Устройство для отбора проб аэрозолей Советский патент 1981 года по МПК G01N1/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ АЭРОЗОЛЕЙ

Изобретение относигся к исследования физических и химических свойств веществ конкретно к области получения и подготовки образцов при исследовании аэрозолей и может быть использовано при изученни загрязнения атмосферы радиоактивными и другими компонентами загрязнения. Известно изокинеткческое устройство для отбора проб аэрозолей, содержащее насос, датчик скорости в виде цифманометра, систему автоматического и;аленения расхода воздуха через входную головку пробоотборника. Такое устройство обеспечивает регули ровку линейной скорости зacacывa®vIoгo потока аэрозолей в соответствии со скоростью потока, т.е. обеспечивает иэокике ткческий отбор проб l|. Недостатком устройства является то, что регулировку линейной скорости засасывания производят путем изменения рас хода (т.е. объемной скорости насосa и отсутствует узел, ориентации входнбй гол ки пробоотборника навстречу потоку аэрозолей. В результате насос используется, в среднем,наполовину его возможной производительности и, кроме того, переменный расход создает трудности в интерпретации результатов пробоотбора. Отсутствие автоматического узла ориентации приводит к невозможности использорания прибора в условиях переменного по ншхравленюо потока аэрозолей. Известно также изокинетическое устройство для отбора проб аэрозолей с постоянным расходом воздуха, включающее датчик скорости-Потока, входную головку с заслокшой, блок управления 2J. Недостатками устройства являются низкая представительность проб и отсутствие компенсации запаздывания регулирующих систем по отношению к мгновенным значениям изменяющейся скорости потока. Результирующая погрешность изза этого может оказаться большой и тем больше, чем порывистей эти изменения. Цель изобретения повышение пред ставитепьносги проб, улучшение аэродинамических условий пробоогбора, компенсация запаздывания регуАфуюпшх систем по отношетшю к изменениям потока аэрозолей и уменьшение погрешностей автоматической регулировки. Указанная цель достигается тем, что устройство для отбора проб аэрозолей, содержешгее аспиратор, датчик скорости потока, ВХОДНУ1О головку, электронный блок управления, снабжено приспособлением для ориентации входной головки по направлению потока, программным блоком связаннЫм с датчиком скорости потока, входной головкой и электронным блоком управления, датчик скорости потока размещен перед входной головкой по направлению потока, входная головка снабжена фигурными ребрами ;жесткости с закрепленной на них эластичной пленкой. Целесообразно приспособление для ориентации входной головки по направлению потока выполнять в ввде флюгера со съемным крылом. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг, 2 - входная головка; на фиг. 3 - программный, например электромеханический блок; на фиг. 4 - вид прог эаммного кулачка,. Устройство для отбора проб аэрозолей включает входную головку I, узел 2 креп ления фильтра, аспиратор 3, электромеханический блок 4, двигатель В постоянног тока, крыло 6 флюгера, крепежную стойку 7 с откидной направляющей 8, датчик. 9 скорости потока, электронный блок Ю управления, выполненный в одном корпусе Входная, головка I выполнена из эластимной воздухонепроницаемой пленки 11, наклеенной на фигурные ребра 12 жестко сти, расположенные симметрично относите льно горизонтальной оси головки и прохоД5пцие через направляющие канавки регулятора 13 входного сечения, соединенного через толкатель 14с эпектромеханИчески блоком 4. Программный электромеханический бло 4 состоит из шестерен 15 и 16, соединенных с осью ходового винта 17, управ ляющего размером входноххэ сечения вход ной головки. Шестерня 18 с шестерней 15 управляет программного кула ка 19. Программный кулачок 19 находится в подвижном контакте с потенциометром 2О, с которого сйимается согласующее напряжение на схему управления двигателем 5. Шестерня 21, расположенн на оси двигателя 5, паразитную шестерню 22 соединена с 23, на оси которой закреплен барабан 24 с тросиком 25, соединенным другим концом с электронньгм блоком Ю управления и датчиком 9 скорости потока. С другчэй стороны электронный блок Ю управления и датчик 9 скорости потока через возвратную гфужину 26 соединен с направляющей 27, по которой переметцаются блок 1О и датчик 9. Устройство работает следующим образом. После включения электронного блока Ю управления все устройства из произвольно начатого положения под действием потока аэрозолей на крыло 6 флюгера поворачиваются до тех пор, пока входное сечение входной головки пробоотборника не установится навстречу потоку, направление котхзрого показано стрелкой. Если исходное расстояние U от входного сечеНия входной гюловки 1 до датчика 9 скорости потока не соответствует его фактической скорости, то по сигналу рассогласования датчика 9 и потенциометра 20 от электронного блока Ю управления к электродвигателю 5 подается электрическое напряжение нужной полярности. Электродвигатель начинает вращаться в требуемую сторону и через шестерни 15 и 16 передает свое вращение ходовому винту 17, а через шестерни 15 и 18 - программному кулачку 19. В результате этого одновременно начинают перемещаться толкатель 14 входной головки, через шестерни 15 и 18 и программный кулачок 19 движок потенциометра 20, шестфйй 1, 22, 23..И барабан 24. В результате всех ЭТИХ движений в соответствии с показаниями датчика скорости потока начинает меняться площадь входного сечения входной головки за счет растяжения или сжатия эластичной пленки 11 в результате возвратно-поступательных движений ребер 12 жесткости, на которые она плотно на1клеена, изменяется расстояние от точки измерения скорости потока до среза входного сечения за счет возвратно-поступательного движения датчика 9 при помощи тросика 25, наматьтаемого на .барабан 24, и пружины 26 -по направляющей 27, изменяется величина электрического напряжения, снимаемого с потенциометра 20, в соответствии с формой программного кулачка 19. Расстояние L между датчиком 9 скоро, сти потока и входным сечением входной головки 1, площадь входного сечения вход58Ной головки, а также текущая величина переменного эпекгрическрго сопрогивлшия благодаря механическим программным пер дачам находятся в строго однозначном соо ветствии. С другой стороны, каждому пока занию датчика 9 соответствует только одна величина переменного электрического сощютивлешю, при которой электронный блок 10 управле гая прекращает подачу электрического напряжения на электродвиг тель. Поэтому описанные выше перемеще- ния будут продолжаться до тех пор, пока линейная скорость засасывания во входную головку не сравняется с линейной скоростью поршш потока, подлетающей к входному сечению входной головки. При изменении скорости потока датчик 9 изменяет свое показание и разбалансирует схему электронного блока 10 управления, в которую включено. переменное электрическое сопротивление. Блок 10 управления подает электрическое напряжение на электродвига тель .5, причем такой полярности, которая обеспечивает ну);;ное направлеюгё перемещения толкателя входной головки. Время перемещения до необходимого положения равно времени пролета расстояния порции воздуха от датчика скорости потока до входного сечения входной головки. УТО равенство, так же как кинематическая схема, по которой поступательное движение входной головки преобразуется в изменение ее входного сечейия, и скорость поступательного движения подбираются для конкретных установок по 1заданному расходу воздуха, ожидаетлому диапазону изменения скорости потока на местности и ускорвшя ветра, через величину мертвого времени системы регулирования и постоянную релаксации датчика скорости потока. Число ребер жесткости входной головки выбирают конструктивно, исходя из требуемой степени приближения входного сечения входной головки к круговому. Предложенное устройство Для отбора проб аэрозолей обеспечивает автоматическую регулировку режима изокинетичности отбора проб аэрозолей при постоянном 4 расходе воздуха с сохранением хороших аэродинамических условий вблизи входного сечения входной головки пробоотборника за счет воспроизведения круглого сечения многоугольником с достаточно большим числом сторон, компенсацию запаздывания регулирующих систем по сравнению с изменением скорости ветра, минимизашпо погрешностей регулировки за счет механического соответствия всех параметров регулирования. Формула изобретения I. Устройство для ofr6opa проб аэрозолей, содержащее аспиратор, датчик скорости потока, входную головку, электронный блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения представительности проб, улучшения аэродинамических условий пробоотбора, компенсации запаздывания регулирующих систем по отношению к изменениям потока аэрозолей и уменьшения погрешностей автоматической регулировки, оно снабжено приспособлением для ориентации входной головки по направлению потока, программньм блоком, связанным с датчшсом скорости;потока, входной головкой и электронным блоком управления, датчик скорости ПОТОКА- размещён перед входной головкой по направлению потока, входная головка снабжена фигурными ребрами жесткости с закрепленной на них эластичной Ш1е1жой. 2. Устройство по п. 1,отлича ющ е е с я тем, что приспособленке для ориентации входной головки по направлению потока выполнено в виде флюгера со съемным крылом. Источгшки информации, пршштые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР 257133, кл. G О1 N 1/24, 1968, 2. Патент США № 4159635, л. 73-28, 1979.

Горизонтальной ось голобпи

Фи&.2

Фи&,(