Устройство для отбора проб в приземном слое воздуха (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G01N1/22 

1 1

Изобретение относится к исследованию физических и химических веществ, а именно к получению образцов при исследовании газоаэрозольных систем, и может быть использовано при изучении загрязнений воздушной среды.

Цель изобретения - обеспечение возможности получения искаженной информации о фракционном составе газоа розольных примесей в области отбора представительной пробы воздуха.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее одноцикловь.1й режим пробоотбора, общий вид; на фиг. 2 - То же, при многодикловом пробоотборе.

Устройство состоит из взаимопараллельных жестко связанных опорных стоек 1, на которых жестко закреплены несущая пластина 2, включающая герметизирующую прокладку 3, и сорбционно-фильтрующий элемент 4. На стойки 1 -со скользящей посадкой посажены труба 5 и ограничительная труба 6, связанная также с опорными стойками 1 через ускоряющие элементы 7 (например, растянутая или сжатая пружина, резиновая стяжка или пиропатрон) . Внутри ограничительной трубы 6 расположены поршень 8 с демпферным элементом 9, связанньп также с опорными стойками и содержащим регулятор 10 скорости падения поршня 8. По периметрам у.верхней части ограничительной трубы 6 и у нижнего торца поршня 8 закреплена герметично оболочка 11, причем труба 5 и ограничительная труба через, например, гибкие связи 12 соединены с фиксаторами 13 и 14 начального положения, которые, в свою очередь, связаны с электронно-механическим блоком 15 управления устройством.

Ограничительная труба 6 в случае многоциклового режима работы соединена с силовым элементом, например электродвигателем 16 с редуктором и устройством сброса, при помощи гибкого троса 12, наматывающегося на сбрасывающий диск 17. При этом электродвигатель 16 включают через электромагнитное реле 18, обмотка 19 которого соединена последовательно с блоком управления 15 и включенными, параллельно нормально замкнутой и нормально разомкнутой кнопками 20 и 21, из которых нормально замкну03162

тая кнопка 20 связана с ограни чительной трубой 6, а нормально разомкнутая - с поршнем 8.

Устройство работает следующим 5 образом.

В одноцикловом режиме работы устройства в исходном состоянии ограничительная труба 6 вместе с

Q поршнем 8 поднята над несущей пластиной 2 на заданную высоту и зафиксирована в этом положении фиксатором 14. При этом ускоряющие элементы 7 находятся в растянутом состоянии

- (или в сжатом, в зависимости от способа их соединения с опорными стойками 1 и ограничительной трубой 6), а труба 5 закрывает пространство между торцом поршня 8 и плоскостью несущей пластины 2 и ее фиксация в этом положении осуществляется при помощи фиксатора 13. По команде с электронно-механического блока управления 15 открывается фикJ сатор 13 и охранная труба 5 падает,, открывая пространство между торцом поршня 8 и плоскостью несущей пластины 2. Равновесие этого пространства и окружающей среды наступает через время t 7/ dV, где d - диаметр или диагональ трубы 5, а V скорость ветра. Через заданное время Т блок 15 открывает фиксатор14 и ограничительная труба 6 под действием силы тяжести элементов 7 падает с ускорением на несущую пластину 2, ограничивая анализируемьй объем. Скорость падения трубы 6 (L)должна превьш1атьскорость адвекции (горизонтального перемещения потока (J),

т.е. 7 Этим и объясняется введение в конструкцию ускоряюшйх

элементов 7, призванных сообщать трубе 6 необходимую скорость на небольшом начальном участке падения,

и некоторая приподнятость торца трубы 6 по отношению к нижнему торцу поршкя 8 в ис содном положении (например, 5-10 см). Герметизация ограничиваемого объема 22 осущест-

0 вляется при герметизирующей прокладки 3 и герметизирующей оболочки 11. За время падения трубы 6 поршень 8 практически остается на месте, так как скорость падения обусловлена действием силы тяжести и демпферным элементом 9, снабженным регулятором скорости падения поршня 10, который представляет из себя воздуш3ньй канал с переменным выходным сечением в сердечнике демпферного элв: мента 9. В дальнейшем скорость падения поршня 8 ограничивается также iсопротивлениемсорбционно фильтрующего элемента 4. На скорость падения поршня 8 и, соответственно, на скорость потока воздуха через элемент 4 влияет также вес самого поршня. Все эти три фактора позволяют устанавливать наперед заданную постоянную скорость газового потока через элемент 4. Такая совокупность сущест венных признаков позволяет обеспечить одноцикловой представительньй отбор, например 110 л воздзгха в случае, если внутренний диаметр ограничительной трубы 7, а.также расстояние между плоскостью несущей пластины 2 и нижним торцом поршня 8 равны 500 мм. В случае многоциклового режима пробоотбора в исходном .состоянии ограничительная труба 6 вместе с поршнем 8 опущена до упора (труба 6 опущена на 3-5 см ниже плоскости поршня 9). При этом нормально замкнутая кнопка 20 разомкнута опущенной трубой 6, а нормально разомкнутая кнопка 21 замкнут.а опущенным поршнем 8. По сигналу с блока управ ления 15, через кнопку 21 замыкается цепь обмотки 19 электромагнитного реле 18 и электродвигатель 16 включается. При этом гибкий трос 12 начинает наматываться на диск 17 и поднимает ограничительную трубу 6, растягивая также элементы 7. Кнопка 20 замьшается в самом начале движения вверх трубы 6, а кнопка 21 размыкается лишь после зацепления порш ня 8 поднимающейся трубой 6. Дальнейший их совместный подъем продолжается до сброса сцепления диска 17 с валом редуктора электродвигателя. В результ.ате трос 12 вместе с диском 17 раскручивается под действием элементов 7 и силы тяжести, действую щей на трубу 6. Труба 6 падает и ра мыкает контакты кнопки 20. Далее на чинается плавное падение поршня 8 16 . 4 с заданной скоростью до момента замыкания контактов 21. Затем цикл повторяется. Такая циклическая работа устройства может быть прервана в любой момент времени и возобновлена вновь при помощи блока 15. В таком многоцикловом устройстве отпадает надобность в трубе 5. и, соответственно, в фиксаторах начального положения 13 и 14. Наличие сорбционнофильтрующих слоев в элементе 4, через которые сразу после окончания пробоотбора прокачивается ограничительный объем воздуха под действием падающего поршня 8, позволяет собрать практически все примесные фракции (аэрозольные, газообразные, за исключением благородных газов) на этих слоях, сведя к минимуму потери на всех остальных ограничивающих поверхностях. По распределению, например, активности на слоях сборки по извест ной методике, основанной на использовании основного закона фильтрации, судят о количестве, например, легкосорбируемой (мальй коэффициент проскока) и трудносорбируемой (большой коэффициент проскока) газообразных фракций в области пробоотбора, а по отношению активности первого слоя к активности последующих слоев судят о соотношении количеств газообразной и аэрозольной фракций загрязнения в данной области. Как известно, коэффициент проскока газообразных примесных фракций через сорбционно-фильтрующие элементы может сильно зависеть от линейной скорости прохождения газа через эти элементы. Поэтому, важно обеспечить как равномерность падения поршня 8, так и регулирование скорости его падения, для расширения возможности исследования. Демпферный элемент 9 препятствует падению поршня 8 одновременно с ограничительной трубой 6, а регулятор 10 скорости падения поршня 8 позволяет устанавливать заданную скорость падения поршня при данном его весе и при данном сопротивлении элемента 4.

72

93 г/г./

220f3iO

/f f :r -f

П

1. Устройство для отбора проб в приземном слое воздуха, содержащее ограничительную т.рубу, выполненную с возможностью вертикального перемещения на опорных стойках, две параллельные ограничительные перегородки, перпендикулярные оси ограничительной трубы, блок управления, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности получения неискаженной информации о фракционном составе газоаэрозольных примесей в области отбора представи- . тельной пробы воздуха, оно снабжено поршнем, установленным коаксиально в ограничительной трубе с возможностью перемещения, размещенным в нем демпферным элементом, жестко соединенным с опорными стойками и снабженным регулятором скорости падения поршня, герметизирующей оболочкой, закрепленной с одной стороны по периметру верхней части ограничительной трубы, а с другой стороны по периметру нижнего торца поршня дополнительной трубой, размещенной снаружи на опорных стойках, фиксаторами начального положения ограничительной и дополнительной труб, соединенными с ними с помощью гибких связей и связанными с блоком управления, а нижняя ограничительная перегородка выполнена в виде несущей пластины с расположенными в ней съемными сорбционно-фильтрующими элементами. 2. Устройство для отбора проб в приземном слое воздуха, содержащее ограничительную трубу, выполненную с возможностью вертикального перемещения на опорных стойках, две параллельные ограничительные перегородки, перпендикулярные оси ограничительной трубы, блок управления, отличающееся тем, что с целью обеспечения возможности получения неискаженной информации о фракционном составе газоаэрозольных примесей в об(О ласти отбора представительной пробы (Л воздуха при непрерывном многоцикловом пробоотборе, оно снабжено поршнем, установленным коаксиально в ограничительной трубе с возможностью перемещения, размещенным в нем демпферным элементом, жестко соединенным с опорными стойками и снабженным регулятором скорости падения поршня, о герметизирующей оболочкой, закреплен00 ной с одной стороны по периметру верхней части Ограничительной труа бы, а с другой стороны по периметру нижнего торца поршня, связанным с ограничительной трубой силовым элементом, взаимодействующим с ним электромагнитным реле, обмотка которого соединена последовательно с блоком управления и с включенными параллельно нормально разомкнутой и нормально замкнутой кнопками, связанными соответственно с ограничительной трубой, а Н 1жняя ограничительная перегородка выполнена в виде несущей пластины с расположенными в ней съемными сорбцмонно-фильтрующими элементами.