ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ГАЗОВ И АЭРОЗОЛЕЙ Российский патент 1994 года по МПК G01N1/24 

Изобретение относится к технике дистанционного отбора проб и может быть использовано при исследовании концентраций вредных примесей в атмосфере, в пожарном деле и других отраслях народного хозяйства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пробоотборник для газов и аэрозолей, содержащий камеру переменного объема с жесткими верхней и нижней стенками, шар-пилот, замковое устройство в качестве средства управления отбором, запорный и газозаборный штуцера, фильтр, вставленный в камеру переменного объема.

Основным недостатком пробоотборника является невозможность его применения при изучении, например, динамики образования аэрозоля, так как имеет место осаждение аэрозоля на фильтр под действием силы тяжести, что ведет к получению завышенных результатов. Относительная погрешность определения концентрации, например, соединений калия в воздухе составляет 70%.

Цель изобретения - повышение точности результатов по определению концентрации твердых веществ при дистанционном отборе проб.

Поставленная цель достигается тем, что в известном пробоотборнике для газов и аэрозолей, содержащем газоотборную емкость, сообщенную с ее полостью соединительную вертикальную трубку с установленными на ней средством управления отборов и воздухозаборным патрубком с фильтрующим элементом и запорный кран, согласно изобретению, пробоотборник снабжен входной трубкой, один конец которой установлен с помощью уплотнительного элемента внутри воздухозаборного патрубка под фильтрующим элементом, а другой - расположен снаружи воздухозаборного патрубка и изогнут под углом 60-85^о, причем средство управления отбором выполнено в виде электромагнитного клапана, а запорный кран установлен на соединительной трубке.

На чертеже представлен предлагаемый пробоотборник, который содержит газоотборную емкость 1, сообщенную с ее полостью соединительную вертикальную трубку 2. На трубке 2 установлены средство управления отбором в виде электромагнитного клапана 3 и воздухозаборный патрубок 4. Внутри патрубка 4 установлен фильтрующий элемент 5, выполненный в виде пористой перегородки. С помощью уплотняющего элемента 6 в патрубок 4 над фильтрующим элементом 5 один конец входной трубки 7 с дополнительным фильтрующим элементом 8, а другой конец трубки 7 расположен снаpужи патрубка 4 и изогнут под углом 60-85^оС.

Запорный экран 9 установлен на соединительной трубе 2.

Подготовка пробоотборника к работе проводится следующим образом.

Газоотборная емкость 1 вакуумируется до необходимого остаточного давления, величина которого определяется объемом забираемой пробы газа или аэрозоля, затем запорный кран 9 закрывается. На соединительной трубе жестко закрепляется любым из доступных способов электромагнитный клапан. В фильтр 5 сверху с помощью уплотняющего элемента 6, например, резиновой пробки, вставляется трубка 7, изогнутая под углом 60-85 град 7, на конце которой закрепляется дополнительный элемент 8 фильтрующий, например, фильтр Петрянова. Затем отвакуумированная колба соединяется непосредственно с электромагнитным клапаном, кран 9 открывается. Расстояние, на котором может проводиться отбор проб газа или аэрозоля, определяется длиной проводов электромагнитного клапана, подсоединяющих его к электрической сети.

Пробоотборник работает следующим образом.

При срабатывании электромагнитного клапана 3 в течение определенного времени, которое зависит от сопротивления пористой перегородки 5 и вакуума в газоотборной емкости 1, в данный момент газ или аэрозоль с необходимой скоростью проходит по изогнутой трубке 7 через фильтрующий элемент 8, при этом твердые частицы улавливаются на нем, а газ проходит далее через электромагнитный клапан 3 в газоотборную емкость. По истечении времени отбора клапан 3 закрывается. После осуществления забора изогнутая трубка вместе с уплотняющим элементом вынимается из патрубка 4 с фильтрующим элементом 5, фильтрующий материал снимается, и его содержимое анализируется любым из доступных методов анализа, например массовым, объемным или физико-химическим.

Примеры работы пробоотборника приведены в таблице.

Предлагаемый пробоотборник использовали при изучении динамики образования огнетушащего аэрозоля соединений калия, обладающих высокой гигроскопичностью, с целью определения времени тушения очагов пожара с его помощью. Для этого в закрытом макете, в котором в течение определенного времени генерируется аэрозоль соединений калия, устанавливали несколько пробоотборников, электрические провода электромагнитных клапанов каждого пробоотборника выведены за пределы макета, а отбор проб осуществляется дистанционно через заданные промежутки времени.

По окончании отбора проб аэрозоля фильтр Петрянова помещали в колбу с определенным количеством дистиллированной воды и тщательно встряхивали для растворения соединений калия, осажденных на фильтре. Водный раствор анализировали методом атомно-абсорбционной спектроскопии.

Экспериментальными исследованиями установлено, что использование для отбора проб аэрозоля только вакуумированной колбы, соединенной с электромагнитными клапанами, приводит к существенному занижению результатов определения содержания аэрозоля соединений калия в воздухе, а, следовательно, к большой ошибке определения (опыт 1, табл.), за счет осаждения твердой фазы в канале электромагнитного клапана и далее по пути прохождения аэрозоля в вакуумированную колбу. При отборе проб, используя вакуумированную колбу, электромагнитный клапан и фильтр с пористой перегородкой, на которую уложен фильтрующий материал, происходит осаждение твердой фазы под действием силы тяжести в течение всего эксперимента, что ведет к получению искаженных результатов (опыт 2). Экспериментально также установлено, что при использовании трубки, изогнутой под углом более 85^о, происходит принудительный заброс аэрозоля в трубку, так как в процессе генерирования аэрозоля повышается давление в макете, что ведет к получению завышенных результатов по концентрации соединений калия (опыт 6). Применение же трубки, изогнутой под углом менее 60^о (опыт 7), приводит к занижению результатов по концентрации соединений калия вследствие осаждения твердой фазы на поверхности трубки из-за повышения сопротивления перемещению потока газа или аэрозоля внутри изогнутой трубки.

Назначение: пробоотборник для дистанционного отбора проб газов и аэрозолей с повышенной точностью результатов по определению концентрации твердых веществ. Сущность изобретения: пробоотборник снабжен входной трубкой 7, один конец которой установлен с помощью уплотнительного элемента 6 внутри воздухозаборного патрубка 4 над фильтрующим элементом 5 и снабжен дополнительным фильтрующим элементом 8. Другой конец трубки 7 расположен снаружи воздухозаборного патрубка 4 и изогнут под углом 60 - 85°. Средство управления отбором выполнено в виде электромагнитного клапана 3, а запорный кран 9 установлен на соединительной трубе 2. 1 ил., 1 табл.

ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ГАЗОВ И АЭРОЗОЛЕЙ, содержащий газоотборную емкость, сообщенную с ее полостью соединительную вертикальную трубку с установленными на ней средством управления отбором и воздухозаборным патрубком с фильтрующим элементом и запорный кран, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов по определению концентрации твердых частиц при дистанционном отборе, он снабжен входной трубкой, один конец которой установлен с помощью уплотнительного элемента в воздухозаборном патрубке над фильтрующим элементом и снабжен дополнительным фильтрующим элементом, а другой расположен снаружи воздухозаборного патрубка и изогнут под углом 60-85^o, причем средство управления отбором выполнено в виде электромагнитного клапана, а запорный кран установлен на соединительной трубке.