Устройство для регулирования концентрации паров Советский патент 1991 года по МПК G05D11/00 G05D11/13 

/

я

2

СО

ел

00

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме. Цепь изобретения - повышение точности, быстродействия и расширение области применения устройства. Устройство содержит источник 1 паров, источник излучения, на оптической оси которого установлена оптическая система, состоящая из последовательно расположенных прозрачного окна камеры и пористой линзы, размещенной в полости 6 камеры. По оси оптической системы в полости 6 установлен термомеханический элемент, один конец которого жестко укреплен в стенке камеры, а другой сопрягается с системой роликов. Подвижная часть термомеханического элемента через тягу 9 механически связана с установленным в стенке камеры клапаном 10, к которому подключен источник 1 паров. Тяга 9 соединена с поршнем 11. Отверстие 12 сообщает внутреннюю полость клапана 10 с окружающей средой, отверстие 13 - с полостью 6 камеры, а отверстие 14 - . с источником 1 паров, 2 ил. Я

13

Фиг. 2

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме.

Цель изобретения - повышение точ- ности}быстродействия и расширение области применения устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг,2 - конструкция клапана.

Устройство содержит источник 1 паров, источник 2 излучения,на оптической оси которого установлена оптичес- 15 нагревается все оолыпе, поскольку на

кая система, состоящая из последовательно расположенных прозрачногр окна 3 камеры 4 и пористой линзы 5, размещенной в полости 6 камеры 4, по оси

нем фокусируется больше энергии излучения, а чем больше он нагревается, тем больше прогибается. Максимальной температуры элемент 7 достигает при

оптической системы в полости 6 уста- 20 прохождении через точку фокуса FJ. В

новлен термомеханический элемент 7, один конец которого жестко закреплен в стенке камеры 4, а другой соприкасается с системой роликов 8, подвижвправо прекращается, поскольку правее

ная часть элемента 7 через тягу 9 ме- 25- фокуса F, нагрев элемента 7 меньше и

он выпрямляется, возвращаясь в точку

ханически связана с установленным в стенке камеры 4 клапаном 10, к которому подключен источник 1 паров. Тяга 9 соединена с поршнем 11, отверстие 12 - с окружающей средой, отверс- 30 шень 11 из левого положения (фиг. 2) тие 13 - с полостью 6 камеры 4, а от- переходит в правое и закрывает связь верстие 14 - с источником 1 паров.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при нулевой концентрации паров в полости 6 камеры 4 поры пористой линзы 5 заполнены только воздухом, эквивалентный показатель преломления (исходный) п 1f35. Фокусное расстояние F однолин-дд Например, при полном вытеснении воз- зового объективадуха жидкостью из пор линзы 5 ее показатель преломления определяется системой стекло -. жидкость и составляет для бензола п 1,477, а фокус 45 перемещается в точку F- 210 мм, для воды F - 230 мм и т.д. Таким образом, по мере увеличения концентрации паров фокусное расстояние линзы

F,,. При перемещении подвижной части элемента 7 через тягу 9 движение передается на поршень 11 клапана 10. Порокружающей среды через отверстие 12 с полостью камеры 4 и одновременно через отверстия 14 и 13 открывает -ас путь от источника паров 1 в полость 6 камеры 4. Концентрация паров в камере 4 начинает увеличиваться. Пары жидкости диффундируют в поры линзы 5, изменяя показатель преломления.

v

R Въ (п-ТКЬЦ+Йа™

R,, Ra 200 мм,

где радиусы кривизны поверхностей линзы,

Для 285,7 мм.

Термимеханический элемент 7 имеет температуру окружающей среды. При включении источника 2 излучение поступает через окнр 3, изготовленное в виде плоскопараллельной пластины из опз уменьшается, фокус смещается влево JQ с элемента 7, количество поглощаемой элементом 7 энергии источника 2 уменьшается, элемент 7 начинает изгибаться влево, через тягу 9 перемещает поршень 11 клапана 10 тоже влево и перез уменьшается, фокус смещается влево JQ с элемента 7, количество поглощаемой элементом 7 энергии источника 2 умен шается, элемент 7 начинает изгибаться влево, через тягу 9 перемещает пор шень 11 клапана 10 тоже влево и пере

тического стекла, на линзу 5. Под теп-„.

, f -, секрывает отверстие 14 для поступления лозым действием излучения элемент 7. ,

лазила MCTIV.J jtпаоов в полость и. УВРЛИЧРНМР клн-

например, биметаллическая пластина, начинает изгибаться вправо (фиг. 1), так как левая часть элемента 7 изго

паров в полость б. Увеличение концентрации прекращается и в замкнутой системе регулирования устанавливает

товлена из материала с меньшим коэффициентом температурного расширения, чем правая. Поскольку нижняя часть элемента 7 жестко закреплена в стенке камеры 4, а верхняя упирается в систему роликов 8, то больше всего изгибается центральная часть элемента 7, находящаяся на оптической оси. Так как элемент 7 в исходном состоянии установлен на расстоянии от линзы 5 меньшем, чем исходное фокусное расстояние F, то по мере перемещения центральной части элемента 7 вправо он

нем фокусируется больше энергии излучения, а чем больше он нагревается, тем больше прогибается. Максимальной температуры элемент 7 достигает при

этот момент из-за тепловой инерции

Элемент 7 несколько прогибается вправо

i

от фокуса F,, однако далее прогиб

вправо прекращается, поскольку правее

фокуса F, нагрев элемента 7 меньше и

он выпрямляется, возвращаясь в точку

шень 11 из левого положения (фиг. 2) переходит в правое и закрывает связь

шень 11 из левого положения (фиг. 2) переходит в правое и закрывает связь

F,,. При перемещении подвижной части элемента 7 через тягу 9 движение передается на поршень 11 клапана 10. Поршень 11 из левого положения (фиг. 2) переходит в правое и закрывает связь

Например, при полном вытеснении воз- духа жидкостью из пор линзы 5 ее поокружающей среды через отверстие 12 с полостью камеры 4 и одновременно через отверстия 14 и 13 открывает путь от источника паров 1 в полость 6 камеры 4. Концентрация паров в камере 4 начинает увеличиваться. Пары жидкости диффундируют в поры линзы 5, изменяя показатель преломления.

з уменьшается, фокус смещается влево JQ с элемента 7, количество поглощаемой элементом 7 энергии источника 2 уменьшается, элемент 7 начинает изгибаться влево, через тягу 9 перемещает поршень 11 клапана 10 тоже влево и пере„.

крывает отверстие 14 для поступления ,

паоов в полость и. УВРЛИЧРНМР клн-

паров в полость б. Увеличение концентрации прекращается и в замкнутой системе регулирования устанавливаетмом нагрева, поршень 11 открывает дос-IQ за счет выбора релейного закона поз- туп парам в полость 6, концентрация увеличивается, приходя к заданному значению.

Заданное значение концентрации можно устанавливать различными способами, например изменять мощность исволяет также повысить и быстродействие.

Формула изобретения

15

Устройство для регулирования концентрации паров, содержащее камеру с прозрачным окном, источник паров, связанный с камерой, источник излучения и пористую линзу, которая разметочника 1 паров, положение элемента 7 относительно линзы 5, взаиморасположение к размеры отверстий 12, 13, 14 клапана 10 и др. Изменяя конструкцию клапана 10, можно получить не только релейные законы регулирования, но и линейные. В частности, если отверстие 13 расположить напротив отверстия 14 и ограничить движение поршня 11 зоной только перекрытия отверстий 13 и 14, то получится релейный регулятор .

Линза 5 может быть выполнена из мо монодисперсного пористого стекла с размером пор (максимум распределения размеров) 0,040 мкм, что в 10-17,5 раза меньше длины волны рабочего диЛ

за счет выбора релейного закона поз-

воляет также повысить и быстродействие.

Формула изобретения

Устройство для регулирования концентрации паров, содержащее камеру с прозрачным окном, источник паров, связанный с камерой, источник излучения и пористую линзу, которая размещена за прозрачным окном внутри камеры и образует с ним оптическую систему, ось которой совпадает с осью ис-; точника излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения области применения устройства, по оси оптической системы внутри камеры между пористой линзой и источником паров установлен термомехапический элемент, механически связанный о установленным в стенке камеры клапаном, к которому подключен источник паров,

/

Qtoil