аэрозольный измерительный пробоотборник

Формула изобретения

Аэрозольный измерительный пробоотборник, содержащий корпус воронкообразной формы, в широкой части которого закреплена перфорированная перемычка с установленным на ее поверхности фильтром, и насадку, герметично соединенную с корпусом, отличающийся тем, что перемычка выполнена в виде мембраны из упругого газонепроницаемого материала с перфорацией в центральной части, а насадка снабжена детектором, чувствительная поверхность которого соприкасается с фильтром и перекрывает зону перфорации мембраны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для отбора проб высокодисперсных аэрозолей и предназначено для контроля радиоактивных аэрозолей.

Известны устройства для отбора проб, включающие корпус, над которым установлен фильтрующий элемент (см. авт. свид. 333439, G 01 N 1/24 "Устройство для отбора проб пылегазовой смеси" и авт. свид. 402779, G 01 N 1/24, "Устройство для отбора проб пылевоздушной смеси").

Недостатком известных устройств является невозможность получения достоверных проб, т. к. известные пробоотборники не обеспечивают высокую точность в оценке концентрации аэрозолей, в виду того, что по мере увеличения давления в вакуумной камере скорость всасывания частицы аэрозоли уменьшается от максимального значения до нуля, что в итоге приводит к частичной потере крупных аэрозольных частиц на малой скорости всасывания из-за их инертности.

Известно также техническое решение по заявке Японии 5427157, МКИ G 01 N 15/02 под названием "Устройство для измерения концентрации аэрозольных частиц в газовом потоке", в котором измерения производятся с помощью детектора. Устройство имеет узкое отверстие для получения имеющего высокую скорость газового потока, экран, с которым контактируют содержащиеся в газовом потоке аэрозольные частицы, источник -лучей, расположенный с обратной стороны экрана, расположенный с внутренней стороны отверстия детектор -лучей. Однако недостатком данного устройства является то, оно позволяет измерять концентрацию только крупных и средних аэрозольных частиц, с размером более 0,5 микрон. Чтобы выделять из газового потока частицы с таким размером требуется разгонять газовый поток до высокой скорости. А это значит, что область осаждения частиц на экране будет очень малого размера из-за малого размера отверстия, в котором разгоняется поток. Частицы будут осаждаться друг на друга и скоро начнут отскакивать друг от друга. В итоге через некоторое время это приведет к неправильному измерению концентрации частиц. Таким образом, рабочий диапазон измерения концентрации данного пробоотборника весьма невелик.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является фильтродержатель (пробоотборник) с аналитическим фильтром типа АФА (см. Д.Л. Бронштейн, Н.Н. Александров "Современные средства измерения загрязнения атмосферы", Л.: Гидрометеоиздат, 1989 г., стр. 14, фиг. 1.3). Пробоотборник содержит корпус воронкообразной формы, в широкой части которого закреплена сетка (перфорированная перемычка) с установленным на ее поверхности фильтром, и насадку, соединенную с фильтродержателем по большому основанию с помощью упругих элементов.

Недостатком известного технического решения является неудобство эксплуатации, заключающееся в том, что измерение количества аэрозолей на фильтре производят в лабораторных условиях после отбора пробы, при этом разбирают пробоотборник.

Задачей, решаемой изобретением, является создание пробоотборника, обеспечивающего повышение точности и оперативности измерений концентрации аэрозолей. Это достигается тем, что в аэрозольном измерительном пробоотборнике, содержащем корпус воронкообразной формы, в широкой части которого закреплена перфорированная перемычка с установленным на ее поверхности фильтром, и насадку, герметично соединенную с корпусом, согласно изобретению, перемычка выполнена в виде мембраны из упругого газонепроницаемого материала с перфорацией в центральной части, а насадка снабжена детектором, чувствительная поверхность которого соприкасается с фильтром и перекрывает зону перфорации мембраны.

Наличие отличительных признаков предлагаемого технического решения от прототипа указывает на соответствие критерию "новизна".

При поиске не выявлено технических решений аналогичного назначения, содержащих признаки, отличающих заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию "изобретательский уровень".

Технический результат заключается в том, что удалось обеспечить прямое измерение концентраций аэрозолей непосредственно на месте пробоотбора без извлечения фильтра путем двойного позиционирования фильтра, заключающегося в переводе фильтра из режима пробоотбора в режим измерения без извлечения фильтра и осуществить, таким образом, возможность многократного цикла пробоотбор-измерение без перезарядки пробоотборника.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого аэрозольного измерительного пробоотборника. Устройство содержит корпус 1 воронкообразной формы, в широкой части которого установлена мембрана 2 с расположенным на ее поверхности фильтром 3, и насадку 4, соединенную с корпусом 1 по большому основанию с помощью накидного резьбового кольца 5. Герметичность соединения обеспечивается уплотнительными кольцами (на чертеже не показано). Мембрана 2 выполнена из упругого газонепроницаемого материала и перфорирована системой сквозных отверстий в центральной части. Насадка 4 снабжена детектором 6, чувствительная поверхность которого обращена к фильтру 3, перекрывает зону расположения перфорированных отверстий мембраны 2 и контактирует с фильтром 3 во время отсутствия воздушного потока через аэрозольный измерительный пробоотборник.

Работает устройство следующим образом. В нужный момент времени включается воздухозабор (на чертеже не показан), который направляет поток воздуха (на чертеже показан стрелками) через пробоотборник. При этом мембрана 2 с фильтром 3 из-за действующего на нее аэродинамического напора прогибается в сторону движения воздушного потока и отодвигает аэрозольный фильтр 3 от поверхности аэрозольного детектора 6. Поток свободно обтекает детектор 6 и проходит через фильтр 3 в зоне отверстий в мембране 2. Аэрозольные частицы остаются на фильтре 3, а очищенный воздух отводится из корпуса 1. После выключения воздухозабора мембрана 2 возвращает фильтр 3 в первоначальное положение, обеспечивая плотный контакт фильтра 3 с детектором 6. В этом положении фильтра 3 с помощью детектора 6 производится измерение количества осевших аэрозольных частиц. Величина концентрации аэрозолей определяется как отношение массы аэрозольных частиц на фильтре 3 к объему прокачанного через пробоотборник воздуха. После одного цикла измерений пробоотборник готов к новому измерению, если масса осевших на фильтр 3 аэрозолей меньше допустимого верхнего предела.

В институте изготовлен опытный образец аэрозольного измерительного пробоотборника для контроля радиоактивных аэрозолей и проведены его успешные испытания. В опытном образце габаритный диаметр пробоотборника 75 мм, в насадке 4 установлен детектор 6, в качестве которого использовался полупроводниковый спектрометрический -детектор марки ПДПА-1К5. Перфорированная упругая мембрана 2 выполнена из резины, фильтр 3 марки АФА-РСП3. Измерения показали, что пробоотборник полностью удовлетворяет требованиям измерения количества аэрозолей без извлечения фильтра и обеспечивает многократность цикла пробоотбор-измерение.

Предлагаемое техническое решение с успехом может применяться при оперативном контроле утечки радиоактивности из контейнеров и при непрерывном контроле наличия аэрозолей в воздухе. Для последней задачи (непрерывный контроль) следует использовать пару пробоотборников, поочередно включая один пробоотборник на отбор аэрозолей, а другой - на измерение. Используя данный пробоотборник, можно с успехом построить автоматизированную систему аэрозольного контроля.