RU2299415C1 - Aerosol sampler with returning fluid film - Google Patents
Aerosol sampler with returning fluid film Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299415C1 RU2299415C1 RU2005131388/12A RU2005131388A RU2299415C1 RU 2299415 C1 RU2299415 C1 RU 2299415C1 RU 2005131388/12 A RU2005131388/12 A RU 2005131388/12A RU 2005131388 A RU2005131388 A RU 2005131388A RU 2299415 C1 RU2299415 C1 RU 2299415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cyclone
- ejector
- sampler
- tube
- nozzle
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборам для определения концентрации вредных загрязнений, которые могут присутствовать в окружающем воздухе, в частности к 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 devices for determining the concentration of harmful contaminants that may be present in ambient air, in particular to devices for sampling aerosols and can be used in the microbiological, food, chemical industry, as well as in medicine and agriculture.
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.
Известны устройства для микробиологического анализа воздуха, использующие принципы осаждения аэрозольных частиц под действием центробежных сил (циклоны).Known devices for microbiological analysis of air, using the principles of deposition of aerosol particles under the action of centrifugal forces (cyclones).
Улавливание аэрозольных частиц в этих устройствах происходит на поверхности жидкостной пленки, образующейся на поверхности циклона за счет раскручивания жидкости по внутренней поверхности циклона входным тангенциальным потоком воздуха и диспергирования части жидкости во входном сопле эжекционным способом.The capture of aerosol particles in these devices takes place on the surface of a liquid film formed on the surface of the cyclone due to the unwinding of the liquid along the inner surface of the cyclone by the inlet tangential air flow and dispersion of a part of the liquid in the inlet nozzle by the ejection method.
Так, в устройстве по авторскому свидетельству СССР №1275258, опубл. 07.12.1986 использован принцип использования открытого циклона с рециркулирующей жидкостной пленкой для отбора проб биоаэрозолей. Известный из описания к этому авторскому свидетельству пробоотборник содержит корпус с жидкостью, в котором размещен циклон с тангенциально расположенным входным патрубком, открытый сверху и имеющий нижнюю крышку с отверстием. При поступлении воздуха, содержащего исследуемый аэрозоль, через входной патрубок, происходит распределение небольшого количества жидкости, находящейся внутри циклона, по внутренней поверхности в виде жидкостной пленки, которая переливается через верхний край циклона в исходный объем жидкости и вновь поступает в циклон. Улавливание аэрозольных частиц происходит в рециркулирующей жидкостной пленке, а воздух удаляется через выходной патрубок посредством подключенного к нему внешнего средства создания вакуума (вакуумного насоса).So, in the device according to the copyright certificate of the USSR No. 1275258, publ. 12/07/1986 the principle of using an open cyclone with a recirculating liquid film for sampling bioaerosols is used. The sampler known from the description of this copyright certificate contains a housing with a liquid in which a cyclone with a tangentially located inlet pipe is placed, open at the top and having a lower cover with an opening. When air containing the studied aerosol enters through the inlet, a small amount of the liquid inside the cyclone is distributed over the inner surface in the form of a liquid film, which pours over the upper edge of the cyclone into the initial volume of liquid and again enters the cyclone. The capture of aerosol particles occurs in a recirculating liquid film, and the air is removed through the outlet pipe by means of an external means of creating a vacuum (vacuum pump) connected to it.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является пробоотборник прибора Smart Air Sampler System SASS 2000plus фирмы RESEARCH INTERNATIONAL (http://www.resrchintl.com/pdf/SASS2000-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.The closest analogue of the present invention is the sampler of the Smart Air Sampler System SASS 2000 plus instrument from RESEARCH INTERNATIONAL (http://www.resrchintl.com/pdf/SASS2000-specs-061405.pdf). 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.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности улавливания аэрозольных частиц.The present invention is to increase the efficiency of capture of aerosol particles.
Указанная задача решена за счет того, что аэрозольный пробоотборник с рециркулирующей жидкостной пленкой, содержащий корпус с выходным штуцером для подключения средства прокачки воздуха через пробоотборник и заборным патрубком, цилиндрическую вихревую камеру с тангенциально введенным в нее заборным патрубком, 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, снабжен накопительным резервуаром для сорбирующей жидкости, который соединен посредством сливной трубки с каплесборником и посредством дополнительно введенной эжекторной трубки с распылителем и к которому подсоединена трубка слива пробы, при этом каплесборник размещен на наружной поверхности циклона, выполненного конической формы с сужающейся верхней частью, а распылитель представляет собой эжектор, выполненный в виде сопла во внутреннем канале заборного патрубка, причем внутренний канал заборного патрубка выполнен ступенчатым с меньшим диаметром со стороны входного конца патрубка, а сопло эжектора расположено на участке внутреннего канала заборного патрубка с большим диаметром в зоне ступенчатого изменения его диаметра.This problem is solved due to the fact that the aerosol sampler with a recirculating liquid film, comprising a housing with an outlet fitting for connecting air pumping means through the sampler and a sampling pipe, a cylindrical vortex chamber with a sampling pipe tangentially inserted into it, a cyclone whose base is connected to the upper part a vortex chamber, an annular droplet collector located at the top of the cyclone, a sorbent liquid atomizer, a drain tube for supplying liquid from the droplet collector to the spray The sample and drain pipe are equipped with a storage tank for the sorbing liquid, which is connected by means of a drain pipe to the drip collector and by means of an additionally introduced ejector tube with a spray and to which a sample drain pipe is connected, and the drop collector is placed on the outer surface of the conical taper the upper part, and the atomizer is an ejector made in the form of a nozzle in the internal channel of the intake pipe, and the internal channel of the intake pipe Single formed stepped with a smaller diameter from the inlet end of the tube, and ejector nozzle disposed in the area of the internal channel of the intake pipe with a larger diameter in the area of a step change in its diameter.
Сопло эжектора выполнено в виде отверстия в стенке заборного патрубка. При этом сопло эжектора 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. In this case, the ejector nozzle is located so that the geometric center of the hole of the ejector nozzle is at a distance of the radius of this hole from the plane forming the step in the inner channel of the intake pipe.
Кроме того, на заборном патрубке имеется штуцер, к которому подсоединена эжекторная трубка для подачи жидкости из резервуара в эжектор.In addition, there is a fitting on the intake pipe to which an ejector tube is connected to supply fluid from the reservoir to the ejector.
Предпочтительно подсоединение к накопительному резервуару сливной трубки и эжекторной трубки посредством штуцеров, расположенных на верхней поверхности резервуара, и трубки слива пробы - посредством штуцера, расположенного на нижней поверхности резервуара.It is preferable to connect a drain tube and an ejector tube to the storage tank by means of fittings located on the upper surface of the tank, and a sample drain pipe by means of a fitting located on the lower surface of the tank.
Предпочтительно также снабжение трубки слива пробы перепускным клапаном.It is also preferable to provide a sample drain pipe with a bypass valve.
Кроме того, резервуар может быть снабжен штуцером для подключения трубки подачи жидкости из внешнего резервуара, а трубка подачи жидкости из внешнего резервуара может содержать перепускной клапан.In addition, the reservoir may be provided with a fitting for connecting the fluid supply pipe from the external reservoir, and the fluid supply pipe from the external reservoir may include a bypass valve.
Выполнение циклона коническим позволяет при движении вихревого воздушного потока вверх 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, выполнение распылителя в виде эжектора, представляющего собой сопло во внутреннем канале заборного патрубка, имеющего ступеньку, приводит к тому, что в области ступеньки создается разрежение, обеспечивающее засасывание жидкости из резервуара в заборный патрубок через отверстие сопла. 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.The execution of the cyclone conical allows you to increase the tangential component of its speed when the vortex air flow moves upward due to the narrowing of 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 implementation of the atomizer in the form of an ejector, which is a nozzle in the internal channel of the intake pipe having a step, leads to the fact that a vacuum is created in the area of the step, which sucks the liquid from the reservoir into the intake pipe through the nozzle opening. 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 imported from the inlet air stream onto 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.
Конструкция аэрозольного пробоотборника с рециркулирующей жидкостной пленкой поясняется подробным его описанием и прилагаемыми чертежами.The design of the aerosol sampler with a recirculating liquid film is illustrated by its detailed description and the accompanying drawings.
На фиг.1 показано схематическое изображения пробоотборника в разрезе, вид сбоку;Figure 1 shows a schematic sectional view 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 продольное сечение заборного патрубка со стороны его выходного среза.figure 3 shows on an enlarged scale a longitudinal section of the intake pipe from the side of its output slice.
Пробоотборник содержит корпус 1, в котором размещена вихревая камера 2 с установленным на ней коническим циклоном 3. Большее основание конического циклона 3 сопряжено с верхней частью вихревой камеры 2. На корпусе 1 имеются также выходной штуцер 4 для подключения средства прокачки воздуха через пробоотборник, например вакуумного насоса (не показан) и заборный патрубок 5. Заборный патрубок 5 тангенциально введен в вихревую камеру 2. В корпусе 1 установлен резервуар 6 с крышкой (условно не показана) для размещения в нем сорбирующей жидкости, а в верхней части циклона на внешней его поверхности установлен кольцевой каплесборник 7, соединенный с резервуаром 6 сливной трубкой 8, проходящей через крышку резервуара. Через крышку резервуара 6 проходит эжекторная трубка 9, соединяющая резервуар 6 со штуцером 10 на заборном патрубке 5, и трубка 11 подачи жидкости из внешнего резервуара (не показан) с перепускным клапаном 12. К нижней поверхности резервуара 6 также подсоединена посредством штуцера (условно не показан) трубка 13 слива пробы с перепускным клапаном 14.The sampler contains a housing 1, in which a
Внутренний канал заборного патрубка 5 выполнен ступенчатым (фиг.3), причем меньший диаметр этого канала d расположен со стороны входного конца патрубка 5, а отверстие 15 сопла эжектора расположено так, что геометрический центр отверстия 15 сопла эжектора находится на расстоянии радиуса этого отверстия от плоскости, образующей ступеньку во внутреннем канале заборного патрубка. В корпусе 1 резервуар 6 расположен по отношению к вихревой камере 2 и заборному патрубку 5 так, чтобы рабочий уровень заливаемой сорбирующей жидкости был ниже оси отверстия 15 сопла эжектора.The internal channel of the
При работе пробоотборника включается внешний вакуумный насос, подсоединенный к выходному штуцеру 4, обеспечивая прокачку воздуха через пробоотборник. Входной аэрозольный поток поступает через заборный патрубок 5 в вихревую камеру 2. Отверстие 15 в заборном патрубке 5, расположенное в зоне ступенчатого изменения диаметра внутреннего канала заборного патрубка 5, выполняет функцию эжектирующего элемента, поскольку наличие ступеньки во внутреннем канале заборного патрубка 5 приводит к тому, что в этой области создается значительное разрежение, приводящее к засасыванию жидкости из резервуара через эжекторную трубку 9. 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.When the sampler is operating, an external vacuum pump is connected, connected to the outlet nozzle 4, providing air pumping through the sampler. The aerosol inlet stream enters through the
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 вакуумным насосом, приводит к подъему жидкостной пленки вверх по внутренней стенке конического циклона 3 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 в каплесборник 7, откуда по сливной трубке 8 поступает в резервуар 6, обеспечивая тем самым постоянную рециркуляцию жидкости в приборе.Since the
Аэродисперсный вихревой поток также под действием отрицательного перепада давлений внутри объема циклона поднимается вверх 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 подъеме витков двух спиральных потоков значительно различаются.Under the influence of a negative pressure drop inside the cyclone volume, the aerodispersed vortex flow also rises upwards 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 rotational speeds and the number of turns of two spiral flows made when lifting turns vary significantly.
При этом процесс осаждения аэрозольных частиц из воздушного потока обусловлен двумя механизмами. В верхней части вихревой камеры 2 и в нижней части 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 upper part of the
Для взятия пробы на анализ открывают перепускной клапан 14, установленный в трубке 13 слива пробы, а для обеспечения непрерывной работы устройства открывают перепускной клапан 12 трубки 11, и из внешнего резервуара добавляется необходимое количество сорбирующей жидкости в резервуар 6.To take the sample for analysis, open the
Экспериментальные исследования пробоотборника, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, показали, что эффективность улавливания аэрозольных частиц повышается на 20-30 процентов по сравнению с известными аэрозольными пробоотборниками, использующими цилиндрические циклоны с рециркулирующей жидкостной пленкой.Experimental studies of a sampler made in accordance with the present invention showed that the efficiency of collecting aerosol particles is increased by 20-30 percent compared with known aerosol samplers using cylindrical cyclones with a recirculating liquid film.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131388/12A RU2299415C1 (en) | 2005-10-10 | 2005-10-10 | Aerosol sampler with returning fluid film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131388/12A RU2299415C1 (en) | 2005-10-10 | 2005-10-10 | Aerosol sampler with returning fluid film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2299415C1 true RU2299415C1 (en) | 2007-05-20 |
Family
ID=38164219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005131388/12A RU2299415C1 (en) | 2005-10-10 | 2005-10-10 | Aerosol sampler with returning fluid film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2299415C1 (en) |
Cited By (1)
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 |
-
2005
- 2005-10-10 RU RU2005131388/12A patent/RU2299415C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7964018B2 (en) | Apparatus and method for collecting and detecting airborne particles | |
RU2397801C2 (en) | Device and method for collection of aerosol particles and their concentration definition | |
US9233325B2 (en) | Centrifugal separator and a method for cleaning of a gas | |
CA2736436A1 (en) | Vortex waste separator apparatus | |
KR101878711B1 (en) | Wet dust collector | |
US8048181B2 (en) | Filter apparatus | |
CN107073361B (en) | Device for treating fluid mixtures | |
JP5842014B2 (en) | Object sorting apparatus and object sorting method | |
RU2353914C1 (en) | Aerosol biological sampling instrument | |
US20070251386A1 (en) | Dry cyclone collection system | |
KR100912712B1 (en) | Filtering device using centrifugal | |
RU2299414C1 (en) | Personal sampler | |
RU2299415C1 (en) | Aerosol sampler with returning fluid film | |
CN109987668A (en) | Dual rotating gas-liquid separator and sewage treatment equipment | |
US4874408A (en) | Liquid drain assembly | |
US4424128A (en) | Filter device for diesel engines | |
CN206473970U (en) | A kind of pneumatic system air filter | |
RU2346727C1 (en) | Gas separator of vortex type | |
RU92355U1 (en) | FUEL FILTER SEPARATOR | |
JP2002200402A (en) | Gas-liquid separator and gas-liquid separating apparatus provided therewith | |
US5030262A (en) | Air vapor trap and drain therefore | |
RU90701U1 (en) | GAS VORTEX VALVE SEPARATOR (OPTIONS) | |
RU164754U1 (en) | AEROSOL AND VAPOR SAMPLING DEVICE | |
US5114443A (en) | Air line vapor trap | |
RU2646922C2 (en) | Surface sampling device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071011 |