Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды "чистых" помещений

Полезная модель (ПМ) относится к фармацевтической, медицинской, микробиологической, радиоэлектронной и вентиляционной технике. ПМ является малогабаритным, мобильным устройством, обеспечивающим достоверный аэрозольный контроль воздушной среды «чистого» помещения (ЧП). Контроль ЧП осуществляется исходным тестовым аэрозолем (ИТА) нормативной концентрации соответствующей классу чистоты контролируемого ЧП. Монодисперсность ИТА достигается за счет встречного распыления и заглубления распылителей. Замеры концентрации ИТА в характерных точках вентиляционного воздушного потока и контроль воздушной среды рабочей зоны в нормативных точках ЧП позволяет получить достоверные результаты. Разработанная конструкция углового пробоотборника обеспечивает возможность обнаружить места нештатного поступления загрязнений в контролируемое ЧП через неплотности фланцевого соединения фильтра тонкой очистки (ФТО) и системы его крепления. Найдено техническое решение нахождения дефектов фильтрующей поверхности ФТО, по месту их установки в рабочей зоне ЧП в процессе выполнения работ по контролю аэрозольных параметров воздушной среды ЧП.

Полезная модель относится к фармацевтической, медицинской, микробиологической, радиоэлектронной и вентиляционной технике.

Известно устройство для контроля эффективности работы фильтров тонкой очистки (далее по тексту ФТО) по твердому аэрозолю NaCl, содержащее ультразвуковой генератор твердых аэрозольных частиц NaCl, высоковольтные электроды, счетчик электрических разрядных импульсов [1]. Недостаток данного технического решения - большие габаритные размеры и вес, использование высокого напряжения, опасного для жизни человека, отсутствие возможности контроля нормативной, счетной концентрации аэрозольных частиц, низкая точность измерений.

Наиболее близким по сути полезной модели является устройство для контроля воздушной среды «чистого» помещения, содержащее фотоэлектрический нефелометр для аэрозолей, генератор масляного аэрозоля, пробоотборник аэрозоля [2.]. Данное устройство обладает рядом недостатков:

- большие габариты и вес;

- неравномерная подача исходного тестового аэрозоля (далее по тексту ИТА) в полсть воздуховода (до ФТО);

- отсутствие контроля концентрации ИТА (до ФТО);

- значительные габаритные размеры пробоотборника аэрозоля;

- отсутствие контроля счетной концентрации фракций аэрозоля;

- низкая производительность генератора масляного аэрозоля.

Целью полезной модели - создание малогабаритного, мобильного устройства обеспечивающего достоверный нормативный контроль воздушной среды «чистого» помещения (далее по тексту ЧП) и обнаружение мест нештатного поступления загрязнений в контролируемое «чистое» помещение через неплотности конструкции фланцевого соединения ФТО и системы его крепления или через дефектны фильтрующей поверхности ФТО.

Поставленная цель достигается следующим рядом технических решений, используемых в устройстве:

- подача исходного тестового аэрозоля через распылители аэрозоля (далее по тексту РА), установленные встречно на диаметральной оси поперечного сечения прямого участка центрального ствола воздуховодов (далее по тексту ЦСВ), обслуживающих ЧП, при этом минимальная длина прямого участка ЦСВ, в противоположном направлении движению воздушному потоку вентиляционного воздуха в ЦСВ, от места установки РА до ближайшего возмущения воздушного потока равна полутора диаметрам ЦСВ;

- РА заглублены в полость ЦСВ: на 0,1 части диаметра ЦСВ, при диаметре ЦСВ до 350 мм; на 0,15 части диаметра ЦСВ, при диаметре более 350 мм;

- на прямом участке ЦСВ на минимальном расстоянии от места установки РА, в направлении движения воздушного потока, равному четырем диаметрам ЦСВ выполнены четыре пьезометрических отверстия (далее по тексту ПО) для отбора проб концентрации исходного тестового аэрозоля (далее по тексту ИТА), при этом, оси ПО находятся в одной плоскости поперечного сечения ЦСВ и пересекаются между собой под углом 90°, кроме того, минимальная длина прямого участка ЦСВ от осей ПО в направлении движения воздушного потока до ближайшего возмущения воздушного потока в ЦСВ равна полутора диаметрам ЦСВ;

- отбор проб концентрации ИТА осуществляется угловым пробоотборником, у которого трубка пробоотборника аэрозоля изогнута под углом 90° и заканчивается диффузорным раструбом, при этом длина части отвода трубки с диффузорным раструбом равна двум внутренним диаметрам трубки пробоотборника аэрозоля;

- отбор проб концентрации ИТА угловым пробоотборником через ПО: в четырех точках, расположенных на их осях ПО, на расстоянии от стенки ЦСВ равном 0,15 части диаметра ЦСВ при диаметре ЦСВ до 350 мм; в восьми токах, расположенных на их осях ПО, на расстоянии от стенки ЦСВ равном 0,06 и 0,3 части диаметра ЦСВ, соответственно, при диаметре ЦСВ более 350 мм;

- контроль целостности фильтрующей поверхности ФТО, установленных в ЧП, определяется по показаниям счетчика аэрозольных частиц [7] при сканировании поверхности ФТО угловым пробоотборником аэрозоля на расстоянии 25 мм от поверхности ФТО, при скорости его передвижения относительно поверхности ФТО не более 5 см/сек, при этом скорость воздушного потока через ФТО и концентрация ИТА в полости воздуховода до ФТО соответствуют нормативным требованиям;

- герметичность фланцевого соединения ФТО и системы его крепления контролируется с помощью углового пробоотборника по показаниям счетчика

аэрозольных частиц [7], диффузорный раструб углового пробоотборника установлен на максимальном расстоянии относительно поверхности фланцевого соединения ФТО, расположенного в полсти ЧП, скорость перемещения диффузорного раструба углового пробоотборника по периметру фланцевого соединения ФТО не должна превышать 5 см/сек, при этом скорость воздушного потока через ФТО и концентрация ИТА в полости воздуховода до ФТО соответствуют нормативным требованиям;

- отбор проб воздуха в рабочей зоне контролируемого ЧП выполняется по показаниям счетчика аэрозольных частиц [7] и отбирается через его пробоотборник установленным на нормативном расстоянии от уровня чистого пола для характерных технологических операций, в точках, количество которых определяется нормативным расчетом [3], при этом скорость воздухообмена, избыточное давление в контролируемом ЧП и концентрация ИТА в полости ЦСВ соответствуют нормативным требованиям [3; 5; 6.].

Кроме того, для выполнения условий снижения габаритных размеров и веса в устройстве использованы малогабаритные приборы и оборудование: портативный счетчик аэрозольных частиц [7], разбавитель концентрации исходного тестового аэрозоля [10], и малогабаритный генератор аэрозолей [8];

На фиг.1 показан общий вид устройства для контроля аэрозольных параметров воздушной среды «чистого» помещения и вентиляционная система, обслуживающая ЧП.

На фиг.2 показан разрез центрального ствола воздуховодов (ЦСВ) А-А.

На фиг.3 показан разрез ЦСВ В-В.

На фиг.4 показан общий вид углового пробоотборника аэрозоля.

Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды «чистого» помещения содержит фильтр грубой очистки 1, вентилятор 2, фильтр промежуточной очистки 3, генератор [8] исходного тестового аэрозоля (ИТА) 4, счетчик аэрозольных частиц [7] (САЧ) 5, распылитель аэрозоля 6, пьезометрические отверстия (ПО) 7, разбавитель исходного тестового аэрозоля [10] 8, импульсный трубопровод аэрозоля ИТА 9, угловой пробоотборник аэрозоля (УПО) 10, регулирующее устройство воздушного потока 11, «чистое» помещение (ЧП) 12, центральный ствол воздуховодов, обслуживающих ЧП (ЦСВ) 13, модуль воздухораспределителя 14 с установленным в его корпусе фильтром тонкой очистки (ФТО) 15, фланцевое соединение ФТО и система его крепления 15/14. Угловой

пробоотборник аэрозоля (УПО) 10, содержит диффузорный раструб 16, трубку пробоотборника 17, штуцер 18.

Принцип работы устройства для контроля аэрозольных параметров «чистого помещения следующий.

Включаем в работу вентилятор 2 и подаем воздух в «чистое» помещение 12, предварительно очистив его в фильтрах грубой очистки 1 и в фильтре промежуточной очистки 3. Регулирующим устройством 11 устанавливаем объемную нормативную скорость воздухообмена и величину избыточного давления в ЧП 12 [3, 6]. Включаем в работу генератор ИТА 4 и по импульсному трубопроводу 9 подаем исходный тестовый аэрозоль к распылителям 6. Угловым пробоотборником (УПО) 10 через ПО 7 отбираем пробы ИТА [3], уменьшив его конценцентрацию в разбавителе 8 [10], по показаниям САЧ 5 и умножая его на коэффициент разбавления разбавителя 8, определяем величину концентрации ИТА. Нормативная концентрация ИТА находится в прямой зависимости от класса чистоты контролируемого ЧП и находится в пределах от 3,5×10⁶ до 3,5×10 ⁸ частиц 0,5 мкм/м³ воздуха [3, 6].

При обеспечении нормативного воздухообмена [3], избыточного давления [6], в контролируемом ЧП 12 и нормативной концентрации ИТА в ЦСВ 13 замеряем количественную величину содержания аэрозольных частиц на уровне рабочей зоны в воздухе ЧП 12 [3, 6]. Замеры счетной концентрации аэрозольных частиц диаметром 0,3-5,0 мкм счетчиком аэрозольных частиц 5 [7], в точках рабочей зоны ЧП выполняем согласно нормативным требованиям [3].

В случае превышения нормативного содержания аэрозольных частиц в воздухе рабочей зоны контролируемого ЧП 12 определяем места несанкционированного поступления аэрозоля через дефекты фильтрующей поверхности ФТО 15 или через неплотности фланцевого соединения ФТО и системы его крепления 15/14.

Целостность фильтрующей поверхности ФТО 15 и герметичность фланцевого соединения ФТО и системы его крепления 15/14 проверяем при нормативной скорости воздухообмена в ЧП 12 и нормативной концентрации ИТА.

Целостность фильтрующей поверхности ФТО 15 проверяем, сканируя поверхность ФТО 15 угловым пробоотборником 10, располагая диффузорный раструб 16 на расстоянии от поверхности ФТО - 25 мм, при скорости передвижения диффузорного раструба 16 углового пробоотборника 10 относительно поверхности ФТО 15 не более 5 см/сек. Результаты сканирования поверхности ФТО 15 визуально наблюдаем

по показаниям САЧ 5. При обнаружении течи (повышенная концентрация аэрозоля [3]) дефект устраняем или заменяем ФТО 15.

Герметичность фланцевого соединения ФТО 15 и системы его крепления 15/14 контролируем угловым пробоотборником 10 по показаниям САЧ 5. При выполнения данных работ используем перепад избыточного давления между ЦСВ 13 (до ФТО) и ЧП 12 (после ФТО), то есть сопротивление ФТО нормативному воздушному потоку, находящееся в пределах 100-600 Па.

Максимально приближаем диффузорный раструб 16 углового пробоотборника 10 к фланцевому соединению ФТО и системе его крепления 15/14 со стороны ЧП 12 сканируем его поверхность по всему периметру, при скорости перемещения диффузорного раструба 16 углового пробоотборника 10 относительно поверхности фланцевого соединения ФТО 15/14 не более 5 см/сек.

Обнаруженные течи (повышенная концентрация аэрозоля [3]) во фланцевом соединении ФТО и системе его крепления 15/14 устраняем.

После устранения всех дефектов фильтрующих поверхностей ФТО 15 и во фланцевых соединениях ФТО и системе его крепления 15/14 проводим повторный контроль параметров воздушной среды ЧП согласно нормативным требованиям ([3, 5, 6])

Окончательные результаты контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП 12 должны соответствовать нормативным требованиям [3, 5, 6]) и выражаются формулой:

n_{РЗ ЧП}/N_ИТА × 100% 0,9÷0,999% в зависимости от класса чистоты ЧП

Где:

N_ИТА - концентрация исходного тестового аэрозоля в ЦСВ, а/частиц _д0,5мм в 1 м³ воздуха;

n_{РЗ ЧП} - содержание аэрозольных частиц в рабочей зоне ЧП, а/частиц _{д0,5 мм} в 1 м³ контролируемого воздуха.

1. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды «чистых» помещений (далее по тексту ЧП), содержащее воздушные фильтры грубой и промежуточной очистки, вентилятор, центральный ствол воздуховодов, обслуживающих ЧП, генератор исходного тестового аэрозоля (далее по тексту ИТА), импульсный трубопровод ИТА, разбавитель ИТА, счетчик аэрозольных частиц (далее по тексту САЧ), воздушный насос САЧ, распылители ИТА, пробоотборник аэрозоля, модули воздухораспределителей с установленными в их корпусах фильтрами тонкой очистки (далее по тексту ФТО), фильтрующую поверхность ФТО, фланцевое соединение ФТО с системой его крепления, контролируемое ЧП, рабочую зону ЧП, регулирующее устройство воздушного потока, отличающееся тем, что подача аэрозоля исходной тестовой концентрации от генератора аэрозоля в полость центрального ствола воздуховодов (далее по тексту ЦСВ), вентиляционной системы, обслуживающей ЧП, осуществляется через распылители аэрозоля, установленные встречно на диаметральной оси поперечного сечения ЦСВ, при этом минимальная длина прямого участка ЦСВ от места установки распылителей аэрозоля, в противоположном направлении движению воздушного потока в ЦСВ, до ближайшего его возмущения равна полутора диаметрам ЦСВ.

2. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП по п.1, отличающееся тем, что распылители аэрозоля ИТА заглублены в полость ЦСВ на величину, равную 0,1 части диаметра ЦСВ при диаметре ЦСВ до 350 мм и на 0,15 части диаметра ЦСВ при диаметре ЦСВ более 350 мм.

3. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП по п.1, отличающееся тем, что на прямом участке ЦСВ на минимальном расстоянии, равном четырем диаметрам ЦСВ от места установки распылителей аэрозоля ИТА, в направлении движения воздушного потока, выполнены четыре пьезометрических отверстия (далее по тексту ПО) для отбора проб концентрации ИТА, при этом оси ПО находятся в одной плоскости поперечного сечения ЦСВ и пересекаются между собой под углом 90°, кроме того, минимальная длина прямого участка ЦСВ от осей ПО, в направлении движения воздушного потока, до ближайшего его возмущения в ЦСВ равна полутора диаметрам ЦСВ.

4. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП по п.1, отличающееся тем, что трубка углового пробоотборника аэрозоля изогнута под углом 90° и заканчивается диффузорным раструбом, при этом длина части отвода трубки с диффузорным раструбом равна двум внутренним диаметрам трубки пробоотборника аэрозоля.

5. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП по п.1, отличающееся тем, что отбор проб концентрации ИТА выполняется через ПО в полости ЦСВ угловым пробоотборником в четырех точках, расположенных на осях ПО, на расстоянии от стенки ЦСВ равном 0,15 части диаметра ЦСВ при диаметре ЦСВ до 350 мм и в восьми токах, расположенных на осях ПО, на расстоянии от стенки ЦСВ равном 0,06 и 0,3 части диаметра ЦСВ, соответственно, при диаметре ЦСВ более 350 мм, при этом диффузорный раструб углового пробоотборника направлен навстречу воздушному потоку в ЦСВ.

6. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП по п.1, отличающееся тем, что контроль целостности фильтрующей поверхности ФТО, установленных в ЧП, определяется по показаниям счетчика аэрозольных частиц при сканировании фильтрующей поверхности ФТО угловым пробоотборником аэрозоля на расстоянии 25 мм от поверхности ФТО, при скорости его передвижения относительно поверхности ФТО не более 5 см/с, при этом скорость воздушного потока через ФТО и концентрация ИТА в полости воздуховода до ФТО соответствуют нормативным требованиям.

7. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП по п.1, отличающееся тем, что герметичность фланцевого соединения ФТО и системы его крепления контролируется с помощью углового пробоотборника по показаниям счетчика аэрозольных частиц, при этом диффузорный раструб углового пробоотборника установлен на максимальном расстоянии относительно поверхности фланцевого соединения ФТО, расположенного в полости ЧП, скорость перемещения диффузорного раструба углового пробоотборника по периметру фланцевого соединения ФТО не должна превышать 5 см/с, кроме того, скорость воздушного потока через ФТО и концентрация ИТА в полости воздуховода до ФТО соответствуют нормативным требованиям.

8. Устройство для контроля аэрозольных параметров воздушной среды ЧП по п.1, отличающееся тем, что отбор проб воздуха в рабочей зоне контролируемого ЧП выполняется счетчиком аэрозольных частиц через его пробоотборник, установленным на нормативном расстоянии от уровня чистого пола для характерных технологических операций, в точках, количество которых определяется нормативным расчетом, при этом скорость воздухообмена, избыточное давление в контролируемом ЧП и концентрация ИТА в полости ЦСВ соответствуют нормативным требованиям.