Stanowisko do testowania i kalibracji czujników zapylenia oraz sposób testowania i kalibracji czujników zapylenia

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny

• mgr inż. Stanisław Karcz - Kierownik Zespołu
• mgr inż. Zbigniew Machynia,
• mgr inż. Marcin Podsiadło,
• dr inż. Grzegorz Skrabalak,
• dr inż. Piotr Putyra

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Jakość powietrza stała się kluczowym tematem w niektórych miastach oraz jednym z warunków planowania wypoczynku na świeżym powietrzu. Aplikacje agregujące dane z niskokosztwych czujników zapylenia agregowane są przez aplikacje mobilne oraz strony internetowe.
Niestety żadne z niskokosztowych czujników zapylenia nie są kalibrowane do referencyjnej metody wagowej czyli metody gdzie ważymy ilość zanieczyszczeń na specjalnych bibułkach. Nisko kosztowe czujnik zapylenia realizują pomiar za pomocą wiązki lasera, a na podstawie sygnału elektrycznego wyznaczane jest stężenie wagowe zapylenia. Niestety pomiary wagowe oraz optyczne nie są ze sobą tożsame ani żaden z system nie deklaruje swojej dokładności pomiarowej odnosząc sie do niej przy pomiarze z danego czujnika. Stanowisko rozwiązuje problem kalibracji sensorów optycznych do pomiaru zapylenia względem uznanej referencyjnej metody wagowej.

ISTOTA WYNALAZKU

W szczelnym naczyniu o zadanej pojemności mieszana jest znana objętość cieczy lub żelu ze znaną wagą proszku. Gęstość cieczy lub żelu nie pozwala na unoszenie się cząstek proszku na powierzchni oraz opadanie w jego objętości. Proszek z cieczą lub żelem o zadanej gęstości jest mieszany przy pomocy młynka z dodatkiem kulek ceramicznych o średnicy 15 mm znajdujących się wewnątrz naczynia z proszkiem oraz z cieczą lub żelem. Ciecz z proszkiem lub żelem oraz z kulkami jest mieszana w okrągłym naczyniu nie dłużej niż 24h w celu homogenizacji roztworu. W zależności od proporcji, oraz stężenia proszku w roztworze pobierana jest zadana objętość cieczy, która jest podawana do działka pneumatycznego. Działko jest wyposażone w dyszę atomizującą. System dozowania proszku jest złożony z systemu przygotowania powietrza zawierającym dwustopniowy filtr sprężonego powietrza zatrzymującego powyżej 90% cząsteczek powyżej 2 µm mogącymi znajdować się w powietrzu na wejściu układu pneumatycznego. Cieśninie wejściowe do zespołu nie przekracza 8 barów. Na wyjściu zespołu przygotowania powietrza jest zainstalowany zawór elektromagnetyczny, którego sterowanie pozwala na jego impulsowe wyzwalanie w zadanych docinkach czasu. Zespół dozujący posiada trzy przyłącza wyposażone w reduktory ciśnienia umożliwiające regulację ciśnienia we wszystkich trzech przyłączach niezależnie. Pierwsze przyłącze jest odpowiedzialne za otwieranie dyszy, drugie za zasilanie sprężonym powietrzem komory, które jest mieszane z roztworem w komorze wtryskiwacza. Trzeci przyłącz wraz z zaworem pozwala na dozowanie pobranej ilości cieczy, a co zatem idzie dozowanie zadanej objętości proszku.
Zamkniecie zaworu po podaniu zadanej ilości roztworu przeciwdziała ucieczce roztworu z komory po podaniu ciśnienia. Podczas wyzwolenia wtryskiwacza następuje podanie sprężonego powietrza na wszystkie trzy przyłącza co powoduje wyzwolenie wtryskiwacza, podanie do komory sprężonego powietrza oraz wstrzyknięcie roztworu do wtryskiwacza. Wewnątrz wtryskiwacza następuje mieszanie roztworu z cieczą, a po przejściu przez dyszę atomizującą dochodzi do rozpylenia roztworu w komorze. Po wstrzyknięciu następuje odparowanie cieczy w wyniku czego w objętości komory pozostaje jedynie objętość proszku.
Wtryskiwacz posiada mechanizm samoczyszczący się zapobiegający zatykaniu się dyszy. Integralną częścią systemu jest komora do której wstrzeliwany jest roztwór poprzez dysze. Komora jest wykonana z przeźroczystego szkła kwarcowego, a jej pojemności wynosi 1m3. Komora jest wyposażona w pokrywę oraz przepusty kablowe zapewniającą szczelność komory. Dodatkowym wyposażeniem komory są wentylatory, które zapewniają obieg powietrza oraz gniazdo wtryskiwacza przez które podawany jest roztwór poddany atomizacji. Komora posiada w pokrywie porty umożliwiające czyszczenie komory bez konieczności zdejmowania wieka oraz system zamków dociskających pokrywę do krawędzi komory w celu zapewniania szczelności systemu. Pokrywa komory wyposażona jest w filtr uniemożliwiający wydostanie się cząstek proszku na zewnątrz oraz powstawania nadciśnienia wewnątrz komory po wstrzeleniu dawki proszku. W związku tym iż wtryskiwacz może pracować również bez udziału cieczy może zostać wykorzystany do podawania sprężonego powietrza w celu zwiększenia przepływu powietrza w komorze co zapobiegać może dodatkowo opadaniu ciężkich cząstek proszku.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Stanowisko może być wykorzystywane w celu walidacji wskazań dostarczonych sensorów zapylenia przez zewnętrzne firmy lub instytucje do referencyjnej metody wagowej.