Способ регулирования концентрации паров и устройство для его осуществления

,11 13 ЕТЕНИ точнои меха- в и О,К,рлансуОН ЦЕНТДЛЯ ЕГО матич- есполанной ьеме в ах, хиГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССЬЬ 941951, кл. 6 05 О 11/ОО, 1982.Заявка ВеликобританииМ 2098756, кл, 8 05 О 11/15, 1982Авторское свидетельство СССйв 1481731, кл. 6 05 0 11/00, 1987(57) Изобретение относится к авто скому регулированию и может быть зовано для поддержания зад концентрации паров в замкнутом об различных технологических процес мическои 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 расположе1654790 ны первое прозрачное окно 2 камеры 3, пористая линза 5, жестко закрепленная в камере 3, установленной с возможностью осевого смещения, второе прозрачное окно 4 камеры 3, термомеханический элемент 6., один конец которого жестко закреплен, а другой соприкасается с системой роликов ), Деформируемая часть элемента 6 жестко связана с тягой 8, имеющей на другом концезубчатую нарезку, входящую в зацепление с ). зубчатым колесом 9, установленным с возможностью вращения вокруг закрепленной жестко оси 10, С колесом 9 входит в зацепление зубчатая рейка 11, жестко связанная с 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 промышленноЦель изобретения - повышение точности и расширение области применения способа и устройства для его осуществления.На фиг,1 изображена функцио,.альная схема устройства для регулирования концентрации паров; на фиг,2 - регулятор расхода паров в исходном состоянии; на фиг.З то же, в промежуточном состоянии.Устройство содержит источник 1 излучения, на оптической оси которого последовательно 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, термомеханический элемент б, один конец которого жестко закреплен, а другой соприкасается с системой роликов 7. Деформируемая часть элемента б жестко связана с тягой 8, имеющей на другом конце зубчатую нарезку, входящую в зацепление с зубчатым колесом 9, установленным с возможчостью вращения вокруг закрепленной жестко оси 10, С колесом 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 5 10 15 20 30 35 40 камерой 3, в стенке которой установлен регулятор 12 расхода паров, к которому подключен источник 13 паров, Один трубопровод сообщен с окружающей камеру 3 средой, другой трубопровод - с внутренней полостью камеры 3, а трубопровод, в сечении которого установлена заслонка, соединен с источником 13 паров, Поршень установлен в регулирующем органе регулятора 12, выполненномв виде его корпуса, причем корпус установлен с возможностью смещения относительно жестко закрепленных заслонки и поршня. 2 с и 1 з.п, ф-лы, 3 ил. 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 п=1,35, Фокусное расстояние однолинзового объективаВ 1 В 2(и - 1) (В 1+ В 2)где В 1, В 2. - радиусы кривизны линзы 5,ъ - показатель преломления материала линзы 5. Для В 1= В 2=200 мм; Р=Е 1- =285,7 мм, т,е. фокус линзы 5 находится в точке Г 1 При включении источника 1 излучение через окно 2, изготовленное в виде плоскопараллельной пластины из оптического стекла, попадает через линзу 5 и второе окно 4, идентичное первому, на термомеханический 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 6 нагревается и прогибается влево своей центральной частью, поскольку система роликов 7 мешает изгибу его незакрепленного конца, Через тягу Я и зубчатое колесо 9 изгибэлемента 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 35 10 15 20 30 35 40 45 50 55 через трубопроводы 14 и 15 с окружающей средой. Таким образом камера 3 и элемент б движутся навстречу друг другу. Фокус Р линзы 5 смещается все ближе к элементу 6, следовательно, элемент 6 нагревается все больше и еще больше прогибается влево. Наконец, фокус Г наезжает на элемент б, нагрев его становится максимальным, .ан максимально прогибается влево, фокус Г "переезжает" (иэ-за движения камеры 3 и линзы 5) элемент б и оказывается справа от элемента 6, Чем дальше фокус Р уходит вправо, тем меньше элемент 6 начинает получать энеогии излучения источника 1 (изза рассеяния ее в пространстве), Элемент б начинает охлаждаться и выпрямляться, Его центральная часть идет вправо, камера 3 с линзой 5 отъезжает влево, Фокус Р тоже смещается влево, опять приближаясь к элементу б, Последний снова начинает нагреваться и изгибаться влево, отодвигая от себя фокус Р. В замкнутой системе устанавливается динамическое равновесие, при котором элемент 6 находится в некотором средне-выгнутом влево состоянии, фокус Г справа от него, нг некотором расстоянии, соответствующем этому равновесию, Корпус 19 регулятора ";2 надвигается на поршень 18 и занимает положение, указанное на фиг,3. Заслонка 17 открывает трубопровод 16, через который пары жидкости через полуоткрытый трубопровод 15 ат источника 13 паров, поступают внутрь камеры 3, Повышается их концентрация в камере 3, пары жидкости дифф ндируют в поры линзы 5, изменяя показатель преломления, Например, при полном вытеснении воздуха жидкостью из пор линзы 5 ее показатель преломления определяется системой стекло-жидкость и составляет для бензола п=1,477 и фокусное расстояние равно 210 мм, для воды - 230 мм и т,д. Таким образом по мере увеличения концентрации паров фокусное расстояние линзы 5 уменьшается, фокус Г постепенно уходит влево к элементу б, 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 6 начинает охлаждаться и выпрямляться, передвигая фокус обратно к себе и т.д. В замкнутой системе устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу пара, а следовательно, и заданной концентрации,Для изменения величины заданной концентрации можно изменять например, мощность источника излучения 1, конструкцию регулятора 12, длину тяги 8 и т,п. Для неединичнай обратной связи по положению ддтцика концентрации (линзы 5) можно между колесом 9 и рейкой 11 поставить пару зубчатых колес с коэффициентом передачи, не равным единице. Для получения репейных законов регулирования можно поменять конструкцию регулятора, наприм .р, изменить расстояние между трубопроводами 15 и 16. Для получения нарастаю.цих изменений концентраций паров или нзпример, колебательного изменения концентрации с нарастающей амплитудой можно регулятор 12 сделать с положительной абратчой связью, поставив между колесом 9 и рейкой 11 одно дополнительное зубчатое колесо.В качестве линзь. 5 может быть и" пользована симметричная двояковыпуклая линза, выполненная из монодисперсного пористого стекла с размером пор (максимум распределения размеров) 0,04 мкм, что в 10-17,5 раз меньше длинь 1 волны рабочего диапазона видимого спектра. Тогда в качестве источника 1 может быть использован бе-Ме-лазер мощностью поимерно 10 Вт.Формула изобретения 1,Способ регулирования концентрации паров, включающий пропускачие излучения через расположенную в среде паров пористую линзу и изменение концентрации паров за счет изменения расхода паров, а т - л и ч а а щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения способа, излучением нагреваю-, расположенный в среде паров за пористой линзой термомеханический элемент и перемещают пористую линзу в сторону, п рати вополажную деформации термомеханическага элемента, а расход паров изменяют соответственно направлению и величине перемещения пористой линзы,2, Способ поп,1, отличающийся тем, чта пористую линзу перемещают на величину, равную величине деформации термамеханического элемента,3, Устройство для регулирования концентрации паров, содержащее камеру с первым прозрачным окном, источник г аров, 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, о т л и ч а ющ е е с я 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 оси1654790 Составитель И.ГореловТехред ММоргентал едактор Л.Волко орректор М.Демчик Заказ 2291 ВНИИПИ Го Произво но-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 оптической системы со стороны, противоположной первому прозрачному окну, соосно которой вне камеры за вторым прозрачным Окном установлен термомеханический злеТираж 46 Я твенного комит 113035, Москва мент, механически связанный с камерой,пористая линза жестко закреплена в камере, причем регулирукнций орган регуляторарасхода паров жестко связан с камерой,Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР