SU1727025A1

SU1727025A1 - Isokinetic aerosol sampler

Info

Publication number: SU1727025A1
Application number: SU904837161A
Authority: SU
Inventors: Лев Леонтьевич Нефедов; Вячеслав Викторович Платов; Петр Васильевич Куликов
Original assignee: Войсковая Часть 52605
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-04-15

Abstract

Изобретение относитс к технике исследовани аэродисперсных систем, в частности к пробоотборникам аэрозолей, обеспечивающим изокинетические услови отбора из потока аэрозолей. Целью изобретени вл етс повышение точности исследовани аэродисперсных систем регистрации в период пробоотбора направлени и скорости ветра и получени по окончании пробоотбора их статистических характеристик. Устройство содержит фильтр и соединенный с ним побудитель расхода с механическим приводом в виде ветрового колеса, смонтированные на поворотном узле. За счет этого устройство имеет возможность самоориентироватьс навстречу набегающему потоку. Новым в устройстве вл етс то, что ветровое колесо соединено механической передачей с кол- лимированным источником бетта-излуче- ни , имеющим возможность перемещатьс в зависимости от скорости ветра вдоль цилиндрической поверхности неподвижного фотодетектора в вертикальной плоскости, а также имеющим возможность свободного перемещени относительно указанного фотодетектора в зависимости от направлени ветра в горизонтальной плоскости. 2 ил. (Л С XI ю XI О ю елThe invention relates to a technique for the investigation of aerodisperse systems, in particular, to aerosol samplers, which provide isokinetic conditions for sampling from an aerosol stream. The aim of the invention is to improve the accuracy of research of aerodisperse recording systems during the period of sampling the direction and speed of the wind and to obtain, at the end of the sampling, their statistical characteristics. The device includes a filter and a mechanically driven wind wheel flow stimulator connected to it, mounted on a swivel unit. Due to this, the device has the ability to orient itself towards the oncoming flow. New in the device is that the wind wheel is connected by mechanical transmission with a collimated source of beta-radiation, which can move depending on the wind speed along the cylindrical surface of the fixed photodetector in the vertical plane, as well as having the possibility of free movement relative to the specified photodetector. depending on the direction of the wind in the horizontal plane. 2 Il. (L S XI th XI O th ate

Description

Изобретение относитс к контролю за загр знени ми атмосферы, а именно к пробоотборникам атмосферных аэрозолей, обеспечивающим изокинеТические услови отбора из потока аэрозолей.The invention relates to the control of atmospheric pollution, namely, atmospheric aerosol samplers, which provide isokinetic conditions for sampling from an aerosol stream.

Целью изобретени вл етс повышение точности исследовани аэродисперсных систем за счет увеличени количестваThe aim of the invention is to improve the accuracy of research of aerodisperse systems by increasing the number of

регистрируемых пробоотборником параметров дисперсной среды.parameters of the dispersion medium recorded by the sampler.

На фиг. 1 изображена схема изокине- тического пробоотборника с узлом регистрации параметров ветра; на фиг. 2 - узел привода источника излучени .FIG. 1 shows a diagram of an isokinetic sampler with a wind parameter recording unit; in fig. 2 - drive unit of the radiation source.

Изокинетический пробоотборник аэрозолей включает входную трубку 1, улавливающий элемент (фильтр из волокнистогоThe isokinetic aerosol sampler includes an inlet tube 1, a trap element (a fiber filter

материала) 2, возхуховод 3, побудитель расхода (центробежный насос) в виде ветрового колеса 4 с полыми лопаст ми, сообщенными с воздуховодом 3, а на концах лопастей - с атмосферой. Направление потока аэрозолей (и ветра) показано стрелками .material) 2, air duct 3, flow booster (centrifugal pump) in the form of a wind wheel 4 with hollow blades, communicated with duct 3, and at the ends of the blades - with the atmosphere. The direction of flow of aerosols (and wind) is indicated by arrows.

Ветровое колесо 4 соединено посредством валов 5, 6, а также конических пар с посто нным магнитом 7 и магнитопроводом 8, которые закреплены на общей оси 9. В кольцевой зазор между магнитом 7 и магнитопроводом 8 введен металлический стакан 10, закрепленный на трубчатой оси 11, к этой же оси прикреплен подвижный конец спиральной пружины 12. Со стаканом 10 жестко св зана штанга 13, на которой подвешен коллимированный источник излучени 14, а также укреплен противовес 15.The wind wheel 4 is connected by means of shafts 5, 6, as well as conical pairs with a permanent magnet 7 and a magnetic core 8, which are fixed on a common axis 9. In the annular gap between the magnet 7 and the magnetic core 8 a metal cup 10 is inserted, fixed on a tubular axis 11, A movable end of the coil spring 12 is attached to the same axis. With the cup 10 a rod 13 is rigidly connected, on which a collimated radiation source 14 is suspended, and a counterweight 15 is also attached.

Коллимированный источник 14 с приво- дом смонтирован в поворотной ступице 16, котора имеет возможность поворачиватьс относительно неподвижно смонтированного на вертикальной стойке 17 корпуса 18 и жестко закрепленного на нем цилиндри- ческого фотодетектора 19. Первоначальна ориентаци и страгивание ветрового колеса осуществл етс флюгером 20.The collimated source 14 with a drive is mounted in a rotary hub 16, which has the ability to rotate relatively fixedly mounted on a vertical rack 17 of the housing 18 and a cylindrical photodetector rigidly fixed thereto 19. The initial orientation and moving of the wind wheel is carried out by a wind vane 20.

Устройство работает следующим образом ..The device works as follows.

Под вли нием разрежени , создаваемого насосом, часть потока аэрозолей засасываетс во входную трубку 1, проходит через фильтр 2, где происходит-отделение аэрозолей, воздуховод 3 и через полые ло- пасти ветрового колеса 4 выбрасываетс в атмосферу.Under the influence of the vacuum created by the pump, part of the aerosol flow is sucked into the inlet tube 1, passes through the filter 2, where the aerosols are separated, the duct 3 and is emitted through the hollow blades of the wind wheel 4 into the atmosphere.

Пробоотборник ориентируетс в горизонтальной плоскости навстречу ветру на вертикальной стойке 17 за счет эффекта са- моориентации ветрового колеса 4, а также посредством флюгера 20.The sampler is oriented in the horizontal plane towards the wind on a vertical stand 17 due to the self-orientation effect of the wind wheel 4, as well as by means of a weather vane 20.

При работе пробоотборника скорость вращени ветрового колеса пропорциональна скорости набегающего потока, т.е. скорости ветра. Вращение ветрового колеса посредством валов 5 и 6 передаетс насаженным на одну ось 9 посто нному магниту 7 и магнитолроводу 8. При вращении магнита 7 и магнитопровода 8 на стенках стакана 10, наход щихс в зазоре между ними, индуцируютс вихровые электрические токи. Взаимодействие электромагнитного пол (наведенных токов) и магнитного пол посто нного магнита 7 создает приложенный к стакану 10 вращающий момент, пропорциональный скорости вращени магнита и магнитопровода. Под действием вращающего момента стакан 10 начинает поворачиватьс вместе с осью 11 и штангой 13, наDuring the operation of the sampler, the speed of rotation of the wind wheel is proportional to the speed of the incident flow, i.e. wind speeds The rotation of the wind wheel by means of shafts 5 and 6 is transmitted to a permanent magnet 7 mounted on one axle 9 and a magnetic conductor 8. When the magnet 7 rotates and the magnetic conductor 8 on the walls of the cup 10 in the gap between them, eddy current is induced. The interaction of the electromagnetic field (induced currents) and the magnetic field of the permanent magnet 7 creates a torque applied to the glass 10, which is proportional to the rotational speed of the magnet and the magnetic core. Under the action of torque, the cup 10 begins to rotate with the axis 11 and the rod 13, on

конце которой подвешен уравновешенный противовесом 15 коллимированный источник излучени 14. Поворачива сь вместе с осью 11, стакан 10 закручивает пружину 12, при этом пружина 12 создает противодействующий закручиванию момент , пропорциональный углу поворота стакана 10.the end of which is suspended by a counterbalanced counterweight 15 collimated radiation source 14. Turning along with axis 11, the cup 10 twists the spring 12, while the spring 12 creates a torque opposing the twisting proportional to the angle of rotation of the cup 10.

Очевидно, что угол поворота штанги 13, а следовательно положение коллимирован- ного источника излучени 14 относительно образующей сменного цилиндрического фотодетектора 1У, определ етс скоростью ветра.Obviously, the angle of rotation of the rod 13, and therefore the position of the collimated radiation source 14 relative to the generator of the replaceable cylindrical photodetector IV, is determined by the wind speed.

Коллимированный источник излучени 14 вместе с приводом размещен внутри поворотной ступицы 16, котора имеет возможность поворачиватьс вместе с воздуховодом 3 в горизонтальной плоскости и занимать различные положени в зависимости от направлени ветра.The collimated radiation source 14, together with the drive, is located inside the rotary hub 16, which has the ability to rotate with the air duct 3 in a horizontal plane and occupy different positions depending on the wind direction.

Очевидно, что в зависимости от направлени ветра коллимированный источник 14 будет занимать определенное положение по азимуту относительно закрепленного на неподвижном корпусе 18 цилиндрического фотодетектора 19..Obviously, depending on the direction of the wind, the collimated source 14 will occupy a certain position in azimuth relative to the cylindrical photodetector 19 mounted on the stationary case 18 ..

В итоге, благодар линейному характеру денсиометрической кривой фотодетектора и оптимальному выбору активности источника излучени , экспонирование прибора в реальном ветровом потоке в течение выбранного интервала времени приведет к тому, что на фотодетекторе будет зафиксировано статистическое распределение параметров ветра в виде определенного пол почернени . Выполнение источника излучени коллимированным повышает разрешающую способность устройства по регистрации параметров ветра, Построчное считывание и преобразование этого пол в электрический сигнал производитс с помощью известных электронно-оптических методов. Радиационна безопасность при эксплуатации устройства обеспечиваетс выбором в качестве источника чистого бетта-излучател (например, стронци -90) минимально необходимой активности.As a result, due to the linear nature of the densitometric photodetector curve and the optimal choice of the radiation source activity, exposing the device in a real wind flow during a selected time interval will result in a statistical distribution of wind parameters in the form of a specific blackening floor on the photodetector. Performing a collimated radiation source increases the resolution of the device for detecting wind parameters. Line-by-line reading and conversion of this field into an electrical signal is performed using known electro-optical methods. Radiation safety during operation of the device is ensured by the choice of the minimum required activity as a source of pure beta-emitter (for example, strontium -90).

Использование данного пробоотборника позволит повысить точность исследовани аэродисперсных систем за счет регистрации дополнительной информации в виде статистических характеристик ветра в течение периода пробоотбора. При этом сохран етс простота конструкции пробоотборника и его полна автономность , что позволит без значительных затрат широко разворачивать сети сбора первичной информации об атмосферных аэрозол х.The use of this sampler will improve the accuracy of research of aerodisperse systems by registering additional information in the form of statistical characteristics of the wind during the sampling period. At the same time, the simplicity of the sampler design and its complete autonomy is retained, which will make it possible to deploy networks for collecting primary information on atmospheric aerosols without significant costs.

Claims

The claims of the Isokinetiny aerosol sampler mounted on a vertical wall with a rotary hub, including a filter and a flow booster connected to it with a drive made in the form of a wind wheel connected to a flow booster using mechanical transmission, characterized in that, in order to improve accuracy research of aerodisperse systems due to parallel with sampling registration of statistical

0

wind characteristics, it is equipped with a housing movably mounted on a vertical stand, a compact source of beta-radiation mounted in a rotary hub, a cylindrical photo detector; mounted on the housing, wherein the collimated beta-radiation source is connected by mechanical transmission to the wind wheel, movable in the vertical and horizontal planes relative to the photodetector.

(rtsg.1

50

2