Способ регулирования концентрации паров и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G05D11/00 G05D11/13 

Изобретение относится к зпгоматиче- схому регулированию и может бит использовано для поддержания сданной концентрации паров в замкнутом объеме в различных технологических процессах, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения способа и устройства для его осуществления

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для регулирования кон центрации паров; на фиг.2 - регуг.отор расхода паров в исходном состоянии; на фи 3 - то же, в промежуточном состоянии.

Устройство содержит источник 1 изпу чения, на оптической оси которого последе вательно расположены первое прозрачное окно 2 камеры 3, второе прозрачное окно 4 камеры 3, жестко закрепленная в камере 3 установленной с возможностью осевого смещения, пористая линза 5, термомехани ческий элемент 6, один конец которого же стко закреплен, а другой соприкасается с системой роликов 7. Деформируемая часть элемента 6 жестко связана с тягой 8, имеющей на другом конце зубчатую нарезку, входящую в зацепление с зубчатым колесом 9, установленным с возможностью вращения вокруг закрепленной жестко оси 10. С коле сом 9 входит в зацепление зубчатая рейка 11, жестко связанная с камерой 3, в стенке которой установлен регулятор 12 расхода паров. К регулятору подключен источник 13 паров.

Трубопровод 14 связан с окружающей камеру 3 средой, трубопровод 15 - с внутренней полостью камеры 3, трубопровод 16, в сечении которого установлена заслонка 17, соединен с источником 13 паров, поршень 18 установлен в регулирующем органе регулятора 12 корпуса 19, причем корпус 19

установлен с возможностью смещения относительно жестко закрепленных заслонки 17 и поршня 18.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, которое работает следующим образом.

В исходном состоянии внутренняя полость камеры 3 заполнена только воздухом, который попадает в камеру через трубопроводы 14 и 15. Поры линзы 5 заполнены только воздухом, эквивалентный показатель преломления ,35. Фокусное расстояние однолинзового объектива RI R2

F(n-1)(Ri +R2) где RI, Ra - радиусы кривизны линзы 5,

пэ - показатель преломления материала линзы 5. Для Ri мм; 285,7 мм, т.е. фокус линзы 5 находится в

точке FI. При включении источника 1 излучение через окно 2, изготовленное в виде плоскопараллельной пластины из оптиче- гко о стекла, попадает через линзу 5 и второе окно 4, идентичное первому, на

гермомеханический элемент 6. Чувствительный элемент 6 может быть изготовлен из термобиметалла, причем левая его часть, обращенная к источнику 1 излучения, имеет коэффициент теплового расширения больше, чем его правая часть. Под действием излучения элемент б нагревается и прогибается влево своей центральной частью, поскольку система роликов 7 мешает изгибу его незакрепленного конца. Через тягу 8 и

зубчатое колесо 9 изгиб элемента 6 передается на зубчатую рейку 11 и камеру 3. Колесо 9 поворачивается против часовой стрелки, камера 3 смещается вправо. Корпус 19 регулятора 12, жестко связанный с камерой 3.

движется вправо (фиг.З), как бы наезжая на поршень 18. Закрывается связь камеры 3

(врез трубопроводы 14 и 15 с окружающей средой Таким образом камера 3 и элемент 6 движутся навстречу друг другу. Фокус F ., зы 5 смещается все ближе к элементу 6, i давртельно, элемент 6 нагреваемся асе больше и еще больше прогибается плево t вконец, фокус F наезжает на элемент 6 t рев его становится максимальные ин максимально прогибается влево, фокус h г-ере зжает (из-за движения камеры 3 и Л-1.13Ы 5) элемент 6 и оказывается справа от . -та 6. Чем дальше фокус F уходкг рпрсП i тем меньше элемент 6 начинает ifiy-n i - ччоогии излучения источника 1 (из а ргхьги -:я ее в пространстве). Элемент G -ач: лае о лаждаться и выпрямляться Е о нтрЗ тьная часть идет вправо. кэнег,а 3 t. пHi-пои г, отъезжает влево, фокус I- тожь смещн гс/ чперо опчть приближаясь v элементу о Последний снова начич ег мире- вэтчгч изгибаться , подвигая о г фпк /с f- В зямм утой системе /сгамди- лиеает:я динамическое равновесие при гором элемент 6 налсд1. :я е некоторой сое,,н -зыгнутом влево состоянии, фокус F справа с. него, на некотором расстоянии соогвен,вую.-цем равновесию Кпр- пус 19 р- угятор э 2 нездв, УОТ„Ч поршень 18 и занимает гол ние, указанное из фиг 3 Заслон 1 . ог/рывзет руОопро- ьод 16, который плры жидкчстп череч полуоткрытый тоуЬопрогод 15 от источника 3 паров, пост/г пют амерыЗ Повышается их концентрация в камерр 3 пары жидкости диффундируют в ооры 5 изменяя показатель препгмленич. Например при полном вытеснении воздуха жидкостью из пор 1ИНЗЫ 5 ее показатель преломления определяется системен стекло-жидкость и составляет для бензола п 1,477 и фокусное расстояние равно 210 мм. для йоды - 230 мм и т.д. Таким образом по мере увеличения концентрации паров фокусное расстояние линзн 5 уменьшается фокус F постепенно уходит влево к элементу 6. Поэтому элемент 6 начинает нагреваться больше и изгибаться влево, стремясь к своему крайнему максимальному изгибу влево Однако при этом движении линза 5 вместе с камерой 3 движутся навстречу элементу 6, фокус линзы 5 уходит вправо от элемента 6 Элемент б начинает охлаждаться и выпрямляться, передвигая фокус обратно к себе и т.д В замкнутой системе устанавливается динамическое равновесие, соответствую- щее определенному расходу пара, а следовательно, и заданной концентрации,

Длч изменения величины заданной концентрации можно изменять например, мощность источника излучения 1, конструкцию

регулятора 12. длину тяги 8 и т.п Для нееди- нмчной обратной связи по положению датчика концентрации (линзы 5) можно между колесом 9 и рейкой 11 поставить паоу зубчаты/ копес с коэффициентом . не равным единице Для получения р.-мейкч- х законов регулирования можн конструкцию регупятора наприп. , мить расстояние между трубопт одами 15 и 16. Для получения нарастающих изменений концентраций паров или юпример ко лебательного изменения концентряции с нарастающей амплитудой можно регулятор 12 сделать с положительноч обратной связью, поставив между колесом 9 и рейкой И од.-ю дополнительное зубчатое колесо.

В качестве линзь 5 можит (ыт л ;поль- зовчна симметричная двочиге п/клау лин- зй чыполненная и - монодиспрр..1- ого пористого стекла с размером пор (максимум р определения размеров,1 0,04 мкм что ч iO 17,5 раз меньше длины волны рабочего диапазона видимого спектра Тогда в качестве источника 1 может Ьыгь использован Ge Ne-лазер мощностью поимерно 10 Вт

Формула изобретения

1Способ регулирования концен:рации папоз включающий пропускание излучения чеоез расположенную в среде паров пористую линзу и изменение концентрации паров за счет изменения расхода пэров отличающийся тем ч го, с целью повышения точности и расширения области применения способа излучением нагревают расположенный в среде парез за пористой пинзой термомеханичес ий элемент и перемещают пористую линзу в сторону про i ивоположную деформации термомеханического элемент а расход паров изменяют соответственно направлению и величине перемещения пористой линзы

2Способ поп 1,отличающийся тем, что пористую линзу перемещают ча величину, равную величине леФоомации термом ханического элемента

3Устройство для регул и р т в ч г. i л концентрации паров содержащее камеру с первым прозрачным окном источник маров, связанный с камерой, регулятор расхода паров, источник излучения и пористую линзу, которая размещена за первым прозрачным окном внутри камеры и образует с ним оптическую систему, ось которой совпадает с осью источника излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства камера установлена с возможностью перемещения вдоль оси оптической системы и снабжена вторым прозрачным окном, размещенным на оси

оптической системы со стороны, противоположной первому прозрачному окну, соосно которой вне камеры за вторым прозрачным окном установлен термомеханический элемент, механически связанный с камерой, пористая линза жестко закреплена в камере, причем регулирующий орган регулятора расхода паров жестко связан с камерой.

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме в различных технологических процессах, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения способа регулирования концентрации паров и устройства для его осуществления. Способ регулирования концентрации паров включает пропускание излучения через расположенную в среде паров пористую линзу, нагрев расположенного в среде паров за пористой линзой термомеханического элемента, перемещение пористой линзы в сторону, противоположную деформации термомеханического элемента, и изменение концентрации паров, осуществляемое путем изменения расхода паров, которое производится соответственно направлению и величине перемещения пористой линзы, причем пористую линзу перемещают на величину, равную величине деформации термомеханического элемента. Устройство для регулирования концентрации паров содержит источник 1 излучения, на оптической оси которого последовательно расположе И

Фиг. 2

Щ