Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли
DEVICE FOR DETERMINING THE DISPERSE COMPOSITION AND SEDIMENTATION RATE OF DUST PARTICLES

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для определения загрязнения воздуха и может найти применение при санитарно-гигиеническом контроле воздуха производственных помещений, очистных систем промышленных производств и т.п.
Известно устройство, содержащее деревянную пустотелую подставку с металлическим основанием, с выполненным на горизонтальной плоскости отверстием, в котором по вертикальной оси жестко закреплен стеклянный седиментационный цилиндр, на котором сверху соосно смонтирован буфер. Между седиментационным цилиндром и буфером установлена выдвижная металлическая заслонка, которая перекрывает седиментационный цилиндр от буфера. Буфер снабжен воздушным поршнем, установленным на буфере сверху. Кроме этого, буфер снабжен спусковым поршнем с подпружинным штоком, смонтированным на буфере перпендикулярно вертикальной оси. На внутреннем конце штока спускового поршня смонтирован предметный столик, предназначенный для размещения на нем исследуемой порции порошка пыли. Внутри полой деревянной подставки размещен ленточный транспортер с закрепленной на нем клейкой лентой, обеспечивающей надежную фиксацию оседающего в седиментационном цилиндре исследуемой порции порошка пыли [патент РФ на ПМ №135806, МПК G01 N15/00 –прототип].
Недостатком известного устройства является низкая точность определения дисперсного состава частиц пыли, обусловленная большой массой навески – 50 мг, так как при оседании пыли происходит слипание мелких и крупных частиц, снижая точность определения исследуемого дисперсного состава пыли.
Также недостатком известного устройства является заданная скорость ленточного транспортёра, так как оно не позволяет определять точно скорость оседания частиц пыли, снижая эффективность работы устройства.
Технический результат – повышение эффективности работы устройства.
Техническая задача – повышение эффективности работы устройства, направленное на повышение точности определения дисперсного состава пыли и скорости её оседания, за счёт съёмки высокочувствительной видеокамерой и последующей покадровой обработки процесса пылеоседания частиц пыли.
Решение технической задачи
Устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц, содержащее распыляющее устройство, устройство для гашения воздушной волны, буфер, исследуемый образец пыли, седиментационный цилиндр, заслонку и приёмное устройство, в котором по вертикальной оси неподвижно закреплён стеклянный седиментационный цилиндр в отверстии, выполненном на горизонтальной поверхности деревянной пустотелой подставки с металлическим основанием, на седиментационном цилиндре сверху соосно смонтирован буфер, выполненный в виде конусообразной металлической воронки, снабженный воздушным поршнем, установленным на буфере сверху и предназначенный для гашения воздушной волны, и спусковым поршнем, установленным на буфере перпендикулярно вертикальной оси с подпружинным штоком, на внутреннем конце который снабжён предметным столиком для размещения на нём исследуемой навески пыли, а между седиментационным цилиндром и буфером установлена заслонка, перекрывающая вход в седиментационный цилиндр, в котором внутри полой деревянной подставки установлено выдвижное стекло прямоугольной формы в качестве поверхности для оседания в седиментационном цилиндре исследуемой навески пыли, также предотвращающее попадание оседающей пыли на объектив высокочувствительной видеокамеры, установленной внутри деревянной подставки соосно седиментационному цилиндру, которая обеспечивает непрерывную съёмку оседания всей исследуемой порции пыли на поверхности стекла и подключённая к компьютеру для дальнейшей обработки отснятого видеоматериала.
Сущность
Технический результат обеспечивается тем, что в заявленном устройстве в качестве поверхности для оседания исследуемой навески пыли используется выдвижное стекло, которое также способствует предотвращению попадания частиц пыли на объектив высокочувствительной видеокамеры, установленной на основании внутри деревянной подставки, которая осуществляет непрерывную съёмку процесса оседания частиц пыли на поверхность стекла. Затем отснятый видеоматериал передаётся для дальнейшей обработки на компьютер для преобразования в отснятого видеоматериала на отдельные кадры. На каждом кадре определяется пофракционный состав и скорость оседания частиц исследуемой пыли.
Таким образом, за счёт использования непрерывной видеосъёмки на высокочувствительную видеокамеру и дальнейшей компьютерной обработки предлагаемое устройство, по сравнению с устройством по прототипу, обеспечивает повышение точности определения дисперсного состава и скорости оседания частиц пыли, способствуя повышению эффективности работы устройства, что и является новым техническим результатом заявляемой полезной модели.
Изобретение поясняется графическим материалом:
На фиг. 1 – схематично представлено устройство для определения дисперсного состава и скорости оседания частиц, общий вид.
Устройство
Устройство содержит деревянную пустотелую подставку 1 с металлическим основанием, в котором по вертикальной оси неподвижно закреплён стеклянный седиментационный цилиндр 2, на котором соосно сверху смонтирован буфер 3, выполненный в виде конусообразной металлической воронки, предназначенный для распыления в нём исследуемого образца пыли. Между седиментационным цилиндром 2 и буфером 3 установлена выдвижная металлическая заслонка 4, которая перекрывает седиментационный цилиндр 2 от буфера 3. Буфер 3 снабжён воздушным поршнем 5, установленным на буфере сверху и предназначенным для гашения воздушной волны, создаваемой в буфере. Кроме этого, буфер 3 снабжён спусковым поршнем 6 с подпружинным штоком, смонтированным на буфере 3 перпендикулярно вертикальной оси устройства. На внутреннем конце штока спускового поршня 6, смонтирован предметный столик 7, предназначенный для размещения на нем исследуемой навески образца пыли. Внутри полой деревянной подставки 1 в пазах 8 установлено выдвижное стекло прямоугольной формы 9, для оседающей на нём исследуемой навески пыли 10 и одновременно предназначенным для предотвращения попадания оседающей пыли на объектив высокочувствительной видеокамеры 11, установленной на основании деревянной подставки 1 и с полем охвата съёмки всей поверхности оседающих частиц.
Пример конкретного исполнения
Для экспериментальной проверки заявленного устройства был изготовлена лабораторная установка, в которой использовали седиментационный цилиндр 2 из стекла, высотой h = 2100 мм и диаметром d = 210 мм. Навеску исследуемого порошка пыли массой 5 мг размещали на предметном столике 7 спускового поршня 6 и помещали внутрь буфера 3 при закрытой заслонке 4. Затем вручную резким нажатием на подпружинный шток поршня 6 производили распыление навески в буфере 3. Одновременно со спуском поршня 6 через воздушный поршень 5 в окружающую среду вытеснялся объём воздуха, равный объёму воздуха спускового поршня 6. Через промежуток времени, равный 1 секунде, необходимый для затухания воздушной волны, вызванной при срабатывании спускового поршня 6, вручную открывали заслонку 4 и частицы пыли попадали в седиментационный цилиндр 2. С открытием заслонки 4 и при нажатии кнопки на компьютере (на чертеже не указано), подключённому к видеокамере 11, производили съёмку процесса оседания исследуемой навески оседающих частиц пыли 10 на поверхность предметного стекла 9 в течение 1 минуты. Затем видеосъёмку процесса оседания испытуемой навески пыли передавали на компьютер для последующей обработки, где осуществляли её разделение на кадры (раскадровка). Камера осуществляла съёмку с частотой 30 кадров в секунду, соответственно из полученной видеосъёмки получили 1819 кадров, с периодичностью 0,033 секунд. Затем по полученным кадрам с помощью программ на компьютере по обработанному каждому кадру определяли пофракционный дисперсный состав и скорость оседания частиц пыли.
Таким образом, заявленное устройство способствует повышению точности определения дисперсного состава пыли и скорости её оседания и как результат повышению эффективности работы устройства.