Устройство для отбора проб пороховых газов Российский патент 2023 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к технике отбора образцов воздуха отсеков летательных аппаратов (ЛА) для исследования содержания в нем газообразных компонентов пороховых газов и повышения точности их определения.

В отсеках ЛА государственной авиации могут скапливаться пороховые газы во взрывоопасных концентрациях. Нормативными документами определяется безопасный уровень этих концентраций. Для контроля выполнения этого требования при проведении испытаний проводятся отборы проб газовой среды взрывоопасных отсеков ЛА.

Предлагаемое устройство может быть использовано при заводских и государственных испытаниях объектов государственной авиации.

Известны устройства для отбора и хранения проб воздуха в виде стеклянных неградуированных газовых пипеток с двумя одноходовыми кранами, выполненные по ГОСТ 18954-73 «Прибор и пипетки стеклянные для отбора и хранения проб газа». Для авиационной техники эти устройства не подходят из соображений безопасности.

Аналогичные устройства выполняются в виде канистр, описанных в стандарте ASTM D5466-21: «Standard Test Method for Determination of Volatile Organic Chemicals in Atmospheres (Canister Sampling Methodology))). При этом канистра с запорным вентилем используется либо предварительно вакуумированная, либо отбор производится методом газового обмена (продувка канистры большим количеством воздуха). Последний вариант для испытаний при быстропротекающих процессах не годится, так как газовый обмен требует длительного отбора (нормативные документы устанавливают ограничения по времени отбора).

Обычно в испытаниях с отбором проб в взрывоопасных отсеках используют металлические вакуумированные емкости с электромагнитными клапанами, собранные по несколько штук в контейнеры. Такое устройство описано в авторском свидетельстве СССР №1798649 от 25.04.1990 г.

Аналогичные устройства описаны в ведомственной методике №12-16-Ш, разработанной ОАО «ЛИИ им. М.М.Громова». До настоящего времени именно эти конструкции используют при соответствующих испытаниях. Однако у данных устройств есть существенный недостаток. Вакуумирование емкостей осуществляется в наземных условиях в лаборатории, и вакуум после установки их в отсек не контролируется. До начала испытаний по различным причинам проходит достаточно много времени. Контроль вакуума непосредственно перед испытаниями, как правило, невозможен, так как это требует выполнения сложных монтажных работ. Между тем практика показала, что непредсказуемое натекание воздуха в эти емкости вполне возможно (непреднамеренное открытие клапана от вибрации при проведении испытаний, прогорание резиновых покрытий клапанов), что приводит к искажению (занижению) результатов последующего анализа содержания в них пороховых газов. Такие ошибки удлиняют дорогостоящие испытания авиационной техники

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является ручной насос-пробоотборник, патент Российской Федерации №89701, опубликован 10.12.2009 г. Торговое название устройства - НП-ЗМ, оно предназначено для отбора разовых проб газовоздушных смесей с целью последующего определения их химического состава с использованием индикаторных трубок. Насос-пробоотборник ручной НП-ЗМ является оригинальной разработкой ЗАО «Крисмас+» и производится по КРМФ.418311.002ТУ.

Это устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит: цилиндрический корпус, шток с рисками и ручкой, поршень с резиновым уплотнением, крышку, закрывающую надпоршневое пространство. Однако к недостаткам такой конструкции можно отнести то, что у насоса отсутствует запорное устройство и автоматизированный привод перемещения штока поршня (работа в ручном режиме требует применение человеческой силы, а расположение оператора в взрывоопасном отсеке невозможно).

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство, заключается в повышении точности определения концентраций горючих газов в воздухе взрывоопасных отсеков ЛА за счет предотвращения разбавления пробы воздухом до и после ее отбора, а следовательно, и в уменьшении времени наземного и летного эксперимента по оценке взрывобезопасности ЛА.

Для достижения технического результата в устройстве для отбора проб пороховых газов, содержащем цилиндрический корпус с входным патрубком, установленный в корпусе поршень со штоком, электромагнит, установленный снаружи корпуса, во входном патрубке корпуса установлен клапан с рукояткой, прижимаемый к внутренней полости входного патрубка пружиной, поршень снабжен металлическим защитным цилиндром, шток поршня выполнен составным из магнитного и немагнитного материалов, к штоку неподвижно крепится держатель с возможностью свободно перемещаться вместе со штоком в прорези корпуса, при этом на держателе установлен кольцевой хомут, охватывающий корпус и повышающий жесткость конструкции. Внутри корпуса выполнен направляющий цилиндр для направления магнитной части штока, втягивающейся в него под действием электромагнита, включаемого с пульта управления дистанционно. На свободном конце держателя установлено вилочное разветвление, выполненное подвижно относительно корпуса на шарнире, с изгибом от оси корпуса для обеспечения синхронного с началом движения штока подцепления рукоятки клапана, закрытого пружиной до начала пробоотбора, и его открытия для начала пробоотбора.

На фиг. 1 изображено продольное сечение устройства для отбора проб пороховых газов, где:

1 - цилиндрический корпус;

2 - входной патрубок;

3 - поршень;

4 - шток;

5 - ручка;

6 - защитный цилиндр;

7 - держатель;

8 - кольцевой хомут;

9 - вилочное разветвление;

10 - рукоятка;

11 - пружина;

12 - клапан;

13 - направляющий цилиндр;

14 - внешний электромагнит;

15 - провода;

16 - пульт управления;

17 - шарнир.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с входным патрубком 2, поршень 3 со штоком 4 и ручкой 5, при этом поршень защищен от попадания несгоревших пороховых частиц металлическим защитным цилиндром 6, выполненным с небольшим зазором от внутренней поверхности корпуса 1 (без функции герметизации, которую обеспечивает поршень из эластичного материала). Держатель 7 содержит кольцевой хомут 8, охватывающий корпус 1 для повышения жесткости конструкции, и одним концом закреплен на штоке 4, при этом в корпусе 1 выполнена прорезь для перемещения в ней держателя 7 вместе со штоком 4. Свободный конец держателя 7 выполнен в виде вилочного разветвления 9, имеющего изгиб от оси корпуса, обеспечивающий при движении держателя за штоком в сторону направляющего цилиндра 13 подхват рукоятки 10, установленной в клапане 12, при этом клапан 12 прижимается к внутренней полости входного патрубка 2 пружиной 11. На внутренней поверхности корпуса выполнен направляющий цилиндр 13, куда под воздействием магнитного поля, создаваемого электромагнитом 14, установленным снаружи от корпуса, втягивается металлический шток 4. При этом подача напряжения на электромагнит 14 осуществляется путем подключения его на 1 -2 секунды по проводам 15 с пульта управления 16.

Устройство работает следующим образом.

Для приведения устройства в исходное состояние перед началом пробоотбора вилочное разветвление 9 поводится перемещением держателя 7 под рукоятку 10 клапана 12, шток 4 при этом находится в крайнем левом положении. При подаче с пульта 16 напряжения по проводам 15 на электромагнит 14 происходит втягивание металлической части штока 4 в направляющий цилиндр 13. При этом поршень 3 с защитным цилиндром 6 начинает перемещаться внутри корпуса 1, обеспечивая разряжение в подпоршневом пространстве. Одновременно с этим начинает перемещаться держатель 7, имеющий жесткое крепление со штоком 4. Его вилочное разветвление 9 подцепляет рукоятку 10 клапана 12, сжимая пружину 11, обеспечивая отбор пробы воздуха отсека через входной патрубок 2. После прохождения рукояткой 10 за конец изгиба вилочного разветвления 9 пружина 11 возвращает клапан 12 на прежнее место, герметизируя отобранную пробу воздуха. Устройство демонтируется и направляется в лабораторию, входной патрубок 2 соединяется с входным штуцером дозатора (не показаны). Нажатием на ручку 5 с одновременным открытием клапана 12 путем вытягивания рукоятки 10 проба воздуха перемещается в аналитическое устройство, где и происходит выполнение анализа отобранной пробы воздуха. При этом вилочное разветвление 9 держателя 7, выполненное с шарниром 17, откидывается от корпуса.

Таким образом, устройство для отбора проб пороховых газов обеспечивает репрезентативный отбор пробы за счет того, что процедура отбора не требует предварительного вакуумирования с сохранением вакуума в процессе проведения испытаний, а все герметизирующие детали защищены от попадания на них горящих частиц.

Изобретение относится к технике отбора образцов воздуха отсеков летательных аппаратов (ЛА). Раскрыто устройство для отбора проб пороховых газов, содержащее цилиндрический корпус с входным патрубком, установленный в корпусе поршень со штоком, электромагнит, установленный снаружи корпуса. При этом во входном патрубке корпуса установлен клапан с рукояткой, прижимаемый к внутренней полости входного патрубка пружиной, поршень снабжен металлическим защитным цилиндром, шток поршня выполнен составным из магнитного и немагнитного материалов, к штоку неподвижно крепится держатель с возможностью свободно перемещаться вместе со штоком в прорези корпуса, при этом на держателе установлен кольцевой хомут, охватывающий корпус и повышающий жесткость конструкции, внутри корпуса выполнен направляющий цилиндр для направления магнитной части штока, втягивающейся в него под действием электромагнита, включаемого с пульта управления дистанционно, на свободном конце держателя установлено вилочное разветвление, выполненное подвижно относительно корпуса на шарнире, с изгибом от оси корпуса для обеспечения синхронного с началом движения штока подцепления рукоятки клапана, закрытого пружиной до начала пробоотбора, и его открытия для начала пробоотбора. Изобретение обеспечивает повышение точности определения концентраций горючих газов в воздухе взрывоопасных отсеков ЛА за счет предотвращения разбавления пробы воздухом до и после ее отбора. 1 ил.

Устройство для отбора проб пороховых газов, содержащее цилиндрический корпус с входным патрубком, установленный в корпусе поршень со штоком, электромагнит, установленный снаружи корпуса, отличающееся тем, что во входном патрубке корпуса установлен клапан с рукояткой, прижимаемый к внутренней полости входного патрубка пружиной, поршень снабжен металлическим защитным цилиндром, шток поршня выполнен составным из магнитного и немагнитного материалов, к штоку неподвижно крепится держатель с возможностью свободно перемещаться вместе со штоком в прорези корпуса, при этом на держателе установлен кольцевой хомут, охватывающий корпус и повышающий жесткость конструкции, внутри корпуса выполнен направляющий цилиндр для направления магнитной части штока, втягивающейся в него под действием электромагнита, включаемого с пульта управления дистанционно, на свободном конце держателя установлено вилочное разветвление, выполненное подвижно относительно корпуса на шарнире, с изгибом от оси корпуса для обеспечения синхронного с началом движения штока подцепления рукоятки клапана, закрытого пружиной до начала пробоотбора, и его открытия для начала пробоотбора.