Пробоотборник постоянного давления Российский патент 2020 года по МПК G01N1/22 

Пробоотборник постоянного давления относится к области машиностроения и может быть использован в условиях научно-исследовательских и заводских лабораторий для измерения процентного состава различных газовых сред, применяемых при испытаниях работоспособности авиационной и космической техники.

Наиболее близким к предложенному пробоотборнику является промышленный пробоотборник постоянного давления типа ППД-0,150, представляющий собой цилиндрическую камеру с поршнем и торцевыми фланцами. Для разделения анализируемой газовой смеси в рабочей части камеры и инертного газа установлен поршень. В каждой камере как рабочей, так и инертного газа установлены приборы для измерения давления манометры и запирающие вентили. Подачей необходимого количества рабочего газа (гелия или азота) через редуктор поддерживается постоянное давление в пробоотборнике.

Недостатком данного пробоотборника является необходимость в наличии внешнего источника регулирующего давление инертного рабочего газа и отсутствие автоматической системы поддержки постоянной величины давления газовой среды при ее подаче на анализ в газовый хроматограф.

Цель изобретения упрощение конструкции и обеспечение автономной автоматической поддержки постоянного давления при подаче пробы газовой среды на анализ в газовый хроматограф.

Поставленная техническая задача решается тем, что пробоотборник постоянного давления, состоит из цилиндрического корпуса с герметизирующими его по торцам фланцами, корпус разделен на два объема для размещения пробы газовой среды и рабочего газа, корпус снабжен приборами для измерения давления и запирающими вентилями, в корпусе пробоотборника установлены две упругие газонепроницаемые перегородки одного размера, одна перегородка разделяет корпус на два равных герметичных объема верхний и нижний, а вторая перегородка герметично закреплена под верхним фланцем корпуса, обе перегородки соединены между собой жестко штоком, а на верхней выступающей части штока, закрепленной контровочной гайкой, установлена градуированная шкала, при этом верхний и нижний объемы цилиндрического корпуса соединены трубопроводами с запирающими вентилями с вакуумным насосом и емкостью с анализируемой газовой средой, при этом нижняя часть корпуса соединена трубопроводом через запирающий вентиль с газовым хроматографом.

Предлагаемый пробоотборник постоянного давления изображен на чертеже.

1 - цилиндрический корпус

2, 3 - фланцы

4 - нижняя упругая газонепроницаемая перегородка

5 - нижний объем

6 - верхний объем

7 - верхняя упругая газонепроницаемая перегородка

8 - шток

9 - контровочная гайка

10 - направляющая втулка для штока

11, 16, 19 - соединительные трубопроводы

12, 13, 14, 17, 20 - запирающие вентили

15 - вакуумный насос

18 - емкость с исследуемой газовой средой

21 - газовый хроматограф

22, 23 - мановакуумметры

24 - градуированная шкала

Пробоотборник постоянного давления состоит из цилиндрического корпуса 1, герметизируемого с торцов фланцами 2 и 3, и герметично разделен нижней упругой газонепроницаемой перегородкой 4 на два равных герметичных объема, нижний 5 и верхний 6. Под верхним фланцем 2 корпуса 1 герметично установлена верхняя упругая газонепроницаемая перегородка 7 одного размера с перегородкой 4 и жестко скреплена с ней штоком 8, закрепленным на верхнем фланце 2 контровочной гайкой 9. Внутри верхнего объема 6 корпуса 1 установлена центрирующая направляющая втулка 10 для штока 8, а на верхней выступающей части штока 8 установлена градуированная шкала 24. Верхний объем 6 и нижний объем 5 корпуса 1 соединены трубопроводом 11 через запирающие вентили 12, 13, 14, с вакуумным насосом 15 и трубопроводом 16 через запирающий вентиль 17 с емкостью 18, содержащей под избыточным давлением исследуемую газовую среду. При этом нижний объем 5 соединен трубопроводом 19 через запирающий вентиль 20 с газовым хроматографом 21.

На трубопроводах между запирающими вентилями 12 и 13 и верхним 6 и нижнем 5 объемами установлены мановакууметры 22 и 23 для контроля давления в них.

Пробоотборник постоянного давления работает следующим образом.

При открытых запирающих вентилях 12, 13, 14 через соединительный трубопровод 11 производится одновременная откачка воздуха вакуумным насосом 15 из верхнего 6 и нижнего 5 объемов. При достижении необходимого значения разрежения (≈1 мм рт.ст.), закрывается вентиль 14 и открывается вентиль 17 и газовая среда из емкости 18 через трубопроводы 16,11 заполняет равные объемы 5 и 6 до заданной величины рабочего давления (≈1,2 атм.). При этом измерение и контроль величины разряжения и давления в объемах 5 и 6 осуществляется при помощи мановакуумметров 22, 23. Перед подачей газовой среды на анализ упругие газонепроницаемые перегородки 4, 7 находятся в горизонтальном положении. Снятием контровочной гайки 9 освобождается шток 8 от соединения с верхним фланцем 2 корпуса 1.

При открытом вентиле 20 по трубопроводу 19 газовая среда, находящаяся под избыточным давлением, поступает из нижнего объема 5 в газовый хроматограф 21 в, котором осуществляется измерение ее процентного состава.

При взятии пробы деформация (изгиб) упругих перегородок 4, 7 за счет жесткого соединения их штоком 8 с центрирующей направляющей втулкой 10, удерживающей шток, будет осуществляться на одинаковую величину, при этом объем газовой среды между перегородками 4, 7 а следовательно и давления в нем останется неизменными, равными первоначальному. Следовательно, источником постоянного давления при взятии пробы на анализ, будет служить газовая среда, находящаяся в постоянном объеме при постоянном давлении, между стенками корпуса 1 и упругими перегородками 4, 7. При таком механизме в процессе подачи пробы в газовый хроматограф будет осуществляться автономное автоматическое поддержание в верхней камере давления на постоянном уровне. Количество взятых проб на анализ при одной заправке пробоотборника будет определяться положением в корпусе нижней упругой перегородки 4, которое визуально фиксируется по установленной на верхней выступающей части штока 8 градуированной шкале 24.

Данное изобретение с наибольшим эффектом можно использовать для точного измерения процентного состава анализируемых газовых сред, применяемых при испытаниях работоспособности изделий авиационной и космической техники, в условиях без применения внешнего источника создания постоянного давления рабочего инертного газа, при этом обеспечивая автономную автоматическую поддержку постоянного давления при прохождении пробы газа через газовый хроматограф.

Изобретение может быть использовано для измерения процентного состава различных газовых сред, применяемых при испытаниях работоспособности авиационной и космической техники. Пробоотборник постоянного давления состоит из цилиндрического корпуса с герметизирующими его по торцам фланцами, корпус разделен на два объема для размещения пробы газовой среды и рабочего газа, корпус снабжен приборами для измерения давления и запирающими вентилями, в корпусе установлены две упругие газонепроницаемые перегородки одного размера, одна перегородка разделяет корпус на два равных герметичных объема - верхний и нижний, а вторая перегородка герметично закреплена под верхним фланцем корпуса, обе перегородки соединены между собой жестко штоком, а на верхней выступающей части штока, закрепленной контровочной гайкой, установлена градуированная шкала, верхний и нижний объемы цилиндрического корпуса соединены трубопроводами с запирающими вентилями с вакуумным насосом и емкостью с анализируемой газовой средой, при этом нижняя часть корпуса соединена трубопроводом через запирающий вентиль с газовым хроматографом. Техническим результатом является упрощение конструкции и обеспечение автономной автоматической поддержки постоянного давления при подаче пробы газовой среды на анализ в газовый хроматограф. 1 ил.

Пробоотборник постоянного давления, состоящий из цилиндрического корпуса с герметизирующими его по торцам фланцами, корпус разделен на два объема для размещения пробы газовой среды и рабочего газа, корпус снабжен приборами для измерения давления и запирающими вентилями, отличается тем, что в корпусе установлены две упругие газонепроницаемые перегородки одного размера, одна перегородка разделяет корпус на два равных герметичных объема - верхний и нижний, а вторая перегородка герметично закреплена под верхним фланцем корпуса, обе перегородки соединены между собой жестко штоком, а на верхней выступающей части штока, закрепленной контровочной гайкой, установлена градуированная шкала, верхний и нижний объемы цилиндрического корпуса соединены трубопроводами с запирающими вентилями с вакуумным насосом и емкостью с анализируемой газовой средой, при этом нижняя часть корпуса соединена трубопроводом через запирающий вентиль с газовым хроматографом.