the liquid on the inner surface of the cyclone by the input tangential air flow, or due to the rotation of the bowl with the sorbing liquid at high speed.

По первому из указанных принципов работает, например, пробоотборник прибора Smart Air Sampler System SASS 200plus фирмы RESEARCH INTERNATIONAL (httr://www.resrchintl.com/pdf/SASS 2000-specs-061405.pdf). Данный пробоотборник содержит корпус с заборным патрубком и выходным штуцером, к которому присоединен центробежный вентилятор постоянного тока для прокачки воздуха через устройство. В корпусе расположены: цилиндрическая вихревая камера с тангенциально введенным в нее заборным патрубком, цилиндрический циклон, основание которого соединено с верхней частью вихревой камеры, кольцевой каплесборник, размещенный в верхней части циклона, распылитель сорбирующей жидкости, сливную трубку для подачи жидкости из каплесборника в распылитель и трубку слива пробы. При работе прибора осуществляется двухступенчатый процесс улавливания аэрозольных частиц в пробоотборнике. Первый основан на взаимодействии двух встречных аэрозольных потоков: входного исследуемого аэродисперсного потока и жидкостного крупнодисперсного потока, создающегося распылителем в вихревой камере. При этом происходит ударное осаждение частиц из первого потока на капельки жидкости второго потока. Второй процесс осаждения осуществляется за счет центробежных сил из вращающегося воздушного потока на рециркулирующую жидкостную пленку на стенке цилиндрического циклона. Для повышения интенсивности осаждения аэрозольных частиц в циклоне его диаметр выполнен меньшим диаметра вихревой камеры.According to the first of these principles, for example, the sampler of the Smart Air Sampler System SASS 200 plus device from RESEARCH INTERNATIONAL (httr: //www.resrchintl.com/pdf/SASS 2000-specs-061405.pdf) works. This sampler contains a housing with an intake pipe and an outlet fitting to which a DC centrifugal fan is connected to pump air through the device. The housing contains: a cylindrical vortex chamber with a suction nozzle tangentially inserted into it, a cylindrical cyclone whose base is connected to the upper part of the vortex chamber, an annular droplet collector located in the upper part of the cyclone, a sorbing liquid atomizer, a drain pipe for supplying liquid from the droplet collector to the atomizer and sample discharge tube. During operation of the device, a two-stage process for collecting aerosol particles in a sampler is carried out. The first is based on the interaction of two oncoming aerosol flows: the inlet aerodisperse stream under study and the coarse liquid stream created by the atomizer in the vortex chamber. When this occurs, the shock deposition of particles from the first stream onto droplets of liquid of the second stream. The second deposition process is carried out by centrifugal forces from the rotating air stream to the recirculating liquid film on the wall of the cylindrical cyclone. To increase the intensity of deposition of aerosol particles in a cyclone, its diameter is made smaller than the diameter of the vortex chamber.

Однако данный пробоотборник, обеспечивая высокую эффективность улавливания аэрозольных частиц респирабельной фракции и позволяя создавать благоприятные условия для сохранения специфических биологических свойств микроорганизмов при отборе проб, не приспособлен для использования его в качестве персонального пробоотборника, поскольку требует значительных расходов воздуха для обеспечения подъема жидкостной пленки в каплесборник, находящийся в верхней части вертикально расположенного циклона, т.е. обладает значительными габаритами и весом.However, this sampler, providing high efficiency of trapping aerosol particles of the respirable fraction and allowing creating favorable conditions for preserving the specific biological properties of microorganisms during sampling, is not suitable for use as a personal sampler, since it requires significant air consumption to ensure the lifting of the liquid film into the droplet collector, located at the top of a vertically located cyclone, i.e. It has significant dimensions and weight.

По принципу вращения чаши с сорбирующей жидкостью работает персональный пробоотборник CIP 10-М (http://www.arelco.fr/ARELCO/PDF/CIP 10 MF.pdf). Однако такой тип пробоотборников требует наличия высокоскоростного привода вращения чаши (7000 об/мин), а кроме того, по сравнению с указанным выше пробоотборником SASS 2000plus обладает меньшей эффективностью улавливания аэрозольных частиц респирабельной фракции.According to the principle of rotation of the bowl with the sorbing liquid, the CIP 10-M personal sampler (http://www.arelco.fr/ARELCO/PDF/CIP 10 MF.pdf) works. However, this type of sampler requires a high-speed bowl rotation drive (7000 rpm), and in addition, compared with the SASS 2000 plus sampler indicated above, it has a lower efficiency of collecting aerosol particles of the respirable fraction.

Анализ видов современных персональных пробоотборников показывает, что в основном используются различные модификации фильтров, реже применяются импакторы, импинджеры и т.д., использующие "сухие" способы улавливания аэрозоля.An analysis of the types of modern personal samplers shows that various filter modifications are mainly used, less commonly impactors, impingers, etc., using “dry” methods for collecting aerosol.

К таким пробоотборникам относится, например, персональный циклонный пробоотборник для аэрозолей по патенту US 4941899, который содержит корпус с выходным штуцером для подключения внешнего вакуумного насоса и заборным патрубком и размещенные в корпусе цилиндрическую вихревую камеру с тангенциально введенным в нее заборным патрубком и циклон, выполненный в форме усеченного конуса и соединенный большим основанием с вихревой камерой. Циклон образует первую ступень пробоотборника, предназначенную для отделения частиц аэрозоля размером свыше 10 микронов и сбора их в легко заменяемую чашку. На выходе из вихревой камеры имеется вторая ступень пробоотборника, выполненная в виде легко заменяемого фильтра для сбора частиц аэрозоля, размером до 0,8 микронов.Such samplers include, for example, a personal cyclone aerosol sampler according to US Pat. No. 4,941,899, which comprises a housing with an outlet fitting for connecting an external vacuum pump and a suction pipe and a cylindrical vortex chamber placed in the housing with a suction pipe tangentially inserted into it and a cyclone made in the shape of a truncated cone and connected by a large base with a vortex chamber. The cyclone forms the first stage of the sampler, designed to separate aerosol particles larger than 10 microns in size and collect them into an easily replaceable cup. At the exit of the vortex chamber there is a second stage of the sampler, made in the form of an easily replaceable filter for collecting aerosol particles up to 0.8 microns in size.

Задачей настоящего изобретения является создание пробоотборника, сочетающего в себе как малые габариты и вес, так и действующего по принципу жидкостных сорбционных приборов циклонного типа.The present invention is the creation of a sampler that combines both small dimensions and weight, and acting on the principle of liquid sorption devices of the cyclone type.

Указанная задача решена за счет того, что персональный пробоотборник содержит корпус с выходным штуцером для подключения внешнего вакуумного насоса и заборным патрубком, цилиндрическую вихревую камеру с тангенциально введенным в нее заборным патрубком, циклон, выполненный в форме усеченного конуса и соединенный большим основанием с вихревой камерой, сменяемый картридж с сорбирующей жидкостью, кольцевой каплеотбойник, охватывающий снаружи циклон в зоне его меньшего основания, каплесборник, выполненный в виде чашеобразной емкости, открытой стороной направленной к циклону и расположенной между циклоном и картриджем в зоне каплеотбойника, и эжекторный распылитель, размещенный во внутреннем канале заборного патрубка, причем внутренний канал заборного патрубка выполнен ступенчатым с большим диаметром со стороны его выходного среза, а сопло эжекторного распылителя расположено в зоне ступенчатого изменения диаметра внутреннего канала заборного патрубка со стороны его выходного среза, при этом картридж связан сливной трубкой с каплесборником и эжекторной трубкой с эжекторным распылителем.This problem is solved due to the fact that the personal sampler contains a housing with an outlet fitting for connecting an external vacuum pump and a suction pipe, a cylindrical vortex chamber with a suction pipe tangentially inserted into it, a cyclone made in the shape of a truncated cone and connected to a vortex chamber by a large base, replaceable cartridge with sorbing liquid, an annular droplet eliminator, covering the outside of the cyclone in the area of its smaller base, droplet collector made in the form of a cup-shaped container, open the ejected side directed to the cyclone and located between the cyclone and the cartridge in the area of the drop collector, and an ejector spray located in the internal channel of the intake pipe, the internal channel of the intake pipe made in steps with a large diameter from the side of its outlet cut, and the nozzle of the ejector spray is located in the area of the stepped changes in the diameter of the internal channel of the intake pipe from the side of its output cut, while the cartridge is connected by a drain pipe to a drip collector and an ejector tube with spray gun.

Сопло эжектора выполнено в виде отверстия в стенке заборного патрубка и расположено так, что геометрический центр отверстия сопла эжектора находится на расстоянии радиуса этого отверстия от плоскости, образующей ступеньку во внутреннем канале заборного патрубка.The ejector nozzle is made in the form of a hole in the wall of the intake pipe and is located so that the geometric center of the hole of the ejector nozzle is located at a distance of the radius of this hole from the plane forming a step in the inner channel of the intake pipe.

Кроме того, картридж закреплен в корпусе посредством быстроразъемного соединения.In addition, the cartridge is secured to the housing via a quick coupler.

Выполнение циклона в форме усеченного конуса позволяет при движении вихревого воздушного потока вдоль оси циклона повысить тангенциальную составляющую его скорости за счет сужения текущего диаметра циклона. Кроме того, такая конструкция позволяет увеличить число оборотов воздушного вихря и жидкостной пленки внутри прибора и, следовательно, улучшить процесс улавливания аэрозольных частиц. Кроме того, наличие ступеньки во внутреннем канале заборного патрубка и расположение сопла эжектора на участке канала заборного патрубка с большим диаметром в зоне ступенчатого изменения его диаметра приводит к тому, что в этой области создается разрежение, приводящее к засасыванию жидкости из резервуара в заборный патрубок через отверстие сопла эжектора. Такое построение эжектора не увеличивает аэродинамическое сопротивление канала заборного патрубка. При этом под действием поперечных сил входного воздушного потока происходит диспергирование засасываемой жидкостной струи, следовательно, в районе выходного среза заборного патрубка происходит взаимодействие двух набегающих аэрозольных потоков, при котором осуществляется импакция аэрозольных частиц из входного воздушного потока на поверхность жидкокапельного аэрозоля. Это улучшает общую эффективность улавливания аэрозольных частиц в пробоотборнике, так как этот процесс начинается непосредственно в области выходного среза заборного патрубка. При этом горизонтальное расположение циклона примерно на треть сокращает необходимый расход воздуха при сохранении таких параметров, как эффективность улавливания и аэродинамическое сопротивление жидкостных сорбционных приборов с вертикальным расположением циклона. Таким образом, персональный пробоотборник, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, позволяет обеспечить потребление воздуха до 10 л/мин и при этом оптимально минимизировать геометрические параметры, такие как диаметры вихревой камеры и большего основания конического циклона и внутренний диаметр заборного патрубка при сохранении достаточно высокой эффективности улавливания аэрозоля.The implementation of the cyclone in the form of a truncated cone allows you to increase the tangential component of its speed when the vortex air stream moves along the cyclone axis by narrowing the current diameter of the cyclone. In addition, this design allows you to increase the number of revolutions of the air vortex and the liquid film inside the device and, therefore, to improve the capture of aerosol particles. In addition, the presence of a step in the internal channel of the intake pipe and the location of the ejector nozzle in the section of the channel of the intake pipe with a large diameter in the zone of stepwise changing its diameter leads to the fact that a vacuum is created in this area, which leads to the suction of liquid from the tank into the intake pipe through the hole ejector nozzles. This construction of the ejector does not increase the aerodynamic drag of the intake pipe channel. In this case, under the action of the transverse forces of the inlet air stream, the suction liquid stream is dispersed, therefore, in the vicinity of the outlet section of the intake pipe, two incident aerosol streams interact, in which aerosol particles are impacted from the inlet air stream to the surface of the liquid droplet aerosol. This improves the overall capture efficiency of the aerosol particles in the sampler, since this process starts directly in the area of the outlet cut of the intake pipe. At the same time, the horizontal arrangement of the cyclone reduces the required air consumption by about a third while maintaining parameters such as capture efficiency and aerodynamic drag of liquid sorption devices with a vertical arrangement of the cyclone. Thus, a personal sampler, made in accordance with the present invention, can provide air consumption of up to 10 l / min and at the same time optimally minimize geometric parameters, such as the diameters of the vortex chamber and the larger base of the conical cyclone and the inner diameter of the intake pipe while maintaining a sufficiently high efficiency aerosol capture.

Конструкция персонального пробоотборника поясняется подробным его описанием и прилагаемыми чертежами.The design of the personal sampler is illustrated by its detailed description and the attached drawings.

На фиг.1 показано схематическое изображение пробоотборника, вид сбоку;Figure 1 shows a schematic illustration of a sampler, side view;

на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1;figure 2 is a section along aa in figure 1;

на фиг.3 показано в увеличенном масштабе место Б на фиг.2.figure 3 shows on an enlarged scale the place B in figure 2.

Пробоотборник содержит корпус 1, в котором горизонтально размещены вихревая камера 2 и циклон 3, имеющий форму усеченного конуса. Большее основание конического циклона 3 сопряжено с вихревой камерой 2. На корпусе 1 имеются также выходной штуцер 4 для подключения средства прокачки воздуха через пробоотборник, например, побудителя вакуума (не показан) и заборный патрубок 5. Заборный патрубок 5 тангенциально введен в вихревую камеру 2. В корпусе 1 установлен сменяемый картридж 6 для размещения в нем сорбирующей жидкости. Картридж 6 закреплен на корпусе посредством быстроразъемного соединения, например, резьбового. На наружной поверхности циклона 3 в зоне его меньшего основания расположен кольцевой каплеотбойник 7, охватывающий циклон 3, под которым установлен чашеобразный каплесборник 8, открытой стороной направленной к циклону и расположенной между циклоном и картриджем в зоне каплеотбойника.The sampler comprises a housing 1, in which a vortex chamber 2 and a cyclone 3 having the shape of a truncated cone are horizontally placed. The larger base of the conical cyclone 3 is coupled to the vortex chamber 2. On the housing 1 there is also an outlet fitting 4 for connecting air pumping means through a sampler, for example, a vacuum inducer (not shown) and an intake pipe 5. The intake pipe 5 is tangentially introduced into the vortex chamber 2. A replaceable cartridge 6 is installed in the housing 1 to accommodate the sorbing liquid. The cartridge 6 is mounted on the housing by means of a quick-connect, for example, threaded. On the outer surface of the cyclone 3 in the area of its smaller base there is an annular droplet 7, covering the cyclone 3, under which there is a bowl-shaped droplet collector 8, the open side facing the cyclone and located between the cyclone and the cartridge in the area of the droplet collector.

В картридж 6 введена сливная трубка 9, соединяющая картридж 6 с каплесборником 8, и эжекторная трубка 10, соединяющая картридж 6 с эжекторным распылителем, выполненным в виде отверстия 11 в стенке заборного патрубка 5 и ступеньки 12 во внутреннем канале заборного патрубка 5. Ступенька во внутреннем канале заборного патрубка 5 выполнена так, что больший диаметр этого канала расположен со стороны выходного среза патрубка 5, введенного в вихревую камеру. Отверстие 11 сопла эжектора расположено так, что геометрический центр отверстия 11 сопла эжектора находится на расстоянии радиуса этого отверстия от плоскости, образующей ступеньку 12 во внутреннем канале заборного патрубка. Эжекторная трубка 10 подсоединена к отверстию 11 сопла эжектора посредством штуцера 13 на заборном патрубке 5.A drain pipe 9 is introduced into the cartridge 6, connecting the cartridge 6 to the drip collector 8, and an ejector tube 10 connecting the cartridge 6 to the ejector atomizer, made in the form of an opening 11 in the wall of the intake pipe 5 and a step 12 in the internal channel of the intake pipe 5. A step in the internal the channel of the intake pipe 5 is made so that a larger diameter of this channel is located on the side of the output section of the pipe 5 introduced into the vortex chamber. The hole 11 of the ejector nozzle is located so that the geometrical center of the hole 11 of the ejector nozzle is located at a distance of the radius of this hole from the plane forming the step 12 in the inner channel of the intake pipe. The ejector tube 10 is connected to the hole 11 of the ejector nozzle by means of a fitting 13 on the intake pipe 5.

Пробоотборник работает следующим образом.The sampler works as follows.

Предварительно он закрепляется на одежде исследователя так, чтобы ось циклона 3 располагалась примерно горизонтально. Также на одежде исследователя (на поясном ремне) закрепляется побудитель вакуума с автономным питанием, который посредством трубки (не показана) подсоединяется к выходному штуцеру 4 пробоотборника. Побудитель вакуума обеспечивает прокачку воздуха через пробоотборник с заданными расходом воздуха и временем отбора пробы. Входной аэрозольный поток поступает через заборный патрубок 5 в вихревую камеру 2. Отверстие 11 сопла эжектора, расположенное в заборном патрубке 5 в зоне ступенчатого изменения диаметра его внутреннего канала, выполняет функцию эжектирующего элемента, поскольку наличие ступеньки 12 во внутреннем канале заборного патрубка 5 приводит к тому, что в этой области создается значительное разрежение, приводящее к засасыванию жидкости из картриджа 6 через эжекторную трубку 10. Такое построение эжектора не увеличивает аэродинамическое сопротивление внутреннего канала заборного патрубка 5 и снижает потери аэрозоля в распылителе. При этом под действием поперечных сил входного воздушного потока происходит диспергирование засасываемой жидкостной струи, и в районе выходного среза заборного патрубка 5 происходит взаимодействие двух набегающих аэрозольных потоков, при котором осуществляется импакция аэрозольных частиц из входного воздушного потока на поверхность жидкокапельного аэрозоля. Это улучшает общую эффективность улавливания аэрозольных частиц прибора, так как этот процесс начинается сразу же в области выходного среза заборного патрубка 5.Previously, it is fixed on the researcher’s clothes so that the axis of the cyclone 3 is located approximately horizontally. Also on the researcher’s clothes (on the waist belt) a self-powered vacuum stimulator is attached, which is connected via a tube (not shown) to the outlet fitting 4 of the sampler. A vacuum stimulator provides air pumping through a sampler with a given air flow rate and sampling time. The aerosol inlet stream enters through the intake pipe 5 into the vortex chamber 2. The hole 11 of the ejector nozzle located in the intake pipe 5 in the zone of stepwise changing the diameter of its inner channel performs the function of an ejection element, since the presence of a step 12 in the internal channel of the intake pipe 5 leads to that a significant vacuum is created in this area, leading to the suction of liquid from the cartridge 6 through the ejector tube 10. This construction of the ejector does not increase the aerodynamic drag e of the internal channel of the intake pipe 5 and reduces the loss of aerosol in the spray. In this case, under the action of the transverse forces of the inlet air stream, the suction liquid stream is dispersed, and in the vicinity of the outlet cut of the intake pipe 5, two incident aerosol streams interact, in which aerosol particles are impacted from the inlet air stream to the surface of the liquid droplet aerosol. This improves the overall efficiency of collecting aerosol particles of the device, since this process begins immediately in the area of the outlet cut of the intake pipe 5.

Так как заборный патрубок 5 введен в вихревую камеру 2 тангенциально, то в ней создается совокупный аэрогидродисперсный вихревой поток, жидкостная составляющая которого осаждается на поверхность камеры и создает вращающуюся жидкостную пленку. Наличие внутри объема прибора отрицательного перепада давления, создаваемого внешним побудителем вакуума, приводит к перемещению жидкостной пленки в направлении к меньшему основанию конического циклона 3 по его внутренней стенке в виде широкой плоской спиральной ленты. При соответствующем подборе соотношений между объемной скоростью входного воздушного потока, геометрическими размерами заборного патрубка 5, вихревой камеры 2 и циклона 3 жидкостная лента достигает вершины циклона 2 и плавно переливается через край циклона, стекая с каплеотбойника 7 в каплесборник 8, откуда по сливной трубке 9 поступает в картридж 6, обеспечивая тем самым постоянную рециркуляцию жидкости в приборе.Since the intake pipe 5 is introduced tangentially into the vortex chamber 2, an aggregate aero-hydrodispersed vortex flow is created in it, the liquid component of which settles on the chamber surface and creates a rotating liquid film. The presence inside the volume of the device of a negative pressure drop created by an external vacuum stimulator leads to the movement of the liquid film in the direction to the smaller base of the conical cyclone 3 along its inner wall in the form of a wide flat spiral tape. With the appropriate selection of the relationship between the volumetric velocity of the inlet air flow, the geometric dimensions of the intake pipe 5, the vortex chamber 2 and the cyclone 3, the liquid tape reaches the top of the cyclone 2 and smoothly pours over the edge of the cyclone, flowing down from the drop collector 7 into the drip tray 8, from where it flows through the drain pipe 9 into the cartridge 6, thereby ensuring constant recirculation of fluid in the device.

Аэродисперсный вихревой поток также под действием отрицательного перепада давлений внутри объема циклона перемещается в направлении к вершине конического циклона 3 в виде спиральной струи, вращающейся вокруг оси циклона 3. Ввиду значительных отличий в плотности и вязкости воздуха и жидкости скорости вращения и число совершаемых при перемещении витков двух спиральных потоков значительно различаются.The aerodispersed vortex flow also moves under the influence of a negative pressure drop inside the cyclone volume toward the top of the conical cyclone 3 in the form of a spiral jet rotating around the axis of cyclone 3. Due to significant differences in the density and viscosity of air and liquid, the rotation speeds and the number of turns made when moving the turns of two spiral flows vary greatly.

При этом процесс осаждения аэрозольных частиц из воздушного потока обусловлен двумя механизмами. В вихревой камере 2 и в зоне большего основания циклона 3 осаждение в основном обеспечивается механизмом импакции частиц на поверхность жидкостной пленки за счет веерной струи аэрогидродисперсного потока, вылетающего со значительной начальной скоростью из выходного среза заборного патрубка 5. Второй механизм осаждения определяется наличием тангенциальной составляющей скорости вращения воздушного вихря. Возникающие при этом центробежные силы отбрасывают частицы аэрозоля на стенки циклона, где они улавливаются жидкостной пленкой. Чем больше тангенциальная составляющая скорости вращения, тем больше будут центробежные силы и, следовательно, тем меньшего диаметра аэрозольные частицы могут быть уловлены прибором.In this process, the deposition of aerosol particles from the air stream is due to two mechanisms. In the vortex chamber 2 and in the area of the larger base of the cyclone 3, the deposition is mainly provided by the mechanism of particle impaction on the surface of the liquid film due to a fan jet of an aero-hydrodispersed stream flying out at a significant initial speed from the outlet cut of the intake pipe 5. The second deposition mechanism is determined by the presence of the tangential component of the rotation speed air vortex. The resulting centrifugal forces drop the aerosol particles onto the walls of the cyclone, where they are captured by the liquid film. The larger the tangential component of the rotation speed, the greater the centrifugal forces and, consequently, the smaller the diameter of the aerosol particles can be captured by the device.

Для взятия пробы на анализ выключают побудитель вакуума и снимают картридж 6 с корпуса 1 пробоотборника.To take a sample for analysis, turn off the vacuum stimulator and remove the cartridge 6 from the housing 1 of the sampler.

Кольцевая форма каплеотбойника 7 и чашеобразная форма каплесборника 8 обеспечивают надежный сбор рециркулирующей сорбирующей жидкости при достаточно больших изменениях положения пробоотборника, которые могут возникать в процессе работы исследователя. Выполнение крепления картриджа 6 посредством быстроразъемного соединения обеспечивает легкую смену картриджей путем извлечения использованного картриджа и присоединения нового картриджа с "чистой" сорбирующей жидкостью. Таким образом, исследователь в процессе своей работы может легко и быстро производить замену картриджей, которые могут быть расположены в специальной укладке на его ременном поясе. Анализ полученных проб в этом случае может производиться в любое время по окончании работы исследователя.The annular shape of the droplet collector 7 and the cup-shaped form of the droplet collector 8 provide a reliable collection of recirculating sorbing liquid with sufficiently large changes in the position of the sampler that may occur during the work of the researcher. The fastening of the cartridge 6 by means of a quick coupler allows for easy cartridge replacement by removing the used cartridge and attaching a new cartridge with a “clean” sorbing liquid. Thus, the researcher in the process of his work can easily and quickly replace cartridges, which can be located in a special installation on his belt belt. The analysis of the obtained samples in this case can be done at any time after the end of the researcher's work.

Claims (3)

1. Персональный пробоотборник, содержащий корпус с выходным штуцером для подключения внешнего вакуумного насоса и заборным патрубком, цилиндрическую вихревую камеру с тангенциально введенным в нее заборным патрубком, циклон, выполненный в форме усеченного конуса и соединенный большим основанием с вихревой камерой, сменяемый картридж с сорбирующей жидкостью, кольцевой каплеотбойник, охватывающий снаружи циклон в зоне его меньшего основания, каплесборник, выполненный в виде чашеобразной емкости, открытой стороной направленной к циклону и расположенной между циклоном и картриджем в зоне каплеотбойника, и эжекторный распылитель, размещенный во внутреннем канале заборного патрубка, причем внутренний канал заборного патрубка выполнен ступенчатым с большим диаметром со стороны его выходного среза, а сопло эжекторного распылителя расположено в зоне ступенчатого изменения диаметра внутреннего канала заборного патрубка со стороны его выходного среза, при этом картридж связан сливной трубкой с каплесборником и эжекторной трубкой с эжекторным распылителем.1. A personal sampler comprising a housing with an outlet fitting for connecting an external vacuum pump and an intake pipe, a cylindrical vortex chamber with a tangentially inserted intake pipe, a cyclone made in the form of a truncated cone and connected by a large base with a vortex chamber, a replaceable cartridge with a sorbing liquid , an annular droplet separator, covering the outside of the cyclone in the area of its smaller base, droplet collector, made in the form of a bowl-shaped container, the open side facing the cyclone and located between the cyclone and the cartridge in the area of the drop collector, and an ejector spray located in the internal channel of the intake pipe, the internal channel of the intake pipe is made stepwise with a large diameter from the side of its outlet cut, and the nozzle of the ejector spray is located in the zone of step change in the diameter of the internal channel the intake pipe from the side of its output cut, while the cartridge is connected by a drain pipe to a drip collector and an ejector tube with an ejector spray. 2. Персональный пробоотборник по п.1, характеризующийся тем, что сопло эжекторного распылителя выполнено в виде отверстия в стенке заборного патрубка и расположено так, что геометрический центр отверстия сопла находится на расстоянии радиуса этого отверстия от плоскости, образующей ступеньку во внутреннем канале заборного патрубка.2. The personal sampler according to claim 1, characterized in that the ejector nozzle nozzle is made in the form of an opening in the wall of the intake nozzle and is located so that the geometric center of the nozzle opening is located at a distance of the radius of this hole from the plane forming the step in the inner channel of the intake nozzle. 3. Персональный пробоотборник по п.1, отличающийся тем, что картридж закреплен в корпусе посредством быстроразъемного соединения.3. The personal sampler according to claim 1, characterized in that the cartridge is fixed in the housing by means of a quick coupler.
RU2005131389/12A 2005-10-10 2005-10-10 Personal sampler RU2299414C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005131389/12A RU2299414C1 (en) 2005-10-10 2005-10-10 Personal sampler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005131389/12A RU2299414C1 (en) 2005-10-10 2005-10-10 Personal sampler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2299414C1 true RU2299414C1 (en) 2007-05-20

Family

ID=38164218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005131389/12A RU2299414C1 (en) 2005-10-10 2005-10-10 Personal sampler

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2299414C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7964018B2 (en) 2007-12-03 2011-06-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for collecting and detecting airborne particles
RU2646922C2 (en) * 2016-01-11 2018-03-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии" (ФГБНУ ФИЦВиМ) Surface sampling device
RU2723026C1 (en) * 2019-04-10 2020-06-08 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" Miniaspirator for determination of different analytes in air
RU2810647C1 (en) * 2023-09-30 2023-12-28 Федеральное бюджетное учреждение науки "Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Sampler for personal air aerosol sampling

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7964018B2 (en) 2007-12-03 2011-06-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for collecting and detecting airborne particles
RU2646922C2 (en) * 2016-01-11 2018-03-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии" (ФГБНУ ФИЦВиМ) Surface sampling device
RU2723026C1 (en) * 2019-04-10 2020-06-08 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" Miniaspirator for determination of different analytes in air
RU2810647C1 (en) * 2023-09-30 2023-12-28 Федеральное бюджетное учреждение науки "Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Sampler for personal air aerosol sampling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7964018B2 (en) Apparatus and method for collecting and detecting airborne particles
US3885934A (en) Centrifugal tuyere for gas separator
CA2370926C (en) Separation and collection of analyte materials
RU2397801C2 (en) Device and method for collection of aerosol particles and their concentration definition
CA2736436A1 (en) Vortex waste separator apparatus
US5902385A (en) Swirling aerosol collector
CN107073361B (en) Device for treating fluid mixtures
CN114225606B (en) Particulate trap system
RU2299414C1 (en) Personal sampler
RU2353914C1 (en) Aerosol biological sampling instrument
KR100912712B1 (en) Filtering device using centrifugal
TWI788729B (en) Particles capturing system
JP6596041B2 (en) Fine particle collector
KR102247189B1 (en) Paint Mist and Oil mist Collector by Centrifugation
RU2299415C1 (en) Aerosol sampler with returning fluid film
RU2331481C1 (en) Cyclone
US5030262A (en) Air vapor trap and drain therefore
RU2640534C1 (en) Mesh horizontal filter
RU92355U1 (en) FUEL FILTER SEPARATOR
US5114443A (en) Air line vapor trap
KR102623314B1 (en) apparatus for collecting bioaerosol using the uniflow cyclone
RU2632695C2 (en) Conical wet cyclone
KR102281118B1 (en) Apparatus and method for removing microparticles using ultrasonic injection and swirl flow
CN209715421U (en) A kind of oil smoke separation oil trap
SU1702227A1 (en) Air sampler

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071011