Пробоотборник

(я)5 6 01 й 1/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ра пр ностя среды ратор нипулЦ сифик ного вид. ко- для хаиГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕ НТ ССС Р) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1770807, кл, 6 01 й 1/02, 1989,(57) Изобретение может быть использованопри механизации отбора проб веществ,осаждающихся на поверхностях различныхпредметов окружающей среды, Цель изобретения - интенсификация процесса пробоотбора. Пробоотборник содержит корпуссо стыковочным элементом и полый цилиндр со штоком, закрытый с одной сторонытампоном с другой крышкой и кинематичезобретение предназначено для отбооб веществ, осаждающихся на поверхх различных предметов окружающей , с использованием роботов, автоопеов и дистанционно управляемых маяторов,ель изобретения - повышение интенации процесса пробоотбора.а чертеже изображен пример конкретвыполнения пробоотборника, общий Устройство содержит корпус 1 со с очным элементом, предназначенным жесткого закрепления в стыковочном изме 2 (показан условно), например, мски связанный с приводным валом, При вращении приводного вала его плоский конец западает в прорезь, что обеспечивает вращение штока. Цилиндр с крышкой вращается вместе со штоком и за счет винтовой передачи перемещается в осевом направлении, вызывая повышение давления в рабочей камере, под действием которого открывается отверстие в днище цилиндра. Жидкость из рабочей камеры поступает в дополнительную камеру, равномерно распределяясь по полым иглам, смачивает тампон. После выхода цилиндра из винтового зацепления с корпусом движения первого продолжается под воздействием сжатой пружины. При опорожнении рабочей камеры отверстие закрывается, а пробоотборник устанавливается на обрабатываповерхность. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. С пулятора (не показан), и баэирующим элементом для ориентированной установки пробоотборника в капсуле 3 (изображена условно), Кроме того, устроиство содержит )3 в полый цилиндр 4. Корпус 1 и цилиндра 4, ъ сопряжены друг с другом по поверхностям с винтовой нарезкой 5 и 6, На цилиндре 4 жестко закреплена крышка 7. Внутри цилиндра 4 герметично размещен поршень 8 со штоком 9, который установлен с возможностью вращения в отверстии корпуса 1 совместно с крышкой 7, Для сцепления с подпружиненным приводным валом 10 стыковочного механизма 2 на торце штока 9 выполнен продольный паз 11, а в свою оче 1829002рець, приводной вал 10 выполнен с плоским концом. Для обеспечения возможности передачи вращения цилиндру 4 шток 9 содержит жестко закрепленную шпанку 12, выступающая часть которой располагается в сквозном пазе крышки 7. Для подпружинивания цилиндра 4 между крышкой 7 и торцом поршня 8 установлена винтовая пружина сжатия 13. Для обеспечения беспрепятственного вращательно-поступательного перемещения цилиндра 4 его штоковая полость соединена с атмосферой посредством отверстий 14. На противоположном относительно крышки 7 торце цилиндра 4 жестко закреплена, например, посредством реэьбового соединения и стопорения винтом 15, дополнительная крышка 16 с установленными в равномерно распределенных по площади отверстиях полыми иглами 17 (например, посредством пайки). В гнезде крышки 16 закреплена винтовая пружина сжатия 18, прижимающая шарик 19 к конусной поверхности отверстия 20 в днище 21 цилиндра 4, которое с целью облегчения выполнено пустотелым, Подпружиненный шарик 19 выполняет роль клапана предельного давления. На (закрывающей отверстие 20) крышке 16 закреплен посредством кольца 22 из эластичного материала (например, иэ резины) тампон 23 из пористого эластичного или волокнистого материала. Тампон 23 закреплен таким образом, что полые иглы 17 крышки 16 входят внутрь его тела, Поршень 8 и днище 21 цилиндра 4 образуют рабочую камеру 24 для заливки жидкости (растворителя), предназначенной для смачивания тампона 23. Высота камеры 24, т,е, расстояние между бесштоковым торцем поршня 8 и внутренней поверхностью днища 21 (ход поршня), больше хода винтового зацепления в наружной поверхности 6 цилиндра 4 и нарезной поверхности 5 корпуса 1. Дополнительная крышка 16 с полыми иглами 17 установлена таким образом, что ее внутренняя торцевая поверхность и наружная поверхность днища 21 цилиндра 4 не прилегают друг к другу, а установлены с зазором и образуют дополнительную ка. меру 25 для равномерной подачи смачиваю.- щей жидкости в полые иглы 17.Пробоотборник работает следующим образом,Подготовка устройства к работе заключается в том, что в рабочую камеру 24 заливают смачивающую жидкость через отверстие 20 в днище 21 цилиндра 4, После заливки жидкости устанавливают шарик 19; а затем завинчивают крышку 16 с пружиной 18 и стопорят ее винтом 15. На пробоотборнике закрепляют свежий тампон 23 и помещают в капсулу 3 с герметичной крышкой(не показана), обеспечивающей возможность дистанционного открытия и закрытия.Герметично закрытую капсулу 3 уста навливают на каком-либо транспортномсредстве, снабженном механизмом дистанционного открытия и закрытия этой капсулы, а также дистанционно управляемым манипулятором.10 После доставки на место проведенияпробоотборных работ крышка капсулы 3 открывается и стыковочный механизм 2 манипулятора подводится к стыковочному элементу корпуса 1. После пристыковки 15 пробоотборника включают привод (не показан) стыковочного механизма 2, обеспечивающий вращение приводного вала 10, манипулятором перемещают пробоотборник в зону намеченных пробоотборных ра бот и устанавливают его в положениеперпендикулярное к поверхности. намеченной для отбора проб.При вращении приводного вала 10 егоплоский конец западает в прорезь 11, что 25 обеспечивает вращение штока 9 Направление вращения приводного вала 10 должно быть противоположным направлению винтовых нарезок 5 и 6 на корпусе 1 и цилиндра 4. Цилиндр 4 с крышкой 7 вращается вместе 30 со штоком 9 и за счет винтовой передачиперемещается в осевом направлении в сторону стыковочного элемента корпуса 1. Укаэанное перемещение цилиндра 4 вызывает повышение давления жидкости в рабочей 35 камере 24. При достижении давления смачивающей жидкости предельной величины заданной пружиной 18 происходит отход шарика 19 от конической поверхности отверстия 20 в днище 21 цилиндра 4 за счет 40 сжатия пружины 18, Через образовавшуюсящель между конической поверхностью отверстия 20 и шариком 19 жидкость поступает в дополнительную камеру 25, и, равномерно распределяясь по полым иглам 45 17, истекая из них во внутрь тампона 23,обеспечивает его равномерное смачивание, За счет того, что ход винтового зацепления нарезных поверхностей 5 и 6 корпуса 1 и цилиндра 4 меньше высоты полости 24(хода 50 поршня), последний выходит из винтовогоэацепления до того, как займет крайнее положение. После выхода цилиндра 4 из винтового зацепления с корпусом 1 движение первого продолжается под воздействием 55 сжатой пружины 13. При достижении цилиндром 4 крайнего положения вся жидкость из полости 24 вытесняется и шарик 19 под воздействием пружины 18 прижимается к конической поверхности отверстия 20 в днище40 45 50 55. тем, что, с целью повышения интенсификации процесса пробоотборника, в отверстиях 21 этого цилиндра и перекрывает это отверстие.После окончания времени, необходимого для полного опорожнения полости 24,пробоотборник прижимают к поверхности,намеченной для отбора пробы тампоном 23.Происходит растворение отбираемых веществ в жидкости, вытесненной из пор тампона 23 в результате его деформации. Еслиповерхность, намеченная для пробоотбора,достаточно ровная, то процесс отбора пробы может осуществляться без выключенияпривода стыковочного механизма манипулятора, т.е, при вращающемся цилиндре 4 стампоном 23.После окончания времени, необходимогодля растворения отбираемых веществ, про=боотборник медленно отводят от поверхности пробоотбора и, в результате того, чтотампон 23 приобретает первоначальнуюформуЖидкость с растворенными в нейвеществами всасывается обратно в пары.Путем многократного повторения указанной операции обрабатывается вся поверхность, намеченная для пробаотбора, ижидкость в порах тампона 21 насыщаетсяотбираемыми веществами,Равномерный прижим пробоотборникак поверхности пробоотбора может бытьобеспечен, например, путем выполнениястыковочного механизма 2 манипулятораподпружиненным и установки датчика (непоказан) в конце его упругого хода.После окончания пробоотборных работпробоотборник устанавливают обратно вкапсулу 3, закрывают и транспортируют кместу проведения аналитических работ,На месте проведения аналитических работ пробоотборник вынимают из капсулы 3,снимают тампон 23 и отправляют его на. исследования, а пробоотборник и эту капсулу промывают. Затем пробоотборник вновьзаправляют смачивающей жидкостью,снабжают свежим тампоном 23 и герметично закрывают в капсуле 3. Для заправкипрабоотборника жидкостью сжимают пружину 13 путем силового воздействия на цилиндр 4 и ввинчивают его в корпус 1,Установка между крышкой 7 и поршнем8 пружины 13 исключает возможность контакта цилиндра 4 и корпуса 1 после выходаиз винтового зацепления и, следовательно,исключает возможность быстрого износазаходных участков их винтовых нарезок 5 иб,Введение жидкости непосредственно втело тампона 23 обеспечивает его равномерное и быстрое смачивание, а также возможность одновременного осуществленияпроцесса смачивания и других манипуляций 5 10 15 20 25 30 35 с пробоотборником, т.к, смачивание возможно при любом положении последнего в пространстве. Эффективность смачивания тампона 23 практически не зависит от впитывающих свойств материала, из которого он изготовлен.Предлагаемый пробоотборник обеспечивает возможность механического дистанционного манипулирования устройством.Отбор проб при вращающемся тампоне 23 способствует более интенсивному растворению отбираемых веществ и, следовательно, повышает производительность пробоотборных работ,Предлагаемый пробоотборник имеет технологичную в изготовлении, простую конструкцию. Кинематическая связь элементов устройства осуществляется без каких-либо зубчатых передач.Использование для смачивания тампона 23 и для его вращения в процессе отбора проб одной и той же степени подвижности манипулятора способствует упрощению конструкции последнего.8 предлагаемом устройстве нет необходимости в отключении привода стыковочного механизма 2 в строго определенный момент (например, при достижении поршнем 8 крайнего положения), с целью предотвращения его поломки, что способствует ограничению числа необходимых функциональных связей и, следовательно, способствует возможности упрощения конструкции стыковочного механизма 2 манипулятора,Формула изобретения 1. Пробоотборник, содержащий корпус, выполненный со стыковочным элементом для закрепления в стыковочном механизме и с базирующим элементом для ориентированной установки в капсуле, а также полый цилиндр с расположенным внутри поршнем, закрытый с одной стороны тампоном из пористого эластичного или волокнистого материала. а с другой стороны - жестко закрепленной крышкой, в отверстии которой установлен с возможностью осевого леремещения шток поршня, причем поршень образует с днищем цилиндра рабочую камеру, соединенную через отверстие в днище с дополнительной камерой, образованной днищем и дополнительной крышкой, в которой выполнены равномерно распределенные по площади отверстия, о т л и ч а ю щ и й с я дополнительной крышки установлены полые иглы, размещенные в тампоне, отверстив в днище цилиндра снабжено клапаном предельного давления, шток поршня уста 3829002новлен с воэможностью вращения в корпусе и кинематически связан с цилиндром, подпружиненным относительно поршня, корпус и цилиндр сопряжены по поверхностям винтовой нарезкой, причем ход винтового зацепления меньше высоты рабочей камеры.2. Пробоотборник по п,1, о тл и ч а ащ и й с я тем, что клапан предельного давления выполнен в виде шарика, подпружиненного относительно дополнительной крышки.3, Пробоотборник по и. , о т л и ч а ю- Б щ и й с я тем, что кинематическая связьцилиндра и штока выполнена в виде установленной в штоке шпонки, выступающей частью расположенной и пизе крышки, в которой этот шток установлен.