СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОТБОРА ПРОБ ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК G01N1/24 

Изобретение относится к технике дистанционного отбора проб газов в приземном слое атмосферы и может быть использовано для отбора проб из газопылевого облака при массовых взрывах, при аварийных выбросах газов на промышленных объектах, а также при извержении вулканов.

Известен способ дистанционного отбора проб газов, при котором подвешивают вакуумированный пробоотборник к шару-пилоту, осуществляют подъем пробоотборника шаром-пилотом на заданную высоту, открытие пробоотборника и отбор пробы газов.

Однако способ не обеспечивает высокую надежность отбора проб газов и имеет техническую сложность осуществления.

Известно устройство для дистанционного отбора проб газов, содержащее шар-пилот, подвешенный к нему пробоотборник в виде снабженной обратным клапаном камеры переменного объема с гофрированными или эластичными боковыми стенками и жесткими верхней и нижней стенками, и шнур, соединенный одним концом с нижней стенкой пробоотборника, а другим концом закрепленный на земле.

Однако устройство не обеспечивает возможность отбора газообразных продуктов взрыва при ведении взрывных работ.

Открытая разработка полезных ископаемых сопровождается одновременным взрывом скважинных зарядов массой до тысячи и более тонн. В этих условиях необходимо устройство для отбора проб размещать в укрытии, удаленном от скважинных зарядов и расположенном с подветренной стороны, и пробоотборник поднимать на шаре-пилоте лишь после взрыва и окончания падения кусков взорванного массива, иначе устройство будет уничтожено.

Надежный отбор проб газа из облака, движущегося по направлению ветра, может быть осуществлен при встрече облака с неподвижно висящим на шаре-пилоте пробоотборником. Это обеспечивается оператором, наблюдающим за движением газообразных продуктов взрыва и дистанционно включающим устройство на отбор пробы.

Реле времени в данных условиях не может быть использовано, так как скорость, характер движения и форма облака непредсказуемы.

Еще одним недостатком устройства является сложность конструкции.

Технический результат изобретения состоит в надежном, дистанционно управляемом отборе проб газа при ведении взрывных работ и при аварийных промышленных выбросах технически простыми средствами.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе дистанционного отбора проб газов, при котором подвешивают вакуумированный пробоотборник к шару-пилоту, осуществляют подъем пробоотборника шаром-пилотом на заданную высоту, открытие пробоотборника и отбор пробы газов, согласно изобретению, подъем пробоотборника осуществляют с подветренной стороны относительно выброса, а отбор пробы ведут при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника, причем открытие пробоотборника осуществляют посредством динамического импульсного воздействия на пробоотборник, направленного вдоль его оси и создаваемого за счет разрыва шнура, связывающего шар-пилот с землей.

Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что устройство для дистанционного отбора проб газов, содержащее шар-пилот, подвешенный к нему пробоотборник в виде снабженной обратным клапаном камеры переменного объема с гофрированными или эластичными боковыми стенками и жесткими верхней и нижней стенками, и шнур, соединенный одним концом с нижней стенкой пробоотборника, а другим концом закрепленный на земле, согласно изобретению, снабжено вторым шнуром, связанным одним концом с шаром-пилотом, а вторым концом - с землей с возможностью разрыва шнура.

Кроме того, устройство снабжено расположенным на земле средством для дистанционного разрыва второго шнура.

На фиг. 1 представлено устройство для дистанционного отбора проб газа; на фиг. 2 - пробоотборник; на фиг. 3 - устройство для отбора проб из нескольких зон газопылевого облака с несколькими пробоотборниками; на фиг. 4 - устройство с ручным управлением; на фиг. 5 - то же, с раскрытым пробоотборником.

Устройство для дистанционного отбора проб газа содержит заполненный гелием, водородом или метаном (городской газ) шар-пилот 1, к которому подвешен пробоотборник 2, выполненный в виде цилиндрической камеры переменного объема.

Пробоотборник 2 состоит из нижней 3 и верхней 4 жестких торцовых стенок (дисков), соединенных тонкими эластичными или гофрированными боковыми стенками в виде цилиндрической оболочки 5. Пробоотборник снабжен обратным клапаном 6, размещенным в нижнем стенке 3. Стенки имеют кольца для присоединения шнура 7. Шнур 7 одним концом соединен с нижней стенкой 3 пробоотборника 2, а другим концом закреплен на земле. Устройство снабжено вторым шнуром 8, связанным одним концом с шаром-пилотом 1, а вторым концом - с землей с возможностью разрыва шнура, для чего устройство имеет расположенное на земле средство 9 для дистанционного разрыва второго шнура 8.

Все устройство размещают в укрытии 10, снабженном дистанционно открываемой крышкой 11. Стенки укрытия 10 выполнены решетчатыми, а само укрытие может не иметь дна для уменьшения массы.

Способ реализуется в устройстве, которое работает следующим образом.

Крышку 11 открывают воспламенением пиропатрона или под действием пружины (после разрушения крепления крышки разрывным болтом или электродетонатором). Укрытие 10 размещают на безопасном расстоянии от места взрыва с подветренной стороны.

Пробоотборник 2 вакуумируют вручную путем сжатия до соприкосновения стенок 3 и 4, перед сжатием вставляя в обратный клапан 6 капиллярную трубочку, и подвешивают к шару-пилоту 1.

Второй шнур 8 может быть намотан на катушку или смотан в клубок, а шнур 7 размещают в виде мотка с параллельным расположением витков по кругу на горизонтальной плоскости (с расчетом подъема шара без какого-либо сопротивления и с нагрузкой на нижнюю стенку 3, ограниченной только весом поднимаемого шаром шнура).

Шнур 8 у земли соединен со средством для его разрыва, которое может быть механическим (например, режущий инструмент, приводимый в действие соленоидом, срабатывающим при включении тока), термическим (шнур помещен в гильзу зажигательного патрончика, применяемого для воспламенения огнепроводного шнура и загорающегося от электровоспламенительной капельки (или взрывным) шнур обернут вокруг гильзы электродетонатора, помещенного в отрезок металлической трубы для исключения повреждения).

Дальнейшее управление процессом отбора проб осуществляется дистанционно. После взрыва скважинных зарядов в окончании падения кусков взорванной породы открывают крышку 11 укрытия 10. Шар-пилот поднимается с подветренной стороны относительно выброса на заданную высоту, определяемую визуально в зависимости от положения газопылевого облака, поднимая и пробоотборник 2. При прохождении газопылевого облака через устройство для отбора проб обрывают шнур 8, ликвидируя связь шара с землей. После этого шар-пилот 1 рывком поднимается на дополнительную высоту, благодаря чему осуществляется открытие пробоотборника за счет создания при разрыве шнура и рывке шара-пилота динамического импульсного воздействия на пробоотборник, направленного вдоль его оси. При этом нижняя стенка 3 пробоотборника удерживается шнуром 7. После открытия пробоотборника осуществляют отбор пробы газов при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника. Шар-пилот с пробоотборником шнуром 7 возвращают на землю и пробоотборник с пробой газа передают на анализ.

При использовании способа для исследования концентрации вредных примесей в приземном слое атмосферы организациями охраны труда и защиты окружающей среды устройство для осуществления способа можно еще более упростить благодаря исключению необходимости в укрытии и в дистанционном управлении подъемом шара и открытием пробоотборника.

Ручное управление пробоотборником сводится к операциям с двумя шнурами, выполняемым в следующем порядке. Шнур 7 (от нижней стенки 3 пробоотборника) размещают на землю или горизонтальной поверхности в виду пучка из параллельных витков, а шнур 8 (от шара-пилота) размывают с катушки или клубка. После подъема шара на заданную высоту шнур 8 фиксируют (закрепляют), а шнур 7 берут в руки. После этого резко отпускают шнур 7. При этом происходит динамическое воздействие на пробоотборники, направленное вдоль его оси. Пробоотборник открывается (растягивается) и засасывает пробу газа.

Вариант с ручным управлением отбором проб газа представлен на фиг. 4 и 5.

В конструкции устройства включены: катушка 12 для шнура 8, катушка 13, соединенная с шнуром 7. Катушки 12 и 13 размещены на одном валу и жестко скреплены упругим зажимом 14 типа скрепки.

На фиг. 4 показана схема устройства на стадии подъема шара-пилота 1, удерживаемого шнуром 8, сматывающимся с катушки 12. Второй шнур 7 (от пробоотборника 2) соединен с катушкой 13, размещенной на одном валу с катушкой 12 и жестко скрепленной с ней упругим зажимом 14 типа скрепки. Катушка 12 - ведущая, а катушка 13 - ведомая при подъеме шара-пилота. Для исключения натяжения шнура 7 он имеет провисание в один-два оборота катушки 13. Благодаря этому нагрузка на нижнюю стенку 3 пробоотборника 2 ограничивается весом капронового шнура 7.

После подъема шара с пробоотборником на заданную высоту снимают упругий зажим 14, соединяющий обе катушки. Взяв в руку шнур 8, чтобы шар оставался неподвижным на достигнутой высоте, вручную вращают катушку 12, создавая провисание шнура 8 (см. фиг. 5), в два-три раза превышающее длину провисания шнура 7, и резко отпускают шнур 8. Ранее неподвижный, шар рывком устремляется вверх до полного натяжения шнура 7 (катушка 13 должна быть заторможена). Подъем шара-пилота резко прекращается при натяжении шнура 7, при этом происходит динамическое воздействие на пробоотборник, направленное вдоль его оси. Пробоотборник открывается (растягивается) и засасывает пробу газа.

Основное преимущество предлагаемых способа и устройства - надежный дистанционно управляемый отбор проб газа при ведении взрывных работ и при аварийных промышленных выбросах газов технически простыми средствами. Наряду с залповыми выбросами газов устройство может быть использовано для периодического контроля атмосферы в городах и над промышленными экологически опасными объектами. Весьма малая масса пробоотборника и двух шнуров позволяет применять для подъема устройства общедоступные надувные детские шары.

Использование: для отбора проб из газопылевого облака при массовых взрывах, при аварийных выбросах газов на промышленных объектах, а также при извержении вулканов. Сущность изобретения: в способе дистанционного отбора проб газов подъем пробоотборника осуществляют с подветренной стороны относительно выброса. Отбор пробы ведут при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника. Открытие пробоотборника осуществляют посредством динамического импульсного воздействия на пробоотборник. Импульсное воздействие направлено вдоль оси пробоотборника и создано за счет разрыва шнура, связывающего шар-пилот с землей. Устройство для дистанционного отбора проб газов снабжено вторым шнуром. Последний связан одним концом с шаром-пилотом. Вторым концом шнур связан с землей с возможностью разрыва шнура. Устройство снабжено расположенным на земле средством для дистанционного разрыва второго шнура. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ дистанционного отбора проб газов, при котором подвешивают вакуумированный пробоотборник к шару-пилоту, осуществляют подъем пробоотборника шаром-пилотом на заданную высоту, открытие пробоотборника и отбор пробы газов, отличающийся тем, что, с целью осуществления отбора проб газов при взрывных и промышленных выбросах, подъем пробоотборника осуществляют с подветренной стороны относительно выброса, а отбор пробы ведут при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника, причем открытие пробоотборника осуществляют посредством динамического импульсного воздействия на пробоотборник, направленного вдоль его оси и создаваемого за счет разрыва шнура, связывающего шар-пилот с землей. 2. Устройство для дистанционного отбора проб газов, содержащее шар-пилот, подвешенный к нему пробоотборник в виде снабженной обратным клапаном камеры переменного объема с гофрированными или эластичными боковыми стенками и жесткими верхней и нижней стенками, и шнур, соединенный одним концом с нижней стенкой пробоотборника, а другим концом закрепленный на земле, отличающееся тем, что, с целью отбора проб газов при взрывных и промышленных выбросах, устройство снабжено вторым шнуром, связанным одним концом с шаром-пилотом, а вторым концом - с землей с возможностью разрыва шнура. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным на земле средством для дистанционного разрыва второго шнура.