УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА Российский патент 1995 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к газовым пробоотборникам, а именно к устройствам для аспирационного отбора проб воздуха в пробоотборные сосуды для последующего измерения содержания в нем вредных газов при санитарном контроле, и может быть использовано в системах контроля воздушного бассейна городов, а также производственных помещений.

Известно устройство для отбора проб воздуха, содержащее побудитель расхода, пробоотборный сосуд, диафрагму и переменное пневмосопротивление [1] Побудитель расхода создает на выходе диафрагмы разрежение, необходимое для критического режима истечения воздуха через нее. Такой режим помогает стабилизировать расход отбираемой пробы воздуха.

Однако поддержание расхода в устройстве, аналогичного расходу в предлагаемом устройстве, потребовало бы побудитель с мощностью приблизительно на порядок больше, чем в предлагаемом устройстве, что делает невозможной переносную модель известного устройства. Применение в известном устройстве одной диафрагмы обеспечивает поддержание определенного расхода, что ограничивает число анализируемых компонентов.

Известно также устройство для отбора проб воздуха, содержащее пробоотборный сосуд, связанный линиями с побудителями расхода, элементом сравнения, повторителем со сдвигом и повторителем-усилителем [2]
В пробоотборном сосуде устройства отсутствует поглотитель, в связи с чем пневмосопротивление пробоотборного сосуда не меняется и, следовательно, расход воздуха от него не зависит.

При возникновении сопротивления в пробоотборном сосуде происходит дестабилизация установленного ранее расхода, которая ничем не компенсируется. Следовательно, устройство поддерживает требуемый расход только при отсутствии поглотителя, что сильно сужает диапазон анализируемых веществ. Все дроссели, установленные в линиях отбора, рассчитаны на один расход и предназначены для отбора одновременно четырех проб. Однако для изменения расхода в устройстве надо перенастроить дроссели с применением поверочных средств, что затрудняет эксплуатацию устройства и сужает круг анализируемых веществ.

Технический результат изобретения состоит в универсальности работы устройства как с точки зрения возможности работы почти с любым поглотителем, т. е. определения практически любого загрязнителя, находящегося в воздухе в газообразном состоянии, так и с точки зрения простоты эксплуатации. Простота эксплуатации достигается тем, что нужный расход задается простым включением клапана.

Для достижения указанного технического результата устройство для отбора проб воздуха, содержащее пробоотборный сосуд, связанный линиями с побудителем расхода, элементом сравнения, повторителем со сдвигом и повторителем-усилителем, согласно изобретению снабжено клапаном с дросселем, установленным на линии, подсоединенной к выходу пробоотборного сосуда, и блоком коррекции сопротивления пробоотборного сосуда, состоящим из переменного и постоянного дросселей и повторителя, камера задания которого связана с выходом пробоотборного сосуда, при этом выход переменного дросселя соединен с камерой задания элемента сравнения и входом постоянного дросселя, а выход последнего связан с повторителем, причем камера задания повторителя со сдвигом соединена с выходом пробоотборного сосуда.

Устройство может быть снабжено набором клапанов с дросселями, смонтированным на параллельных ветвях, соединенных с линией, связанной с выходом пробоотборного сосуда, а выход каждого из дросселей присоединен к линии, связанной с входом повторителя-усилителя.

На чертеже представлена схема устройства для отбора проб воздуха.

Устройство содержит побудитель 1 расхода, пневмоповторитель-усилитель мощности (повторитель-усилитель) 2, соединенный линией 3 с выходом клапана 4 с дросселем 5. Вход клапана 4 связан с выходом 6 пробоотборного сосуда.

Устройство также содержит повторитель 7 со сдвигом, камера задания которого связана с выходом 6 пробоотборного сосуда, элемент 8 сравнения, соединительные линии 9-11 и блок 12 коррекции сопротивления пробоотборного сосуда. Блок 12 коррекции состоит из переменного дросселя 13, постоянного дросселя 14 и повторителя 15, вход которого соединен с выходом постоянного дросселя 14, а камера задания повторителя 15 связана с выходом 6 пробоотборного сосуда. Выход переменного дросселя 13 соединен с камерой задания элемента 8 сравнения посредством линии 16.

Устройство может быть снабжено набором 17 клапанов 4 с дросселями 5. Набор 17 представляет собой параллельно соединенные ветви, в каждой из которых находится по одному клапану 4 с дросселем 5. Вход каждого из клапанов 4 связан с линией 18, соединенной с выходом 6 пробоотборного сосуда, а выход каждого из дросселей 5 присоединен к линии 3, связанной с входом повторителя-усилителя 2.

Устройство работает следующим образом.

Побудитель 1 расхода создает разрежение на выходе из повторителя-усилителя 2, и по линии 3 на выходе из клапана 4 с дросселем 5. За счет разрежения, создаваемого побудителем 1, анализируемый воздух проходит через пробоотборный сосуд, клапан 4, дроссель 5 и далее по линии 3 через повторитель-усилитель 2 попадает в побудитель 1 и сбрасывается в атмосферу.

Повторитель 7 со сдвигом, элемент 8 сравнения и повторитель-усилитель 2 поддерживают постоянным перепад давления на клапане 4 с дросселем 5, в том числе и на клапанах 4 с дросселями 5 набора 17, что необходимо для поддержания постоянного расхода анализируемого воздуха.

В случае, если сопротивление пробоотборного сосуда равно нулю (в пробоотборном сосуде отсутствует поглотитель), опорное давление с повторителя 7 со сдвигом по линии 9 и разрежение с повторителя-усилителя 2 по линии 11 поступают на элемент 8 сравнения, который формирует сигнал управления повторителем-усилителем 2 (по линии 10).

Повторитель-усилитель 2 поддерживает необходимое разрежение в линии 3. Величина расхода, с которым происходит отбор анализируемого газа, при этом обеспечена дросселем 5.

При возникновении или изменении сопротивления пробоотборного сосуда изменится расход (на выходе 6 пробоотборного сосуда) отбираемого на анализ воздуха, а также давление задания повторителя 7 со сдвигом. Это приведет к изменению величины опорного давления, поступающего от повторителя 7 по линии 9 к элементу 8 сравнения. Сигнал рассогласования по линии 10 поступает на повторитель-усилитель 2, что приводит к изменению разрежения в линии 3 и, следовательно, восстанавливает перепад давления на клапане 4 с дросселем 5. Однако этот перепад давления уже не соответствует расходу, заданному дросселем 5, с которым должен производиться отбор анализируемого воздуха. В связи с изменением плотности газа в пробоотборном сосуде для поддержания выбранного расхода воздуха должен быть установлен новый перепад давления на клапане 4 с дросселем 5.

Для этого в устройство введен блок 12 коррекции. В случае нулевого сопротивления пробоотборного сосуда давление задания повторителя 15 равно давлению на входе в переменный дроссель 13 и в блок 12 коррекции воздух не поступает.

При возникновении сопротивления в пробоотборном сосуде изменится давление задания повторителя 15 и из атмосферы начнет поступать воздух в блок 12 коррекции. Сигнал с выхода переменного дросселя 13 поступает по линии 16 в элемент 8 сравнения. Сигнал рассогласования с элемента 8 сравнения поступает по линии 10 на повторитель-усилитель 2. Повторитель 2 изменяет разрежение в линии 3, устанавливая новый перепад давления на клапане 4 с дросселем 5, соответствующий нужному расходу анализируемого воздуха.

Для упрощения эксплуатации устройства может быть введен набор 17 клапанов 4 с дросселями 5, с помощью которого задается необходимый расход через пробоотборный сосуд.

Это происходит следующим образом.

Каждый дроссель рассчитан на определенный расход (например: 20,40,80,160 л/ч). Подключением к пробоотборному сосуду через один (или несколько) клапанов 4 одного (или нескольких) дросселей 5 набора 17 задается нужный расход в диапазоне, например от 20 до 300 л/ч.

Таким образом, предлагаемое устройство является универсальным, обеспечивает в широких пределах стабильный расход отбираемой пробы воздуха без изменения конструкции устройства вне зависимости от изменения сопротивления пробоотборного сосуда. Устройство может стабильно работать практически с любым поглотителем, т.е. обеспечивает анализ широкого спектра загрязнителей воздуха.

Использование: для аспирационного отбора проб воздуха в пробоотборные сосуды с последующим измерением содержания в нем вредных газов при санитарном контроле воздуха. Сущность изобретения: устройство для отбора проб воздуха снабжено клапаном с дросселем. Клапан установлен на линии, подсоединенной к выходу пробоотборного сосуда. Устройство снабжено также блоком коррекции сопротивления пробоотборного сосуда, который состоит из переменного и постоянного дросселей и повторителя. Камера задания повторителя связана с выходом пробоотборного сосуда. Выход переменного дросселя соединен с камерой задания элемента сравнения и входом постоянного дросселя. Выход последнего связан с повторителем. Камера задания повторителя со сдвигом соединена с выходом пробоотборного сосуда. Устройство может быть снабжено набором клапанов с дросселями. Набор клапанов смонтирован на параллельных ветвях, которые соединены с линией, связанной с выходом пробоотборного сосуда. Выход каждого из дросселей присоединен к линии, связанной с входом повторителя-усилителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА, содержащее пробоотборный сосуд, связанный линиями с побудителем расхода, элементом сравнения, повторителем со сдвигом и повторителем-усилителем, отличающееся тем, что оно снабжено клапаном с дросселем, установленным на линии, подсоединенной к выходу пробоотборного сосуда, и блоком коррекции сопротивления пробоотборного сосуда, состоящим из переменного и постоянного дросселей и повторителя, камера задания которого связана с выходом пробоотборного сосуда, при этом выход переменного дросселя соединен с камерой задания элемента сравнения и входом постоянного дросселя, а выход последнего связан с повторителем, причем камера задания повторителя со сдвигом соединена с выходом пробоотборного сосуда. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено набором клапанов с дросселями, смонтированным на параллельных ветвях, соединенных с линией, связанной с выходом пробоотборного сосуда, а выход каждого из дросселей присоединен к линии, связанной с входом повторителя-усилителя.