УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ Российский патент 2003 года по МПК G01N1/22 G01N1/24 

Изобретение относится к технике дистанционного автоматического отбора проб воздуха в приземном слое атмосферы и может быть использовано для оценки содержания загрязняющих веществ и динамики их распространения на территориях, прилегающих к наземным стационарным и передвижным источникам загрязнения окружающей среды.

Известно устройство для отбора проб воздуха в приземном слое атмосферы, содержащее шар-пилот, камеру переменного объема с ограничителем и заборными отверстиями, запорное и спусковое устройства, в камере переменного объема установлен поршень, а снаружи - втулка над заборными отверстиями, а спусковое устройство выполнено в виде пластины с крючком и фалом, запорное устройство выполнено в виде упоров, соединенных с поршнем с помощью гибких связей [1].

Однако это устройство позволяет отбирать пробы воздуха только в одной точке приземного слоя атмосферы, и, следовательно, невозможно получить достоверную оценку состояния атмосферы на территории, прилегающей к наземным источникам загрязнения, при этом надежность конструкции устройства низкая.

Известно наиболее близкое по совокупности признаков устройство для автоматического отбора проб, содержащее пробоотборник в виде цилиндрического корпуса с установленным в нем приводным поршнем, привод которого выполнен в виде штока, соединенного с парашютом. Поршень соединен посредством гибкой связи с заглушкой впускного отверстия полости, образованной внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и поверхностью поршня. Эта полость сообщена со штуцером для вывода отобранной воздушной пробы. Впускное отверстие этой полости является задатчиком скорости [2].

Однако, несмотря на то, что это устройство позволяет производить автоматический отбор проб воздуха, отбор проб таким устройством производится только в одной конкретной точке приземного слоя атмосферы, и, следовательно, невозможно получить достоверную оценку состояния атмосферы на территории, прилегающей к наземным источникам загрязнения, при этом надежность конструкции устройства низкая.

Задачей изобретения является обеспечение возможности автоматического отбора проб воздуха в приземном слое атмосферы одновременно на разных высотных уровнях, позволяющее повысить достоверность оценки состояния приземного слоя атмосферы, а также повышение надежности работы устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для автоматического отбора проб, содержащем пробоотборник в виде цилиндрического корпуса с установленным в нем приводным поршнем, соединенным посредством гибкой связи с заглушкой впускного отверстия полости, образованной внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и поверхностью поршня, сообщенной со штуцером для вывода отобранной воздушной пробы, а также задатчик скорости, отличительными от прототипа признаками является то, что оно снабжено высотной стойкой с подъемным механизмом в виде бесконечной ленты, смонтированной на приводном и натяжном барабанах, укрепленных на стойке, а также баком-накопителем с выпускным краном и дополнительными пробоотборниками, закрепленными, как и основной, на бесконечной ленте с помощью разъемных элементов крепления и снабженных поплавками, прикрепленными к поверхностям поршней, противоположным полостям цилиндрического корпуса с впускными отверстиями и образующими совместно с внутренними поверхностями цилиндрических корпусов полости со штуцерами для жидкости, периодически сообщающимися с выпускным краном бака-накопителя и гибкими шлангами с задатчиками скорости отбора проб в виде игольчатых клапанов, сообщенных с общим, укрепленным на бесконечной ленте, трубопроводом отвода жидкости через запорный кран с баком-накопителем, при этом каждый пробоотборник снабжен сообщенным с впускным отверстием патрубком с коническим раструбом, через который пропущена гибкая связь, соединенная с заглушкой, выполненной с конусностью, соответствующей конусности конического раструба.

Целесообразно, чтобы приводной барабан подъемного механизма был выполнен с предохранительным грузовым тормозом, а натяжной барабан подпружинен.

Размещение пробоотборников на высотной стойке, удаленных друг от друга на расстоянии, и обеспечение общего управления забором проб всеми пробоотборниками позволяет одновременно автоматически осуществить отбор проб воздуха в приземном слое атмосферы на разных высотных уровнях, позволяющее повысить достоверность оценки состояния приземного слоя атмосферы.

На фиг.1 представлена конструкция устройства для автоматического отбора проб; на фиг.2 - пробоотборник, заполненный жидкостью; на фиг.3 - то же, в случае принудительной подачи отобранной пробы воздуха в газоанализирующее устройство.

Устройство для автоматического отбора проб состоит из высотной стойки 1, закрепленной растяжками 2 вертикально на земле. На высотной стойке 1 установлена подъемная бесконечная лента 3, надетая на смонтированные на стойке 1 приводной барабан 4 с предохранительным грузоупорным тормозом 5 и на натяжной подпружиненный пружиной 6 барабан 7. На бесконечной ленте 3 укреплены разъемные элементы 8 для крепления на ней пробоотборников 9.

Пробоотборник 9 состоит из цилиндрического корпуса 10, в котором установлен поршень 11. На одном торце корпуса 10 расположен штуцер 12 для впуска отобранной пробы, а на противоположном торце - штуцер 13 для ввода и вывода жидкости. К поверхности поршня 11, обращенной к штуцеру 13, укреплен поплавок 14, образующий совместно с внутренней поверхностью поршня 10 полость 15 для жидкости. На штуцере 13 установлен запорный кран 16. Штуцер 13 имеет возможность соединения, посредством гибкой трубки 17, через выпускной кран 18 с баком-накопителем жидкости 19, а также с гибким шлангом 20 системы общего отвода жидкости, состоящей из укрепленного на бесконечной ленте 3 общего трубопровода отвода жидкости 21, выполненного гибким, сообщенного через тройники 22 и угольник 23 с гибкими шлангами 20, на которых установлены игольчатые клапаны 24, являющиеся задатчиками скорости отбора проб, трубопровод 21 соединен через запорный кран 25 с баком-накопителем 19.

В каждом пробоотборнике 9 штуцер 12 сообщен с полостью, образованной внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 10 и поверхностью поршня 11 и с патрубком с коническим раструбом 26. Поршень 11 соединен гибкой связью 27, пропущенной через штуцер 12, патрубок - с раструбом 26 и несущей на конце заглушку 28, выполненную с конусностью соответствующей коническому раструбу 26. Длина гибкой связи 27 соответствует расстоянию от поверхности поршня 11 при его крайнем положении в цилиндре пробоотборника 10 до самого узкого отверстия конического раструба 26. На цилиндрическом корпусе 10 каждого пробоотборника 11 установлен дополнительный штуцер 29 с заглушкой 30. Дополнительный штуцер 29 предназначен для сообщения полости с отобранной пробой воздуха с газоанализирующим устройством 31 через воздухозаборный переходник 32. В случае принудительной подачи отобранной пробы воздуха в газоанализирующее устройство 31, через штуцер 13 при открытом запорном кране 16, вставляют жесткий шток 33, которым проталкивают поршень 11 с поплавком 14 до упора в верхний торец цилиндрического корпуса 10. На гибких шлангах 20 системы общего отвода жидкости установлены пробки-заглушки 34.

Устройство для автоматического отбора проб работает следующим образом. На земле в общий трубопровод 21 с гибкими шлангами 20 заливается жидкость из крана 18 бака-накопителя 19 при открытом запорном кране 16. По мере заполнения системы отвода жидкости свободные выходы гибких шлангов 20 перекрываются пробками-заглушками 34.

Стойка 1 с бесконечной лентой 3 и заполненной системой отвода жидкости устанавливается вертикально в исследуемом месте на земле и закрепляется в этом положении растяжками 2.

Поочередно пробоотборники 9 заполняются жидкостью следующим образом. К штуцеру 13 при открытом кране 16 подсоединяется гибкая трубка 17, соединенная с выпускным краном 18 бака-накопителя 19. При открытом выпускном кране 18 жидкость поступает через штуцер 13 в полость 15 пробоотборников 9. Когда вся полость 15 окажется заполненной жидкостью, запорный кран 16 перекрывается и гибкая трубка 17 отсоединяется от штуцера 13. Заполненные жидкостью пробоотборники 9 поочередно закрепляются с помощью разъемных элементов крепления 8, расположенных на ленте 3 на определенном расстоянии друг от друга в зависимости от задач исследования динамических процессов распространения примесей в воздухе приземного слоя атмосферы. После крепления пробоотборников 9 выход соответствующего гибкого шланга 20 освобождается от пробки-заглушки 34 и надевается на штуцер 13. Запорный кран 16 открывается. Пробоотборники 9 крепятся на бесконечной ленте 3 на доступном расстоянии от земли, затем вращением приводного барабана 4 лента с пробоотборниками 9 поднимается вверх и подводятся свободные разъемные элементы крепления 8, после чего приводной барабан 4 останавливается и стопорится предохранительным грузоупорным тормозом 5.

После установки всех пробоотборников 9 на ленте 3 устройство готово к забору проб воздуха. При открытом запорном кране 19 на общем трубопроводе 21 жидкость из полостей 15 пробоотборников 9 через штуцеры 13 и игольчатые клапаны 24 по гибким шлангам 20 направляется в общий трубопровод 24 и из него сливается в бак-накопитель 19. Поршни 11 с поплавками 14 опускаются в цилиндрических корпусах 10 одновременно, и освобождающиеся полости над поршнями 11 через конический раструбы 26 заполняет воздух. Скорость отбора пробы задается скоростью истечения жидкости из полости 15 игольчатым клапаном 24. Игольчатые клапаны 24 всех пробоотборников настроены на одинаковую пропускную способность с учетом давления в системе отвода жидкости. Поршень 11, опускаясь, тащит посредством гибкой связи 27 заглушку 28, которая при крайнем нижнем положении поршня 11 в корпусе 10 полностью перекрывает узкое отверстие конического раструба 26 благодаря одинаковой конусности. Это значит, что отбор проб одновременно на разных уровнях от поверхности земли закончен. После чего перекрывается запорный кран 16.

Для анализа отобранных проб воздуха поочередно снимают пробоотборники 9 в последовательности, обратной их установке.

Измерение содержания примесей в воздухе каждой пробы производим через штуцер 29, предварительно освободив его от заглушки 30, присоединив к штуцеру 29 воздухозаборный переходник 32 от газоанализирующего устройства 31. В случае, когда необходима принудительная подача отобранной пробы воздуха в газоанализирующее устройство 31, через штуцер 13 при открытом запорном кране 16, вставляют жесткий шток 33, которым проталкивают поршень 11 с поплавком 14 до упора в верхний торец цилиндрического корпуса 10.

Таким образом, данная конструкция устройства обеспечивает возможность автоматического отбора проб воздуха в приземном слое атмосферы одновременно на разных высотных уровнях. Это позволяет достоверно определить содержание примесей и динамическое их распространение в приземном слое атмосферы на территориях, прилегающих к наземным стационарным и передвижным источникам загрязнения окружающей среды.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 887995, МКИ G 01 N 1/24, 1980 г.

2. Авторское свидетельство СССР 1493919, МКИ G 01 N 1/22, 1987 г.

Изобретение относится к технике дистанционного автоматического отбора проб в приземном слое атмосферы и может быть использовано для оценки содержания примесей в воздухе и динамики их распространения. Задачей изобретения является обеспечение возможности автоматического отбора проб воздуха одновременно на разных высотных уровнях, позволяющее повысить достоверность оценки состояния приземного слоя атмосферы и надежность работы устройства. Устройство для автоматического отбора проб состоит из высотной стойки, бесконечной ленты, пробоотборников и системы отвода жидкости, сообщенной через запорно-регулирующую аппаратуру с пробоотборниками и баком-накопителем. В пробоотборниках установлены поршни с поплавками, которые при сливе жидкости через систему отвода жидкости в бак-накопитель опускаются, при этом в полости над поршнями через конические раструбы засасывается воздух. При крайнем нижнем положении поршня в корпусе раструб закрывается заглушкой. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для автоматического отбора проб, содержащее пробоотборник в виде цилиндрического корпуса с установленным в нем приводным поршнем, соединенным посредством гибкой связи с заглушкой впускного отверстия полости, образованной внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и поверхностью поршня, сообщенной со штуцером для вывода отобранной воздушной пробы, а также задатчик скорости, отличающееся тем, что оно снабжено высотной стойкой с подъемным механизмом в виде бесконечной ленты, смонтированной на приводном и натяжном барабанах, укрепленных на стойке, а также баком-накопителем с выпускным краном и дополнительными пробоотборниками, закрепленными, как и основной, на бесконечной ленте посредством разъемных элементов крепления и снабженных поплавками, прикрепленными к поверхностям поршней, противоположным полостям цилиндра с впускными отверстиями и образующим совместно с внутренними поверхностями цилиндрических корпусов полости со штуцерами для жидкости, периодически сообщающимися с выпускным краном бака-накопителя и гибкими шлангами с задатчиками скорости отбора проб воздуха в виде игольчатых клапанов, сообщенных с общим, укрепленным на бесконечной ленте трубопроводом отвода жидкости через запорный кран в бак-накопитель, при этом каждый пробоотборник снабжен сообщенным с впускным отверстием патрубком с коническим раструбом, через который пропущена гибкая связь, соединенная с заглушкой, выполненной с конусностью, соответствующей конусности конического раструба. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводной барабан подъемного механизма выполнен с предохранительным грузоподъемным тормозом, а натяжной барабан подпружинен.