RU2353914C1 - Aerosol biological sampling instrument - Google Patents

Aerosol biological sampling instrument Download PDF

Info

Publication number
RU2353914C1
RU2353914C1 RU2007144523/12A RU2007144523A RU2353914C1 RU 2353914 C1 RU2353914 C1 RU 2353914C1 RU 2007144523/12 A RU2007144523/12 A RU 2007144523/12A RU 2007144523 A RU2007144523 A RU 2007144523A RU 2353914 C1 RU2353914 C1 RU 2353914C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ejector
liquid
pipe
cyclone
intake pipe
Prior art date
Application number
RU2007144523/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Данилович Толчинский (RU)
Александр Данилович Толчинский
Владимир Иванович Сигаев (RU)
Владимир Иванович Сигаев
Алексей Антонович Мажинский (RU)
Алексей Антонович Мажинский
Александр Николаевич Варфоломеев (RU)
Александр Николаевич Варфоломеев
Киоунг Хо КАНГ (KR)
Киоунг Хо КАНГ
Дзунг Дзоо ХВАНГ (KR)
Дзунг Дзоо ХВАНГ
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд
Федеральное Государственное Учреждение Науки "Научно-Исследовательский Центр Токсикологии И Гигиенической Регламентации Биопрепаратов" Федерального Медико-Биологического Агентства Российской Федерации
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 Самсунг Электроникс Ко., Лтд, Федеральное Государственное Учреждение Науки "Научно-Исследовательский Центр Токсикологии И Гигиенической Регламентации Биопрепаратов" Федерального Медико-Биологического Агентства Российской Федерации filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд
Priority to RU2007144523/12A priority Critical patent/RU2353914C1/en
Priority to KR1020080040398A priority patent/KR101502891B1/en
Priority to US12/327,210 priority patent/US7964018B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2353914C1 publication Critical patent/RU2353914C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2247/00—Details relating to the separation of dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D2247/08—Means for controlling the separation process

Abstract

FIELD: mechanics. ^ SUBSTANCE: aerosol biological sampling instrument comprises a casing with outlet union to connect the appliance designed to force air through the sampling instrument, a vortex chamber with intake branch pipe arranged tangentially therein and a cyclone. The cyclone base is connected to the vortex chamber upper part. The proposed device comprises also a circulation fluid collector fitted at the cyclone top and a sorbing fluid reservoir connected, via the drain pipe, with the circulation fluid collector. The sorbing fluid reservoir is also connected to the drain pipe. The sampling instrument incorporates also the sorbing fluid sprayer and fluid ejector representing a nozzle arranged in the first inner channel of intake branch pipe. The latter represents a stepwise pipe with the smaller diameter on the branch pipe inlet, while fluid ejector nozzle is arranged on the intake branch pipe larger-diameter part in the section of diameter stepwise change and is connected, via the ejector pipe, with the said reservoir. Note here that the intake branch pipe has the second inner stepwise channel with smaller diameter on the branch pipe inlet side. The sprayer comprises additionally an air ejector representing a nozzle arranged in the said second inner channel of intake branch pipe located in the larger-diameter second inner channel part in the section of diameter stepwise change and is connected, via the ejector pipe, with the said reservoir. ^ EFFECT: reduced loss of fluid circulating in sampling instrument, higher efficiency of entrapping aerosol particles from air flow. ^ 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, используемым для определения концентрации вредных примесей в воздухе окружающей среды; к устройствам, используемым, в частности, для отбора пробы аэрозолей, в том числе биоаэрозолей. Изобретение можно использовать в микробиологической, пищевой, химической отраслях промышленности, а также в медицине и сельском хозяйстве.The invention relates to devices used to determine the concentration of harmful impurities in ambient air; to devices used, in particular, for sampling aerosols, including bioaerosols. The invention can be used in the microbiological, food, chemical industries, as well as in medicine and agriculture.

Многие исследования биоаэрозолей, проведенные с использованием различных пробоотборников, продемонстрировали преимущества жидкостных сорбционных устройств по сравнению с другими устройствами, т.к. они обеспечивают высокоэффективное улавливание аэрозольных частиц респирабельных фракций и обеспечивают благоприятные условия для выживания и сохранения живых микроорганизмов во время взятия проб.Many bioaerosol studies conducted using various samplers have demonstrated the advantages of liquid sorption devices over other devices, as they provide highly efficient capture of aerosol particles of respirable fractions and provide favorable conditions for the survival and preservation of living microorganisms during sampling.

Известны приборы микробиологического анализа воздуха, которые применяют принцип сорбционного осаждения аэрозольных частиц под действием центробежной силы (циклоны).Known devices for microbiological analysis of air, which apply the principle of sorption deposition of aerosol particles under the action of centrifugal force (cyclones).

В упомянутых устройствах захват (улавливание) аэрозольных частиц происходит на поверхности пленки жидкости, образуемой на внутренней поверхности циклона при вращении жидкости и ее растекании под действием входного тангенциального потока воздуха. При этом жидкость поступает в циклон за счет эжекции ее из внешнего резервуара и диспергирования непосредственно в заборном патрубке.In the above-mentioned devices, capture (capture) of aerosol particles occurs on the surface of a liquid film formed on the inner surface of the cyclone during rotation of the liquid and its spreading under the influence of the inlet tangential air flow. In this case, the liquid enters the cyclone due to its ejection from the external reservoir and dispersion directly in the intake pipe.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является аэрозольный пробоотборник с рециркулирующей жидкостной пленкой (патент RU 2299415), содержащий корпус с выходным штуцером для подключения средства прокачки воздуха через пробоотборник, 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, соединенную с каплесборником, и трубку слива пробы, при этом он также снабжен накопительным резервуаром для сорбирующей жидкости, который соединен посредством сливной трубки с каплесборником и посредством эжекторной трубки с распылителем и к которому подсоединена трубка слива пробы, при этом циклон выполнен в форме усеченного конуса, большее основание которого соединено с вихревой камерой, каплесборник размещен на наружной поверхности циклона, 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.The closest analogue of the proposed invention is an aerosol sampler with a recirculating liquid film (patent RU 2299415), comprising a housing with an outlet fitting for connecting air pumping means through the sampler, a cylindrical vortex chamber with a suction nozzle tangentially inserted into it, a cyclone, the base of which 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 pipe connected to the droplet collector, and a sample drain pipe, while it is also equipped with a storage tank for sorbing liquid, which is connected by means of a drain pipe to a drip collector and by means of an ejector tube with a spray and to which a sample drain pipe is connected, the cyclone being made in the form of a truncated cone, the larger base of which is connected with a vortex chamber, the droplet collector is placed on the outer surface of the cyclone, and the atomizer is an ejector made in the form of a nozzle in the internal channel of the intake pipe, and inside the lower channel of the intake pipe is made stepwise with a smaller diameter from the inlet end of the pipe, and the ejector nozzle is located on a portion of the internal channel of the intake pipe with a large diameter in the zone of stepwise change in its diameter.

Однако данная конструкция пробоотборника обладает рядом недостатков. В частности, жидкость из каплесборника уходит по сливной трубке самотеком, что приводит к накоплению рециркулирующей жидкости на дне каплесборника, что, в свою очередь, приводит к неучитываемым потерям самой жидкости и поэтому к недооценке взятой аэрозольной пробы. Кроме того, при высокой линейной скорости потока воздуха внутри циклона возможен процесс срыва капель жидкости с верхнего среза циклона и выноса их в выходной штуцер, что приводит к потерям и жидкости, и взятой аэрозольной пробы. Кроме того, структура вращающегося воздушного потока внутри прибора не позволяет получить высокую эффективность улавливания аэрозольных частиц из потока воздуха.However, this design of the sampler has several disadvantages. In particular, the liquid from the drip collector flows by gravity through the drain pipe, which leads to the accumulation of recirculating liquid at the bottom of the drip collector, which, in turn, leads to unaccounted losses of the liquid itself and therefore to underestimation of the taken aerosol sample. In addition, with a high linear velocity of the air flow inside the cyclone, a process of dropping liquid droplets from the upper cut of the cyclone and transferring them to the outlet nozzle is possible, which leads to losses of both liquid and aerosol sample taken. In addition, the structure of the rotating air flow inside the device does not allow to obtain a high efficiency of trapping aerosol particles from the air stream.

Технической задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является снижение потерь жидкости, рециркулирующей в пробоотборнике, а также повышение эффективности улавливания аэрозольных частиц из потока воздуха.The technical problem to which the proposed invention is directed is to reduce the loss of liquid recirculated in the sampler, as well as to increase the efficiency of collecting aerosol particles from the air stream.

Указанная техническая задача решается в предложенном аэрозольном биологическом пробоотборнике, содержащем корпус с выходным штуцером для подключения средства прокачки воздуха через пробоотборник, вихревую камеру с тангенциально введенным в нее заборным патрубком, циклон, основание которого соединено с верхней частью вихревой камеры, сборник рециркулирующей жидкости, размещенный в верхней части циклона, резервуар для сорбирующей жидкости, который соединен посредством сливной трубки со сборником рециркулирующей жидкости и имеет подсоединенную к нему трубку слива пробы, распылитель сорбирующей жидкости, содержащий эжектор жидкости, выполненный в виде сопла в первом внутреннем канале заборного патрубка, причем первый внутренний канал заборного патрубка выполнен ступенчатым с меньшим диаметром со стороны входного конца патрубка, а сопло эжектора жидкости расположено на участке внутреннего канала заборного патрубка с большим диаметром в зоне ступенчатого изменения его диаметра и соединено посредством эжекторной трубки жидкости с резервуаром.The specified technical problem is solved in the proposed aerosol biological sampler, comprising a housing with an outlet fitting for connecting air pumping means through the sampler, a vortex chamber with a sampling nozzle tangentially inserted into it, a cyclone, the base of which is connected to the upper part of the vortex chamber, a recirculating liquid collector located in the upper part of the cyclone, a reservoir for the sorbing liquid, which is connected by means of a drain pipe to the recirculating liquid collector and has a sample discharge pipe connected to it, a sorbent liquid atomizer containing a liquid ejector made in the form of a nozzle in the first internal channel of the intake pipe, the first internal channel of the intake pipe being made stepwise with a smaller diameter from the inlet end of the pipe, and the liquid ejector nozzle is located on the site the internal channel of the intake pipe with a large diameter in the zone of stepwise changes in its diameter and is connected by means of an ejector tube of liquid to the reservoir.

Согласно изобретению заборный патрубок содержит второй внутренний канал, расположенный над первым внутренним каналом и выполненный ступенчатым с меньшим диаметром со стороны входного конца патрубка, а распылитель дополнительно содержит эжектор воздуха, выполненный в виде сопла в указанном втором внутреннем канале заборного патрубка, которое расположено на участке второго внутреннего канала с большим диаметром в зоне ступенчатого изменения его диаметра и соединено с резервуаром посредством эжекторной трубки воздуха.According to the invention, the intake pipe comprises a second internal channel located above the first internal channel and made stepwise with a smaller diameter from the inlet end of the pipe, and the atomizer further comprises an air ejector made in the form of a nozzle in the specified second internal channel of the intake pipe, which is located on the second an internal channel with a large diameter in the zone of stepwise change in its diameter and is connected to the reservoir by means of an air ejector tube.

Сопла эжектора жидкости и эжектора воздуха предпочтительно выполнены в виде отверстий в стенке заборного патрубка, причем геометрический центр отверстия каждого сопла находится на расстоянии радиуса этого отверстия от плоскости, образующей ступеньку в соответствующем внутреннем канале заборного патрубка.The nozzles of the liquid ejector and the air ejector are preferably made in the form of holes in the wall of the intake pipe, the geometric center of the hole of each nozzle being at a distance of the radius of this hole from the plane forming the step in the corresponding internal channel of the intake pipe.

Вихревая камера предпочтительно выполнена цилиндрической, а циклон выполнен в форме усеченного конуса, большее основание которого соединено с вихревой камерой.The vortex chamber is preferably cylindrical, and the cyclone is in the form of a truncated cone, the larger base of which is connected to the vortex chamber.

Пробоотборник предпочтительно содержит сепаратор воздушного и жидкостного потоков, имеющий конфигурацию, опоясывающую верхний край циклона.The sampler preferably comprises an air and liquid flow separator having a configuration surrounding the upper edge of the cyclone.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в исключении накопления жидкости на дне сборника рециркулирующей жидкости и, следовательно, снижении потерь жидкости, рециркулирующей в пробоотборнике, а также в обеспечении плавного перелива рециркулирующей жидкости через верхний срез циклона без образования капель.The technical result to which the invention is directed is to eliminate the accumulation of liquid at the bottom of the recirculating liquid collector and, therefore, to reduce the loss of liquid recirculating in the sampler, as well as to ensure a smooth overflow of the recirculating liquid through the upper section of the cyclone without droplets.

Кроме того, изобретение позволяет обеспечить более узкую по толщине и более плоскую по ширине структуру вращающегося потока воздуха внутри вихревой камеры и циклона, что обеспечивает более высокую эффективность улавливания аэрозольных частиц из потока воздуха.In addition, the invention allows to provide a narrower thickness and a flatter width of the structure of the rotating air flow inside the vortex chamber and the cyclone, which provides higher efficiency for collecting aerosol particles from the air stream.

Конструкция биологического пробоотборника согласно изобретению поясняется приводимым ниже подробным описанием и прилагаемыми чертежами, где:The design of the biological sampler according to the invention is illustrated by the following detailed description and the accompanying drawings, where:

Фиг.1 схематически показывает общий вид аэрозольного биологического пробоотборника.Figure 1 schematically shows a General view of an aerosol biological sampler.

Фиг.2 показывает продольное сечение пробоотборника.Figure 2 shows a longitudinal section of a sampler.

Фиг.3 показывает конструкцию заборного патрубка.Figure 3 shows the design of the intake pipe.

Ниже представлен перечень ссылочных обозначений.The following is a list of reference signs.

1 - заборный патрубок1 - intake pipe

2 - вихревая камера2 - swirl chamber

3 - конический циклон3 - conical cyclone

4 - сборник рециркулирующей жидкости4 - collection of recirculating fluid

5 - крышка циклона5 - cyclone cover

6 - выходной штуцер6 - output fitting

7 - трубка стока рециркулирующей жидкости7 - drain pipe recirculating fluid

8 - резервуар для сорбирующей жидкости8 - reservoir for sorbing liquid

9 - сепаратор воздушного и жидкостного потоков9 - separator of air and liquid flows

10 - боковые отверстия для потока воздуха10 - side openings for air flow

11 - верхний канал воздуха11 - upper air channel

12 - нижний канал воздуха12 - lower air channel

13 - верхнее сопло эжектора13 - upper nozzle of the ejector

14 - нижнее сопло эжектора14 - lower nozzle of the ejector

15 - эжекторная трубка жидкости15 - liquid ejector tube

16 - эжекторная трубка воздуха16 - air ejector tube

17 - трубка отбора проб17 - sampling tube

18 - клапан пробоотбора18 - sampling valve

19 - клапан подачи чистой жидкости19 - valve for supplying clean liquid

20 - трубка подачи чистой жидкости20 - tube for supplying clean liquid

Согласно изобретению пробоотборник имеет корпус, в котором размещена цилиндрическая вихревая камера 2 с установленным на ней коническим циклоном 3. Большее основание конического циклона 3 сопряжено с верхней частью вихревой камеры 2. На корпусе также расположен выходной штуцер 6 для подключения средства прокачки воздуха через пробоотборник, например вакуумного насоса (не показан).According to the invention, the sampler has a housing in which a cylindrical vortex chamber 2 is mounted with a conical cyclone 3 mounted on it. The larger base of the conical cyclone 3 is paired with the upper part of the vortex chamber 2. An outlet nozzle 6 is also located on the housing for connecting air pumping means through the sampler, for example vacuum pump (not shown).

Пробоотборник также содержит резервуар 8 для сорбирующей жидкости и расположенный в верхней части циклона на его внешней стороне кольцевой сборник 4 рециркулирующей жидкости, соединенный с резервуаром 8 трубкой 7 стока рециркулирующей жидкости.The sampler also contains a reservoir 8 for the sorbing liquid and located in the upper part of the cyclone on its outer side, an annular recirculation fluid reservoir 4 connected to the reservoir 8 by a recirculation fluid drain tube 7.

Кроме того, в вихревую камеру 2 тангенциально введен заборный патрубок 1, в котором выполнены два расположенных один над другим геометрически аналогичных внутренних канала 11 и 12, объединенных в один заборный патрубок 1 (Фиг. 1-3).In addition, the intake pipe 1 is tangentially introduced into the vortex chamber 2, in which two geometrically similar internal channels 11 and 12 are arranged one above the other and combined into one intake pipe 1 (Figs. 1-3).

Внутренние каналы заборного патрубка 1 выполнены ступенчатыми (Фиг. 3), причем меньшие диаметры каналов выполнены со стороны входа заборного патрубка. При этом часть заборного патрубка, начиная от входного среза, выполнена на определенную глубину в виде конуса с целью уменьшения потерь аэрозоля на внутренних стенках из-за неизокинетичности пробоотбора.The internal channels of the intake pipe 1 are made stepped (Fig. 3), and the smaller diameters of the channels are made from the input side of the intake pipe. At the same time, part of the intake pipe, starting from the inlet section, is made to a certain depth in the form of a cone in order to reduce aerosol losses on the internal walls due to non-kinetic sampling.

В районе ступенчатых изменений проходного диаметра каналов 11 и 12 расположены соответственно верхнее (воздушное) сопло 13 и нижнее (жидкостное) сопло 14, при этом центры указанных отверстий расположены на расстоянии, равном радиусу этого отверстия, от плоскости, формирующей ступень во внутреннем канале приемного патрубка.In the region of stepwise changes in the bore diameter of the channels 11 and 12, the upper (air) nozzle 13 and the lower (liquid) nozzle 14, respectively, are located, while the centers of these holes are located at a distance equal to the radius of this hole from the plane forming the step in the inner channel of the receiving pipe .

Резервуар 8 расположен в корпусе прибора таким образом по отношению к вихревой камере 2 и заборному патрубку 1, чтобы рабочий уровень сорбирующей жидкости в резервуаре 8 был всегда ниже эжекторной трубки 16 воздуха.The tank 8 is located in the device body in such a way with respect to the vortex chamber 2 and the intake pipe 1 so that the working level of the sorbing liquid in the tank 8 is always lower than the air ejector tube 16.

Через боковую стенку корпуса резервуара 8 проходит эжекторная трубка 15 жидкости, соединяющая резервуар 8 с нижним соплом 14 нижнего канала 12 заборного патрубка 1, а также эжекторная трубка 16 воздуха, также соединяющая резервуар 8 с верхним соплом 13 верхнего канала 11 заборного патрубка 1.An ejector liquid tube 15 passes through the side wall of the tank body 8, connecting the tank 8 with the lower nozzle 14 of the lower channel 12 of the intake pipe 1, and also an ejector air tube 16, also connecting the tank 8 with the upper nozzle 13 of the upper channel 11 of the intake pipe 1.

Предусмотрена трубка 20 подачи порций чистой сорбирующей жидкости из внешней емкости (не показана) в резервуар 8, имеющая клапан 19 подачи жидкости.A tube 20 is provided for supplying portions of pure sorbing liquid from an external container (not shown) to a reservoir 8 having a fluid supply valve 19.

К нижней стороне резервуара 8 также прикреплена сливная трубка 17 для отбора проб, имеющая клапан 18 отбора проб.A drain pipe 17 for sampling having a sampling valve 18 is also attached to the underside of the tank 8.

Порядок работы пробоотборника заключается в следующем.The operation of the sampler is as follows.

Включается вакуумный насос, подсоединенный к выходному штуцеру 6, обеспечивая прокачку воздуха через пробоотборник. Входящий через заборный патрубок 1 аэрозольный поток, разделенный надвое внутренними каналами 11 и 12, поступает в вихревую камеру 2.The vacuum pump is connected, connected to the outlet nozzle 6, providing air pumping through the sampler. The aerosol stream entering through the intake pipe 1, divided in two by the internal channels 11 and 12, enters the vortex chamber 2.

Нижнее сопло 14 в нижнем внутреннем канале 12 заборного патрубка 1, находящееся в районе ступенчатого изменения диаметра внутреннего канала, действует в качестве эжекционного элемента, т.к. ступень во внутреннем канале обусловливает значительное понижение давления в эжекторе, в результате чего жидкость всасывается из резервуара 8 по эжекционной трубке 15 жидкости. Под действием поперечных сил входного воздушного потока воздуха происходит диспергирование засасываемой струи жидкости в эжекторном сопле 14 в виде жидкокапельного аэрозольного потока. Такая конструкция эжектора не увеличивает аэродинамическое сопротивление внутреннего канала патрубка.The lower nozzle 14 in the lower inner channel 12 of the intake pipe 1, located in the region of the stepwise change in the diameter of the inner channel, acts as an ejection element, because a stage in the inner channel causes a significant decrease in pressure in the ejector, as a result of which the liquid is sucked from the reservoir 8 through the ejection tube 15 of the liquid. Under the action of the transverse forces of the inlet air stream, the suction jet of liquid disperses in the ejector nozzle 14 in the form of a liquid-droplet aerosol stream. This design of the ejector does not increase the aerodynamic resistance of the inner channel of the pipe.

Таким образом, в области выходного среза заборного патрубка 1 происходит взаимодействие двух набегающих друг на друга аэрозольных потоков, в результате чего осуществляется захват (улавливание) аэрозольных частиц из входного потока воздуха на поверхности более крупных частиц жидкокапельного аэрозольного потока. Тем самым обеспечивается повышение общей эффективности улавливания пробоотборника, т.к. этот процесс начинается непосредственно на месте выходного среза заборного патрубка 1.Thus, in the region of the exit section of the intake pipe 1, two aerosol streams running on top of each other interact, as a result of which aerosol particles are captured (trapped) from the air inlet stream on the surface of larger particles of the liquid droplet aerosol stream. This ensures an increase in the overall capture efficiency of the sampler, as this process begins directly at the place of the outlet cut of the intake pipe 1.

Поскольку заборный патрубок 1 входит в вихревую камеру тангенциально, то в камере образуется аэрогидрораспыленный вихревой поток, жидкостная составляющая которого осаждается на поверхности камеры и образует вращающуюся пленку жидкости. Отрицательное давление в устройстве, создаваемое внешним вакуумным насосом, обусловливает восхождение пленки жидкости по внутренней стенке конического циклона 3 в виде широкой спиральной полосы. При надлежащем подборе соотношения объемного расхода входящего потока воздуха, геометрических габаритов заборного патрубка 1, вихревой камеры 2 и циклона 3 спиральная полоса жидкости доходит до верха циклона 2 и плавно переливается через край циклона в сборник 4 и затем по трубке 7 стока поступает в резервуар 8, тем самым обеспечивая непрерывную рециркуляцию жидкости в устройстве.Since the intake pipe 1 enters the vortex chamber tangentially, an aerohydro-sprayed vortex flow forms in the chamber, the liquid component of which settles on the surface of the chamber and forms a rotating liquid film. The negative pressure in the device created by an external vacuum pump causes the liquid film to ascend along the inner wall of the conical cyclone 3 in the form of a wide spiral strip. With proper selection of the ratio of the volumetric flow rate of the incoming air flow, the geometric dimensions of the intake pipe 1, the vortex chamber 2 and the cyclone 3, the spiral strip of liquid reaches the top of the cyclone 2 and smoothly overflows over the edge of the cyclone into the collector 4 and then enters the reservoir 8 through the drain pipe 7, thereby providing continuous recirculation of fluid in the device.

Воздушный вихревой поток под действием отрицательной разности давлений внутри циклона также подымается вверх в виде спирального потока, вращаясь вокруг оси циклона 3. Из-за значительной разности плотности и вязкости воздуха и жидкости скорость вращения и число оборотов двух спиральных потоков: воздушного и жидкостного значительно отличаются друг от друга.Under the influence of the negative pressure difference inside the cyclone, the air vortex flow also rises upward in the form of a spiral flow, rotating around the axis of cyclone 3. Due to the significant difference in the density and viscosity of air and liquid, the rotation speed and speed of two spiral flows: air and liquid, differ significantly from each other from friend.

Основной процесс осаждения аэрозольных частиц из потока воздуха регулируется двумя механизмами.The main process of deposition of aerosol particles from the air stream is regulated by two mechanisms.

В верхней части вихревой камеры 2 и в нижней части циклона 3 осаждение в основном обеспечивается соударением (импакцией) частиц о поверхность создаваемой пленки жидкости. Второй механизм осаждения определяется тангенциальной составляющей скорости вращения воздушного вихря. Под действием центробежных сил аэрозольные частицы отбрасываются на стенки циклона, где их захватывает вращающаяся пленка жидкости. Чем значительнее будет тангенциальная составляющая скорости вращения, тем больше будут центробежные силы и, соответственно, устройство сможет захватывать аэрозольные частицы меньшего диаметра.In the upper part of the vortex chamber 2 and in the lower part of the cyclone 3, the deposition is mainly provided by the impact (impact) of the particles on the surface of the created liquid film. The second deposition mechanism is determined by the tangential component of the rotation speed of the air vortex. Under the influence of centrifugal forces, aerosol particles are thrown onto the walls of the cyclone, where they are captured by a rotating film of liquid. The greater the tangential component of the rotation speed, the greater the centrifugal forces will be and, accordingly, the device will be able to capture aerosol particles of smaller diameter.

Как упоминалось выше, в устройстве прототипа жидкость из каплесборника уходила по сливной трубке в приемный резервуар самотеком, что приводило к накапливанию рециркулирующей жидкости на дне сборника 4, что, в свою очередь, приводило к неучитываемым потерям самой жидкости и поэтому к недооценке взятой аэрозольной пробы.As mentioned above, in the prototype device, the liquid from the droplet collector went by gravity to the receiving tank, which led to the accumulation of recirculating liquid at the bottom of the collector 4, which, in turn, led to unaccounted losses of the liquid itself and therefore underestimation of the taken aerosol sample.

Для устранения этого недостатка второй верхний внутренний канал 11 воздуха соединен с эжекторной трубкой 16 воздуха при помощи прохода и верхнего сопла 13.To eliminate this drawback, the second upper inner air channel 11 is connected to the air ejector tube 16 by a passage and an upper nozzle 13.

За счет энергии входного потока воздуха в канале 11 воздуха и ступеньки в диаметрах канала 11 возникает отрицательная разность давлений в трубке 16 и верхнем объеме воздуха резервуара 8 под краем трубки 7 стока, что приводит к принудительному всасыванию рециркулирующей жидкости из сборника 4 в резервуар 8, за счет чего предотвращается ее скапливание.Due to the energy of the inlet air flow in the air channel 11 and the steps in the diameters of the channel 11, a negative pressure difference occurs in the tube 16 and the upper air volume of the tank 8 below the edge of the drain tube 7, which leads to the forced absorption of the recirculating liquid from the collector 4 into the tank 8, for due to which its accumulation is prevented.

Конструирование заборного патрубка 1 осуществляется исходя из того предположения, что общая поперечная площадь обоих каналов 11 и 12 будет равна площади канала входного патрубка прототипа, что обеспечивает условие сохранения одинаковой объемной скорости входного воздушного потока. В результате диаметр каждого канала в √2 меньше диаметра сопла прототипа, а общая конструкция выходного среза предлагаемого патрубка 1 приобретает уплощенную, близкую к прямоугольной форму, обеспечивающую лучшее улавливание аэрозоля согласно теории циклонов. Следовательно, эта конструкция позволяет обеспечить более узкую по толщине и более плоскую по ширине структуру вращающегося потока воздуха внутри вихревой камеры 2 и циклона 3 по сравнению со структурой потока, создаваемого инжектором круглого поперечного сечения, как выполнено в устройстве прототипа. Эта структура потока воздуха согласно теории циклонов обеспечивает лучший захват аэрозольных частиц из потока воздуха.The design of the intake pipe 1 is based on the assumption that the total transverse area of both channels 11 and 12 will be equal to the channel area of the inlet pipe of the prototype, which provides the condition for maintaining the same volumetric velocity of the inlet air flow. As a result, the diameter of each channel is √2 less than the diameter of the prototype nozzle, and the overall design of the output cut of the proposed pipe 1 acquires a flattened, close to rectangular shape, providing better aerosol capture according to the theory of cyclones. Therefore, this design allows you to provide a narrower thickness and a flatter width of the structure of the rotating air flow inside the vortex chamber 2 and cyclone 3 in comparison with the structure of the flow created by the injector of circular cross section, as is done in the prototype device. This structure of the air flow according to the theory of cyclones provides the best capture of aerosol particles from the air stream.

Второе усовершенствование конструкции пробоотборника заключается в том, что в устройство введен сепаратор 9 воздушного и жидкостного потоков, который разделяет оба потока в области верхнего среза циклона 3, что предотвращает срыв капель рециркулирующей жидкости со среза. Конструкция сепаратора 9 опоясывает верхний срез циклона 3 с определенным зазором, причем величина зазора подбирается с учетом обеспечения плавного перелива рециркулирующей жидкости через верхний срез циклона без образования капель.The second improvement in the design of the sampler consists in the fact that a separator 9 of air and liquid flows is introduced into the device, which separates both flows in the region of the upper cut of the cyclone 3, which prevents the droplets of the recirculating liquid from falling off the cut. The design of the separator 9 encircles the upper section of the cyclone 3 with a certain gap, and the size of the gap is selected taking into account the smooth overflow of the recirculating liquid through the upper section of the cyclone without droplets.

Небольшая часть потока воздуха, проходящая через зазор сепаратора 9, возвращается в общий выходной воздушный поток через боковые отверстия 10 в стенке выходного штуцера 6.A small portion of the air flow passing through the gap of the separator 9 is returned to the total output air stream through the side openings 10 in the wall of the outlet fitting 6.

Для взятия проб сорбирующей жидкости на анализ состава и концентрации отобранного аэрозоля открывается на определенное время клапан 18 пробоотбора, установленный в трубке 17 отбора проб. Для обеспечения длительной работы устройства, в частности, с целью пополнения расхода сорбирующей жидкости в резервуаре 8 открывается клапан 19 подачи чистой жидкости, установленный в трубке 20 подачи чистой жидкости, и требуемое количество свежей сорбирующей жидкости вводится в резервуар 8 из внешнего резервуара (не показан на чертеже).To take samples of the sorbing liquid for analysis of the composition and concentration of the selected aerosol, a sampling valve 18, installed in the sampling tube 17, is opened for a certain time. To ensure long-term operation of the device, in particular, in order to replenish the flow of sorbent liquid in the tank 8, the clean fluid supply valve 19 installed in the clean fluid supply pipe 20 opens, and the required amount of fresh sorbent fluid is introduced into the reservoir 8 from an external reservoir (not shown in drawing).

Claims (3)

1. Аэрозольный биологический пробоотборник, содержащий
корпус с выходным штуцером для подключения средства прокачки воздуха через пробоотборник,
вихревую камеру с тангенциально расположенным в ней заборным патрубком,
циклон, основание которого соединено с верхней частью вихревой камеры, сборник рециркулирующей жидкости, размещенный в верхней части циклона,
резервуар для сорбирующей жидкости, который соединен посредством сливной трубки со сборником рециркулирующей жидкости и имеет подсоединенную к нему трубку слива пробы, и
распылитель сорбирующей жидкости, содержащий эжектор жидкости, выполненный в виде сопла в первом внутреннем канале заборного патрубка, причем первый внутренний канал заборного патрубка выполнен ступенчатым с меньшим диаметром со стороны входного конца патрубка, а сопло эжектора жидкости расположено на участке внутреннего канала заборного патрубка с большим диаметром в зоне ступенчатого изменения его диаметра и соединено посредством эжекторной трубки жидкости с резервуаром,
отличающийся тем, что заборный патрубок содержит второй внутренний канал, расположенный над первым внутренним каналом и выполненный ступенчатым с меньшим диаметром со стороны входного конца патрубка, а распылитель дополнительно содержит эжектор воздуха, выполненный в виде сопла в указанном втором внутреннем канале заборного патрубка, которое расположено на участке второго внутреннего канала с большим диаметром в зоне ступенчатого изменения его диаметра и соединено с резервуаром посредством эжекторной трубки воздуха.1. Aerosol biological sampler containing
a housing with an outlet fitting for connecting air pumping means through a sampler,
vortex chamber with a tangentially located intake pipe in it,
a cyclone, the base of which is connected to the upper part of the vortex chamber, a recirculating fluid collector located in the upper part of the cyclone,
a reservoir for the sorbing liquid, which is connected by means of a drain pipe to the recirculating liquid collector and has a sample drain pipe connected to it, and
a sorbent liquid atomizer containing a liquid ejector made in the form of a nozzle in the first internal channel of the intake pipe, the first internal channel of the intake pipe being made stepwise with a smaller diameter from the inlet end of the pipe, and the liquid ejector nozzle is located on the portion of the internal channel of the intake pipe with a large diameter in the zone of stepwise changes in its diameter and is connected by means of an ejector tube of liquid to the reservoir,
characterized in that the intake pipe comprises a second internal channel located above the first internal channel and made stepwise with a smaller diameter from the input end of the pipe, and the sprayer further comprises an air ejector made in the form of a nozzle in the specified second internal channel of the intake pipe, which is located on section of the second inner channel with a large diameter in the zone of stepwise changes in its diameter and is connected to the reservoir through an ejector tube of air. 2. Пробоотборник по п.1, отличающийся тем, что он содержит выполненный в верхней части циклона сепаратор воздушного и жидкостного потоков, имеющий конфигурацию, опоясывающую верхний срез циклона.2. The sampler according to claim 1, characterized in that it comprises a separator of air and liquid flows, made in the upper part of the cyclone, having a configuration encircling the upper section of the cyclone. 3. Пробоотборник по п.1, отличающийся тем, что сопла эжектора жидкости и эжектора воздуха выполнены в виде отверстий в стенке заборного патрубка, причем геометрический центр отверстия каждого сопла находится на расстоянии радиуса этого отверстия от плоскости, образующей ступеньку в соответствующем внутреннем канале заборного патрубка. 3. The sampler according to claim 1, characterized in that the nozzles of the ejector fluid and the ejector air are made in the form of holes in the wall of the intake pipe, and the geometric center of the hole of each nozzle is located at a distance of the radius of this hole from the plane forming a step in the corresponding inner channel of the intake pipe .
RU2007144523/12A 2007-12-03 2007-12-03 Aerosol biological sampling instrument RU2353914C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007144523/12A RU2353914C1 (en) 2007-12-03 2007-12-03 Aerosol biological sampling instrument
KR1020080040398A KR101502891B1 (en) 2007-12-03 2008-04-30 Apparatus and method for collecting airborne particles
US12/327,210 US7964018B2 (en) 2007-12-03 2008-12-03 Apparatus and method for collecting and detecting airborne particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007144523/12A RU2353914C1 (en) 2007-12-03 2007-12-03 Aerosol biological sampling instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2353914C1 true RU2353914C1 (en) 2009-04-27

Family

ID=40988545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007144523/12A RU2353914C1 (en) 2007-12-03 2007-12-03 Aerosol biological sampling instrument

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101502891B1 (en)
RU (1) RU2353914C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646922C2 (en) * 2016-01-11 2018-03-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии" (ФГБНУ ФИЦВиМ) Surface sampling device
CN111751170A (en) * 2020-07-24 2020-10-09 北京大学 Portable large-flow liquid type bioaerosol cyclone sampler

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102180323B1 (en) * 2019-03-15 2020-11-18 한국화학연구원 Multi-stage filter device for selecting the size of fine particles
KR102180324B1 (en) * 2019-03-15 2020-11-18 한국화학연구원 Cyclone type forward directional filter and apparatus having the same
CN111500427A (en) * 2020-03-21 2020-08-07 深圳市朗司医疗科技有限公司 Portable wet wall cyclone microorganism aerosol collector

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2709677B1 (en) * 1993-09-10 1995-12-15 Sgn Soc Gen Tech Nouvelle Purification process of a gas by washing - Venturi column for its implementation.
GB9911336D0 (en) * 1999-05-15 1999-07-14 Graseby Dynamics Ltd Separation and collection of analyte materials
KR100873127B1 (en) * 2002-12-09 2008-12-09 엘지전자 주식회사 cyclone dust collector
JP2007069194A (en) 2005-09-08 2007-03-22 Masuki Takasu Method and apparatus for removing minute particle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646922C2 (en) * 2016-01-11 2018-03-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии" (ФГБНУ ФИЦВиМ) Surface sampling device
CN111751170A (en) * 2020-07-24 2020-10-09 北京大学 Portable large-flow liquid type bioaerosol cyclone sampler

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090057869A (en) 2009-06-08
KR101502891B1 (en) 2015-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7964018B2 (en) Apparatus and method for collecting and detecting airborne particles
RU2353914C1 (en) Aerosol biological sampling instrument
RU2397801C2 (en) Device and method for collection of aerosol particles and their concentration definition
US7062982B2 (en) Method and apparatus for concentrated airborne particle collection
RU2242738C1 (en) Air sampler
CN208727015U (en) Separator
CA2736436A1 (en) Vortex waste separator apparatus
CN100415175C (en) Liquid sampler and method
JP5842014B2 (en) Object sorting apparatus and object sorting method
US9671320B2 (en) Semi-dry type electrostatic cyclone sampler and method for sampling gas and/or water sample
US20140318371A1 (en) Substance detection device utilizing a cyclone particle separator
CN206000709U (en) The device of liquid is separated from the gas stream of fluid injection vacuum pump or compressor
CN110376027A (en) Multi-stage biological aerosol sampler and the method for sampling
RU2299414C1 (en) Personal sampler
RU2299415C1 (en) Aerosol sampler with returning fluid film
JP2008500542A (en) Airborne particulate collection method and apparatus
RU164754U1 (en) AEROSOL AND VAPOR SAMPLING DEVICE
SU1332182A1 (en) Aerosol sampler
RU141343U1 (en) CATCH OF MICROORGANISMS
SU1284996A1 (en) Device for microbiological analysis of air
RU2009125589A (en) DETECTOR FOR LIQUID CHROMATOGRAPHY AND FLOW REGULATOR FOR IT
RU2735684C1 (en) Device for separation of liquid from gas flow in compressor with fluid injection and method therefor
RU2462294C1 (en) Gas and air cleaner
CN213407803U (en) Vacuum oil filtering equipment
SU1702227A1 (en) Air sampler

Legal Events

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

Effective date: 20151204