Устройство для отбора проб воздуха Советский патент 1983 года по МПК G01N1/22 

СП

со Изобретение относится к исследованг.ю физических и химических свойств вещест ва, а более конкретно к получению и подгоговке образцов при исследовании гаэовых смесей и аэрозолей, и может быть использовано при изучении загрязне1тй воздушной среды с помощью криогетюкондеНСаци онных пр о боотборни ков. Ис пестно пробоотР орире устройство, содержащее кондеткируюший элемент с (ВЫХОДНЫМ патрубком, погруженный в сосуд, заливаемый жидким азотом, исборную емкость для сжиженного воздз-ха l . После включения подачи жидкого азота конденсирующий элемент постепенно охлаждается снизу вверх по мере повышения уровня жидкого азота до 196 С, В это время скорость пробоогбора возрастает от нуля до максимума. В случае поддержания заданного уровня жидкого азота скорость засасываемого потока воздуха во время пробоотбора остается постоянной. После прекращения по дачи жидкого азота скорость пробоотбора падает от максимальной до нутш по мере выкипания жидкого азота. Известен способ отбора проб воздуха с примесями, осуществляемый с помощью криогенно-конденсаяионного пробоотборника, содержаще го конденсирующий элемент с выходным патрубком,погруженныйв сосуд с входным и выходным патрубками,заливае-. мый жидким азотом, и приемную емкость. Способ характеризуется тем, что для прекращения конденсации отбираемого воздуха вытесняют воздух у охлаждаемой конденсирующей поверхности с помощью неколщенсирующегося при температуре кипения жидкого азота газа, а для начала пробоотбора прекращают подачу конденсирующегося газа и разбавляют его у конденсирующих поверхностей газа, конденсирующегося при температуре кипения жидкого азота 2. Наиболее близким по технической сушности и достигаемому peayjibtary к предлагаемокбу является устройство, содержащее корпус-термос тат, конденсируюпшй элемент со сборным конусом и выходным патрубком, приемную емкость в защитном кожухе с жидким азотом 3 . Недостатком такого устройства является то, что процесс отбора воздуха слабо поддается контролю при сборе последнего в приемную емкость, кроме того, скорость пробоотбора не постоянна. Цель изобретения - обеспечение посто янства скоросги пробоотбора путем саморегулировки процесса прпбоотбпра. Указанная цель достигается гом, что устройство, содержащее криогенный пробоотборник и приемную емкость в защитном кожухе, снабжено теплообменником, сост ящим из радиатора, размещенного между криогенным пробоотборником и приемной емкостью, и тйтлопроводника, установленного в верхней частиприемной емкости, теплоемкостным испарителем, расположенным на дне приемной емкости, и допо1шительным съемным тевлопроводником, размещенным в приемной емкости и контактирующим с теплопроводником, установленным в верхней части приемной емкости. Целесообразно снабдить устройство распределителем потока сконденсированного воздуха, установле тым на выходе пробоотборника, а геплопроводник, установленный в верхней части приемной емкости испарительной камерой. На чертеже изображено устройство для отбора проб воздуха. Устройс:тво содержит криогенный пробоотборник 1, соединенный герметично с защитным кожухом 2 или приемной емкостью 3, в которой располагается теплоемкостный испаритель 4, через теплообменник 5, состоящий из радиатора 6 и теплопроводника 7 с регулируемой глубиной погружения в приемную емкость. Дополнительный съемный теплопровод ни к 8, соединяемый с теплопроводником 7, опушен до дна приемной емкости 3 в случае дискретной регулировки скорости пробаотбора. В случае плавной регулировки скорости пробоотбора устройство имеет распределитель 9 потока 1О воздуха, сконденсированного в пробоотборнике 1. Испари те камера И для испарения части потока 10 размещена в теплопроводнике 7. Сконденсированный воздух 12, собираемый в приемной емкости 3, имеет максимальный уровень 13, определяемый положением нижнего конца теплопроводника 7. Конденсирующие поверхности 14, омываемые жидким азотом, расположе1П51 в пробоотборнике 1. Устройство работает следующим образом. Во время начала работы криогенного пробоотборника 1 первые порции сконденсированного вочздуха 12 испаряют с изменением состава за счет тепловой энергии теплоемкостного испарителя 4 (например, стальная или латунная дробь), с также за счет тепловой энергии в стенах приемной емкости 3. Время активного испарения первых порций скэнденсн31О57

рованного воздуха 12 подбираетх:я равным времени заливки криогенного пробоотборника 1 жидким азотом, чго приводит к бл кировке входа пробоотборника на это время, которое зависит от количества5

расположенного на дне приемной емкости 3 теплоемкостно1о испарите-ш 4.

Затем приемная емкость 3 заполняется сконденсированным воздухом 12 до заданного уровня 13, определяемогою

положением нижнего конца теплопроводинка 7, который, получая тепло от радиатора 6 теппообменнкка 5, нагреваемого ркружающим воздухом, испаряет порции сконденсированного воздуха 12, опреде 15 ляклцие превышение заданного уровня 13. Прлученный газ под действием собственного давления направляют к конденсирующим поверхностям 14 криогенного пробоотборника 1 и, так как этот газ обеднен 20 кислородом, скорость конденсации падает, а вход пробоотборника блокируется, поскольку количество сконденсированного газа равно количеству газа, образующегося при испарении. В это время устройство работа 25 ет в ждущем режиме, испаряя и конденсируя небольшую часть сконденсированного воздуха.

При понижении уровня сконденсированного воздуха (например, в результате зо принудительного вывода конденсата) или же замене заполненной емкости 3 к конденсирующим поверхностям 14 уже не

7074

поступает обогащенный азогам газ и скорость конденсации возрастает до перво начальной величины за счет поступления порций воздуха из анализируемой среды.

Дискретная регулировка скорости npt боотбора осуществляется путем введения в приемную емкость до дна дополнительного съемного теплопроводника 8. Меняя его диаметр и материал, добиваются необходимой скорости испарения сконденсированного воздуха с изменением состава, что приводит к снижению скорости пробоотбора по описанной схеме.

Плавная регулировка скорости пробоотбора осуществляется, распределителем 9 потока 10 сконденсированного воздуха. При помощи регулирующего элемента {например, винта) распределитель 9 потока 1О направляет часть сконденсированного воздуха в испарительную камеру 11 теплопроводника 7 с регулируемой глубиной погружения. Здесь часть сконденсированного воздуха испаряется с изме нением состава, что приводит к снижению ско эости пробоотбора.

По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет обеспечить постоянство скорости пробоотбора и ее простую регулировку без больших конструктивных усложвений.

Предлагаемые устройство и способ применимы в случае герметичного сочленения пробоотборника и приемной емкости.

УУ5Л УУЛДДО УХ 0 -

.1-5

ZZ

ЕОД

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА, содержащее криогенный пробоотборник И приемную емкость, размещенную в защитном кожухе, отличающееся тем, что, с целью обеспечения постоянства скорости пробоотбора путем саморегулировки процесса, оно / снабжено теплообменником, состоящим из радиатора, размещенного между криогенным пробоотборником и приемной емкостью, и теплопроводника, установленного в верхней части приемной емкости, теплоемкосгным испарителем, расположенным на дне приемной емкости, и дополнительным съемным теплопроводннком, размещенным в приемной емкости и контактирующим с теплопроводником, установленным в верхней части приемной емкости. 2. Устройство по п. I. отличают е е с я тем, что оно снайкено рас предехгателем потока сконденсированного воздуха, установленным на выходе пробоотборника, а теяшопроводник, установлен-§ ный в верхней части приемной емкосге, (Л имеет испарительную камеру.

tttltt t t