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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für
schnelles Ausstoßen bzw. Ausströmen von Gas, und
im Speziellen auf eine Einrichtung für intermittierendes
Ausstoßen von Gas, um verdächtige oder Schmuggel-Partikel,
welche in menschlicher Kleidung eingeschlossen sind, wegzublasen.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Mit
der Entwicklung der IMS-Technik ist es möglich, verdächtige
Partikel, welche von Passagieren getragen werden, wie z. B. Drogen,
Explosivstoffe, usw. zu detektieren. Wenn die IMS-Technik angewendet
wird, um zu überwachen, ob die Passagiere Drogen, Explosivstoffe
usw. tragen, wird zuerst ein Gerät für schnelles Ausstoßen
von Gas benutzt, um die verdächtigen Partikel, welche von
den Passagieren getragen werden, wegzublasen. Dann werden die Partikel
in das IMS-System gesaugt, um gemessen und analysiert zu werden. In
den letzten Jahren haben Experten die Tortyp-Passagier-Inspektionstechnik
studiert und haben viele Patentanmeldungen eingereicht, wie z. B.
die
EP 1286151A1 ,
die
US 5915268 A1 ,
die
US 6073499 A1 ,
die
US 2001049926
A1 , etc. In diesen Patentanmeldungen wurden viele Lösungen
vorgeschlagen, um verdächtige Partikel, welche in menschlicher
Kleidung getragen werden, wegzublasen. In der US-Patentanmeldung
Nr. US 2001 049926 A1 wird ein Gerät veröffentlicht,
welches Passagiere anbläst, welche zu inspizieren sind,
wobei ein kontinuierlicher Gasstrom benutzt wird. Danach wurden
Geräte vorgeschlagen, welche auf Kleidung von Passagieren
schlagen, welche zu inspizieren sind, wobei Hochdruckgas- Ausstoßköpfe
benutzt werden und die Strömungsrichtung der Gasausstoßköpfe
oder die Strömungsrichtung des geblasenen Gases kontinuierlich aufwärts
und abwärts variiert wird. Diese Verfahren und Geräte
werden jeweils in den Patentveröffentlichungen
EP 1286151 A1 ,
US 5915268 A1 bzw.
US 6073499 A1 veröffentlicht.
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In
den existierenden IMS-Geräten, welche Ausstoßköpfe
benutzen, um Hochdruckgas auszustoßen, werden gewöhnliche
Magnetventile benutzt, um das EIN(-Schalten) und AUS(-Schalten)
eines Gasdurchflusses zu steuern. Wegen der geringen Reaktionsgeschwindigkeit
dieser Art von Ventilen mit voller Nutzlast ist die Gasausstoßfrequenz
begrenzt, und es ist schwer, eine EIN-(Schalt)- und AUS-(Schalt)-Periode
von weniger als 80 ms (EIN für 40 ms und AUS für
40 ms) zu realisieren.
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Zusammenfassung
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Entsprechend
ist es gewünscht, eine Einrichtung für intermittierendes
Ausstoßen von Gas mit einer hohen und einstellbaren Gasausstoßfrequenz
zu liefern.
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Um
diese obige Aufgabe zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung
eine Einrichtung für intermittierendes Ausstoßen
von Gas, welche aufweist: eine Gasquelle und eine Gasleitung, wobei
ein Ende in Verbindung mit der Gasquelle steht und das andere Ende
in Verbindung mit einer Düse steht, wobei die Einrichtung
ferner aufweist: eine rotierende Scheibe und einen Motor, wobei
die rotierende Scheibe auf einer rotierenden Welle montiert ist,
um sich zusammen mit der rotierenden Welle des Motors zu drehen,
wobei die rotierende Scheibe mit wenigstens einer Öffnung
geliefert wird, durch welche Gas von der Gasleitung ausgestoßen
wird, wenn die Öffnung auf die Düse ausgerichtet
bzw. justiert ist.
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Verglichen
mit dem Stand der Technik, da die vorliegende Erfindung eine Scheibenstruktur
anwendet, welche durch einen Motor angetrieben wird, kann die Einrichtung
frei die Gasausstoßfrequenz durch Justieren der Drehgeschwindigkeit
des Motors justieren bzw. einstellen, wobei dadurch die Gasausstoßfrequenz
erhöht wird und die verdächtigen Partikel, welche
in der menschlichen Kleidung getragen werden, effizient weggeblasen
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1a zeigt eine schematische Aufbauansicht
einer Einrichtung für intermittierendes Ausstoßen
von Gas entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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1b zeigt eine Frontansicht der rotierenden
Scheibe der 1a;
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2a zeigt eine schematische Aufbauansicht
einer Einrichtung für intermittierendes Ausstoßen
von Gas mit einer Dichtungseinrichtung entsprechend der vorliegenden
Erfindung; und
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2b zeigt eine Frontansicht der rotierenden
Scheibe der 2a.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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[Erste Ausführungsform]
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1a und 1b zeigen
schematische Aufbauansichten einer extern benutzten Einrichtung
für intermittierendes Ausstoßen von Gas entsprechend
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1a gezeigt wird, weist die extern
benutzte Einrichtung für intermittierendes Ausstoßen
von Gas auf: eine Gasquelle 1, eine Gasleitung 2,
eine rotierende Scheibe 5 und einen Motor 3. Ein
Ende der Gasleitung 2 steht in Verbindung mit der Gasquelle 1,
und das andere Ende (d. h. ein Auslass der Gasleitung 2) der
Gasleitung 2 ist in Verbindung mit einer Düse 4,
welche einer Seite der Scheibenoberfläche der rotierenden Scheibe 5 gegenüberliegt.
Die rotierende Scheibe 5 ist auf einer rotierenden Welle
des Motors 3 befestigt, um sich zusammen mit der rotierenden
Welle des Motors zu drehen.
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Außerdem
wird die Gasleitung 2 mit einem hauptschaltenden Magnetventil 7 für
den Gasdurchlauf geliefert (oder kann mit einem Pulssteuerschalter
geliefert werden).
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Außerdem
kann die Gasquelle eine Gaspumpe 1 sein, um ein Hochdruckgas
zu liefern. Der Druck des Hochdruckgases liegt allgemein zwischen
0,2 und 0,8 MPa und ist vorzugsweise ungefähr 0,5 MPa.
Die Gasquelle kann irgendein geeignetes Gas sein, wie z. B. gereinigte
Luft oder Stickstoffgas.
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Wie
in 1b gezeigt wird, wird die rotierende
Scheibe 5 mit vier Öffnungen geliefert. Jede Öffnung hat
eine kreisförmige Bogenform, und das Zentrum des Kreises
der kreisförmigen bogengeformten Öffnungen ist
koinzident mit dem Zentrum der rotierenden Scheibe. Die vier Öffnungen
in der rotierenden Scheibe 5 sind gleichmäßig
mit Zwischenräumen auf der rotierenden Scheibe 5 verteilt.
Außerdem ist die Breite der Öffnungen so gestaltet,
dass der Gasfluss, welcher aus der Düse 4 ausgestoßen
wird, durch die Öffnungen ohne jeglichen Widerstand fließen
kann.
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Wie
in 1a gezeigt wird, da die rotierende
Scheibe und der Motor direkt nach außen ausgesetzt sind
und nicht durch eine Dichtungseinrichtung abgedichtet sind, werden
die rotierende Scheibe und der Motor, welcher der Außenseite
hier ausgesetzt sind, als eine extern benutzte rotierende Scheibe
und ein extern benutzter Motor betrachtet.
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Als
Nächstes wird das Betriebs- bzw. Arbeitsprinzip der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1a erklärt.
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Wie
in 1a gezeigt wird, wird als Erstes
die Gaspumpe 1 mit Energie versorgt und befüllt.
Das Magnetventil 7 ist auf EIN geschaltet. Der Motor 3 wird
mit Energie versorgt, um die rotierende Scheibe 5 anzutreiben,
so dass diese rotiert. Wenn die Öffnungen in der rotierenden
Scheibe gedreht werden, um mit der Düse 4 ausgerichtet
zu sein, wird der Hochdruckgasfluss 6, welcher von der
Düse 4 ausgestoßen wird, über
die Öffnungen in der rotierenden Scheibe 5 ausgestoßen.
Wenn sich die Öffnungen in der rotierenden Scheibe 5 drehen,
um mit der Düse 4 ausgerichtet zu sein, wird der
Hochdruckgasfluss 6, welcher von der Düse 4 ausgestoßen
wird, durch die rotierende Scheibe 5 geblockt und kann
nicht über die rotierende Scheibe 5 ausgestoßen
werden. Auf diese Weise wird der Hochdruckgasfluss 6, welcher
von der Düse 4 ausgestoßen wird, kontinuierlich
durch die rotierende Scheibe 5 geblockt, so dass ein gepulster
Hochdruckgasfluss, welcher bei einer bestimmten Frequenz ausgestoßen
wird, erzeugt wird. Dieser Gasfluss schlägt auf Kleidung
auf, welche von einem Passagier getragen wird, so dass verdächtige
Partikel, welche auf den menschlichen Körpern getragen werden,
leicht weggeblasen werden können und dann von einem System
gesammelt, detektiert und analysiert werden können.
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Wie
in 1a gezeigt wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω (radian/s)
des Motors, der Zentrumswinkel α (Grad) entsprechend den
kreisförmigen bogenförmigen Öffnungen
und die Anzahl n der kreisförmigen bogenförmigen Öffnungen
bekannt sind, kann die Zeit t1 (s) für jedes Ausstoßen
EIN und die Zeit t2 (s) für jedes Ausstoßen AUS
durch die folgende Gleichung berechnet werden.
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Demnach
wird die Periode bzw. Dauer T für jedes Ausstoßen
EIN und AUS gegeben durch:
und die Gasausstoßfrequenz
f ist gegeben durch:
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Es
kann aus der obigen Berechnung ersehen werden, dass die Gasausstoßfrequenz
auf die Drehgeschwindigkeit ω des Motors und die Anzahl
n der kreisförmigen bogenförmigen Öffnungen
bezogen ist oder davon abhängt. Deshalb kann die Gasausstoßfrequenz
durch Erhöhen der Drehgeschwindigkeit ω des Motors oder
der Anzahl n der kreisförmigen bogenförmigen Öffnungen
erhöht werden, um eine hohe Gasausstoßfrequenz
zu erhalten.
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Verglichen
mit dem Stand der Technik kann die Einrichtung entsprechend der
vorliegenden Erfindung das Ausstoßintervall eines Ausstoßkopfes
frei justieren, den Einfluss der Ansprechzeit des gewöhnlichen
Magnetventils auf die Gasausstoßfrequenz eliminieren, die
Ausstoßfrequenz des Systems erhöhen und die Effizienz
des Wegblasens verdächtiger Partikel, welche in menschlicher
Kleidung getragen werden, verbessern. Da die vorliegende Erfindung
einen mechanischen Drehmechanismus anwendet, wird die Zuverlässigkeit
verbessert, und eine Beschädigung, aufgrund von wiederholter
Betätigung oder Nichtbetätigung beschädigt
zu werden, für das gewöhnlich ein Magnetventil
anfällig ist, wird vermieden, so dass dadurch Versagen
und Fehlfunktion des gesamten Systems reduziert wird.
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[Zweite Ausführungsform]
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2a und 2b zeigen
schematische Aufbauansichten einer intern benutzten Einrichtung
für intermittierendes Ausstoßen von Gas entsprechend
der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 2a gezeigt wird, weist die intern
benutzte Einrichtung für intermittierendes Ausstoßen
von Gas auf: eine Gasquelle 1, eine Gasleitung 2,
eine rotierende Scheibe 5, einen Motor 3 und eine
Dichtungseinrichtung 9. Ein Ende der Gasleitung 2 steht
in Verbindung mit der Gasquelle 1, und das andere Ende
(d. h. ein Auslass der Gasleitung 2) der Gasleitung 2 ist
in Verbindung mit einem Seitengehäuse 8 der Dichtungseinrichtung 9.
Eine Düse 4 ist auf einer anderen Seite des Gehäuses 8 der
Dichtungseinrichtung 9 gegenüber dem Auslass der Gasleitung 2 befestigt.
Die rotierende Scheibe 5 ist auf einer rotierenden Welle
des Motors 3 befestigt, um sich zusammen mit der rotierenden
Welle des Motors zu drehen. Sowohl die rotierende Scheibe 5 als
auch der Motor 3 werden innerhalb der dichtenden Einrichtung 9 geliefert.
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Außerdem
wird die Gasleitung 2 mit einem hauptschaltenden Magnetventil 7 für
den Gasdurchlauf geliefert (oder kann mit einem pulsgesteuerten
Schalter geliefert werden).
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Außerdem
kann die Gasquelle eine Gaspumpe 1 für das Liefern
von Hochdruckgas sein. Der Druck des Hochdruckgases ist im Allgemeinen
zwischen 0,2 und 0,8 MPa, vorzugsweise ist er ungefähr
0,5 MPa.
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Wie
in 2 gezeigt wird, wird die rotierende Scheibe 5 mit
einer kreisförmigen bogenförmigen Öffnung
geliefert. Das Zentrum des Kreises der kreisförmig bogenförmigen Öffnung
fällt mit dem Zentrum der rotierenden Scheibe zusammen.
Außerdem ist die Breite der Öffnung so gestaltet,
dass sie dem Gasfluss, welcher von dem Auslass der Gasleitung 2 ausgestoßen
wird, gestattet, ohne jeglichen Widerstand durch die Öffnung
zu fließen.
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Wie
in 2a gezeigt wird, da die rotierende
Scheibe und der Motor innerhalb der Dichtungseinrichtung angeordnet
sind, werden die rotierende Scheibe und der Motor, welche hermetisch
hier angeordnet sind, als eine intern zur Verfügung stehende
rotierende Scheibe und ein intern zur Verfügung stehender
Motor betrachtet.
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Als
Nächstes wird das Betriebs- bzw. Arbeitsprinzip der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 2a erklärt.
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Wie
in 2a gezeigt wird, wird zunächst
die Pumpe 1 mit Energie versorgt und befüllt.
Das Magnetventil 7 wird auf EIN geschaltet. Falls der Motor 3 nicht
mit Energie versorgt wird, wird die rotierende Scheibe 5 nicht
gedreht. In diesem Fall wird nach einer bestimmten Zeit die Düse 4 den
Hochdruckgasfluss 6 mit hoch gleichmäßigem
Gasdruck P0 ausstoßen lassen, egal
ob die Öffnung in der rotierenden Scheibe 5 mit
der Düse 4 justiert bzw. ausgerichtet ist.
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Falls
der Motor 3 mit Energie versorgt wird, um die rotierende
Scheibe 5 anzutreiben, so dass sie sich dreht, wenn die Öffnung
in der rotierenden Scheibe gedreht wird, so dass sie mit dem Auslass
der Gasleitung 2 (oder der Düse 4) ausgerichtet
ist, stößt die Düse 4 das Gas
aus, welches einen ersten Druck Pmax(t)
besitzt. Wenn die Öffnung in der rotierenden Scheibe 5 gedreht
wird, so dass sie nicht auf den Auslass der Gasleitung 2 (oder
der Düse 4) ausgerichtet ist, wird der hohe Gasdruckgasfluss,
welcher aus dem Auslass der Gasleitung 2 ausgestoßen
wird, durch die rotierende Scheibe 5 geblockt und kann
nicht direkt von der Düse 4 ausgestoßen
werden. Jedoch, da die rotierende Scheibe 5 innerhalb der
Dichtungseinrichtung abgedichtet ist und den internen Raum der Dichtungseinrichtung
in einen linke Raum und einen rechten Raum aufteilt, welche miteinander über
die Öffnung in der rotierenden Scheibe 5 in Verbindung
stehen, kann der hohe Gasdruckstrom in dem linken Raum noch in den
rechten Raum über die Öffnung fließen
und aus der Düse 4 ausgestoßen werden,
jedoch der Druck (ein zweiter Gasdruck Pmin(t))
des Gases, welches von der Düse 4 ausgestoßen
wird, ist geringer als der erste Druck Pmax(t)
aufgrund der Be einträchtigung bzw. Störung der
mit hoher Geschwindigkeit drehenden rotierenden Scheibe 5 gegenüber
dem Gasfluss. Basierend auf der Störungstheorie gibt es die
folgende Beziehung: 0 < Pmin(t) < P0 < Pmax(t). Falls die Zeitdauer t für
das Gasausstoßen zu lang ist, können Pmin(t) und Pmax(t)
veranlasst werden, sich einander zu nähern. Zu dieser Zeit
kann das Magnetventil 7 gesteuert werden, um AUS zu sein,
und der Status der Einrichtung wird zurückgesetzt. Dann
wird das Magnetventil 7 wieder auf EIN geschaltet, und
der Status der Einrichtung tritt in den nächsten Störungszyklus
ein. Offensichtlich ist die Dichtungseinrichtung 7 so gestaltet,
um jeweils die Gasflüsse, welche auf die beiden Seiten
der rotierenden Scheibe verteilt sind, zu trennen. Die Dichtungseinrichtung 9 dient
dazu, die Druckdifferenz zwischen Pmin(t)
und Pmax(t) zu erhöhen.
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Auf
diese Weise wird der Gasfluss mit einer bestimmten Frequenz ausgestoßen,
um auf der Kleidung, welche durch einen Passagier getragen wird,
aufzuschlagen, so dass verdächtige Partikel, welche auf
dem menschlichen Körper getragen werden, leicht weggeblasen
werden können und dann von dem System gesammelt, detektiert
und analysiert werden können.
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[Andere mögliche Modifikationen]
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Die
Anzahl der Öffnungen in der rotierenden Scheibe in den
oben erwähnten Ausführungsformen kann irgendeine
geeignete Anzahl, z. B. 2, 3, 5 oder mehr sein.
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In
der zweiten Ausführungsform werden sowohl der Motor als
auch die rotierende Scheibe innerhalb der Dichtungseinrichtung geliefert.
Alternativ wird nur die rotierende Scheibe innerhalb der Dichtungseinrichtung
geliefert.
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Beim
Lesen der Beschreibung sind dieses einfache Ersetzen und Modififizieren
für einen Fachmann offensichtlich und werden hier nicht
beschrieben.
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Während
die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt
und beschrieben wurden, wird von einem Fachmann gewürdigt
werden, dass Modifikationen an den Ausführungsformen, wie
beschrieben, durchgeführt werden können, ohne
vom Umfang der Ansprüche, welche nachfolgend aufgeführt
werden, abzuweichen.
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Zusammenfassung
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Eine
Einrichtung für intermittierendes Ausstoßen von
Gas beinhaltet: eine Gasquelle (1), eine Gasleitung (2),
wobei ein Ende davon mit der Gasquelle in Verbindung steht und das
andere Ende mit einer Düse in Verbindung steht, eine rotierende
Scheibe (5) und einen Motor (3), wobei die Scheibe
(5) auf einer rotierenden Welle des Motors (3)
befestigt ist, um sich zusammen mit der Welle zu drehen, wobei die
drehende Scheibe (5) mit wenigstens einer Öffnung
geliefert wird, durch welche das Gas, welches aus der Gasleitung
austritt, ausgestoßen wird, wenn die Öffnung auf
den Auslass der Gasleitung ausgerichtet ist. Die Einrichtung kann
die Gasausstoßfrequenz frei justieren bzw. einstellen,
indem die Drehgeschwindigkeit des Motors justiert bzw. eingestellt
wird, und damit die Gasausstoßfrequenz erhöhen
und effektiv verdächtige Partikel, welche in menschlicher
Kleidung getragen werden, wegblasen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1286151
A1 [0002, 0002]
- - US 5915268 A1 [0002, 0002]
- - US 6073499 A1 [0002, 0002]
- - US 2001049926 A1 [0002]