Устройство для регулирования концентрации паров

(Я)5 С 05 Р 11/00 11/13 А 1 Х ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к автомати жет быть исзаданной том объеме, е точности,ГОСУДЮфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский институт точноймеханики и 6 птики(56) Авторское свидетельство СССРВ 941951, кл. С 05 0 11/00, 1982.Заявка Великобритании У 2098756,кл. С 05 Р 11/13, опублик, 1982,Авторское свидетельство СССРВ 1481731, кл. С 05 0 11/00, 1987,.(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ РЕГУЛИРОВАНИЯКОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ(57) Изобретение относится ческому регулированию и мо пользовано дпя поддержания концентрации паров в замкну Цепь изобретения - повышени быстродействия и расширение областиприменения устройства. Устройствосодержит источник 1 паров, источникизлучения, на оптической оси которого установлена оптическая система,состоящая из последовательно расположенных прозрачного окна камеры и пористой линзы, размещенной в полости 6камеры. По оси оптической система вполости 6 установлен термомеханнческий элемент, один конец которого жестко укреплен в стенке камеры, а другойсопрягается с системой роликов, Подвижная часть термомеханического элемента через тягу 9 механически связана с установленным в стенке камерыклапаном 10, к которому подключен источник 1 паров. Тяга 9 соединена споршнем 1 1. Отверстие 12 сообщаетвнутреннюю полость клапана 10 с окружающей средой, отверстие 13 - с полостью 6 камеры, а отверстие 14 -с источником 1 паров, 2 ил.Изобретение относится к техникеавтоматического регулирования и можетбыть использовано для поддержаниязаданной концентрации паров в замкнутом объеме.Цель изобретения - повышение точности, 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,кая система, состоящая из последовательно расположенных прозрачногр окна3 камеры 4 и пористой линзы 5, размещенной в полости б камеры 4, по осиоптической системы в полости б установлен термомеханический элемент 7,один конец которого жестко закрепленв стенке камеры 4, а другой соприкасается с системой роликов 8, подвижная часть элемента 7 через тягу 9 ме.ханически связана с установленным встенке камеры 4 клапаном 10, к кото"рому подключен источник 1 паров, Тяга 9 соединена с поршнем 11, отверстие 12 - с окружающей средой, отверс 30тие 13 - с полостью 6 камеры 4, а отверстие 14 - с источником 1 паров.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии при нулевойконцентрации паров в полости 6 камеры4 поры пористой линзы 5 заполнены .только воздухом, эквивалентный показатель преломления (исходный) а =135, Фокусное Расстояние Р Однолин зового объективаВ. Въ Р ем у(и 1)(Р +Н ) где 11 Р, - радиусы кривизны поверх 45ностей линзы,Для К 1 = К= 200 мм, Р Р 1 =85,7 мм.Термомеханический элемент 7 имееттемпературу окружающей среды. Привключении источника 2 излучение поступает через окнр 3, изготовленное в виде плоскопараллельной пластины из оптического стекла, на линзу 5. Под тепловым действием излучения элемент 7, 55например, биметаллическая пластина,начинает изгибаться вправо (Фиг 1),так как левая часть элемента 7 изготовлена 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 элементв исходном состоянии установлен на расстоянии от линзы 5 меньшем, чем исходное Фокусное расстояние Р 1, то по мере перемещения центральной части элемента 7 вправо он нагревается все больше, поскольку на нем Фокусируется больше энергии излучения, а чем больше он нагревается, тем больше прогибается. Максимальной температуры элемент 7 достигает при прохождении через точку фокуса Р, В этот момент из-за тепловой инерции элемент 7 несколько прогибается вправо от фокуса Р, однако далее прогиб вправо прекращается, поскольку правее Фокуса Р, нагрев элемента 7 меньше и Он выпрямляется, возвращаясь в точку Р, При перемещении подвижной части элемента 7 через тягу 9 движение пере" дается на поршень 11 клапана 10. Пор- шень 11 из левого положения (Фиг. 2) переходит в правое и закрывает связь окружающей 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.Например, при полном вытеснении воздуха жщкостью иэ пор линзы 5 ее показатель преломленич определяется системой стекло в ,жидкость и составляет для бензола п = 1,477, а фокус перемещается в точку Р = 210 мм,й.для воды Р230 мм и т.д. Таким образом, по мере увеличения концентрации паров фокусное расстояние линзы 5 уменьшается, фокус смещается влево 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 перекрывает отверстие 14 для поступления паров в полость 6. Увеличение концентрации прекращается и в замкнутой системе регулирования устанавливает1649518 вие. Ри,1Составитель И, Гореловедактор Л. Пчолинская ТехредЛ,Сердюкова Корректор,А Обруча исн и ГКНТ СССР обретениям и открыти Раушская наб., д, 4/ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 10 ся динамическое равновесие, соответствующее заданной концентрации.Если концентрация паров в камере 4 уменьшается, например пары израсходуются на какой-либо технологический процесс, то увеличивается Фокусное расстояние линзы 5, элемент 7 изгибается вправо; следуя за максимумом нагрева, поршень 11 открывает доступ парам в полость б, концентрация увеличивается, приходя к заданному значению.Заданное значение концентрации можно устанавливать различными способами, например изменять мощность источника 1 паров, положение элемента 7 относительно линзы 5, взаиморасположение и размеры отверстий 12, 13, 14 клапана 10 и др . Изменяя конструк цию клапана 10, можно получить не. только релейные законы регулирования, но и линейные. В частности, если от.верстие 13 расположить напротив отверстия 14 и ограничить движение поршня 25 11 зоной только перекрытия отверстий 13 и 14, то получится релейный регулятор,Линза 5 может быть выполнена из мо:монодисперсного пористого стекла с 30 : размером пор (максимум распределенияразмеров) 0,040 мкм, что в 10-17,5 раза меньше длины волны рабочего диФ аказ 1521 Тираж 474 НИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Жапазона видимого спектра, Источником2 излучения может быть Се"Ие-лазермощностью 10 Вт,Таким образом предлагаемый регулятор из-за непрерывного отслеживанияв пространстве точки с постоянствомэнергии позволяет повысить точностьи расширить диапазон регулирования,за счет выбора релейного закона позволяет также повысить и быстродейстФормула изобретения.Устройство для регулирования концентрации паров, содержащее камерус 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, о т л и ч а ющ е е с ятем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения области применения устройства,по оси оптической системы внутри камеры между пористой линзой и источником паров установлен термомеханический элемент, механически связанный сустановленным в стенке камеры клапаном, к которому подключен источникпаров,