Криогенно-конденсационное устройство для отбора проб воздуха с примесями

(72) Авторы изобретеии аврилин и В, Т. Х(7 ) Заявител КРИОГЕННО"КОНДЕНСАЦИОННОЕ УСТРОЙСТ ДВЯ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА С ПРИНЕСЯ ерите"удителюпоглоу рази данного утаточная эффтакже неопициента простенках воэмкостей. троистваекти вност ьеделенносткока и болуховодов е потери н соби раоци х Изобретение относится к физике, в частности к исследованию физических и химических свойств вещества, а брлее конкретно, к получению и подготовке образцов при иселедовании газовых смесей и аэрозолей и может, быть использовано при изучении загрязнений воздушной среды.Известно устройство для отбора проб воздуха с несколькими параллель 1 но включенными ветвями аспирации, со" держащее побудитель расхода, общую камеру разрежения, поглотительные приборы, счетчик времени и изм ли расхода, подключенные к поб расхода последовательно через тительный прибор и общую камер режения 1 .Недостаткам с являются недоспробоотбора, а Р ь в оценке коэфф с ь 2Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является криогенно-конденсационное устройстводля отбора проб воздуха с примесями,содержащее пробоотборник с входнымии выходными патрубками и сорбционно. фильтрующей насадкой на входе, заполненный жидким азотом и связанныйтрубопроводом с пробоотборником сосуд Дьюара и систему регулированияуровня жидкого азота в, пробоотборни"ке, состоящую из контактного датчикауровня, подключенного через свой нор"мально закрытый контакт к программному реле, соединенному с размещенным,в сосуде Дьюара регулируемым злект" ронагревателем, подключенным к источнику питания 21.Недостатком известного устройстваявляется низкая эффективность, обус" ловленная переменной скоростью пробоотбора, в результате чего на охлаж. даемой поверхности образуется слой кристаллов.3 92043Цель изобретения - повышение эффективности пробоотбора за счет обеспечения проведения процесса пробоотбора с постоянной скоростью и исключения образования кристаллов на охлаждаемой поверхности во время переходныхпроцессов, а также снижение мощности потребляемой при этом электроэнергии.Указанная цель достигается тем,что устройство снабжено теплообменником, электрообогреваемой ампулойс жидким кислородом (воздухом), размещенной в сосуде Дьюара и связаннойчерез теплообменник с входом пробоотборника, дополнительным, контактнымдатчиком уровня жидкого азота, установленным ниже основного датчикауровня, электромагнитным клапаном,установленным в патрубе выхода газо вобразного азота и связанным с программным реле через нормально открытый контакт дополнительного датчикауровня, элементом задержки и электромагнитным реле, обмотка которого 2 зчерез нормально закрытый контактдополнительного датчика уровня соединена с программным реле, при этомисточник питания подключен к обмоткеэлектромагнитного клапана и к элемен. ЗЕту задержки через соответствующиегруппы контактов электромагнитногореле.На чертеже изображена блок-схемакриогенно-конденсационного устройст"35ва для отбора проб воздуха с примесями.Устройство состоит из пробоотборника 1 с входными патрубками: длявоздуха 2, для кислорода 3, для ввода жидкого азота 4 и выходными патрубками: газообразного азота 5, ижидкого воздуха 6. На входе пробоотборника 1 установлена сорбционнофильтрующая насадка 7. В патрубке 5выхода газообразного азота установленэлектромагнитный клапан 8. Пробоотборник 1 соединен трубопроводом 9,на котором установлен теплообменник 10, с ампулой 11, размещеннойв сосуде Дьюара 12 и заполненнойжидким кислородом (воздухом) 13,Ампула 11 обогревается спиралью 14,подключенной через ключ 15 к источнику 16 питания,35Кроме того устройство состоитиз элемента 17 задержки, электромагнитного реле 18 с первой группой 19и второй группой 20 нормально откры 1 9 фтых контактов и группой 21 нормаль" но закрытых контактов, системы 22 регулирования уровня жидкого азота в пробоотборнике 1, состоящей из основного датчика 23 уровня с нормально закрытыми контактами 24, дополнительного датчика 25 уровня с группой нормально открытых контактов 26 и группой нормально закры тых контактов 27, программного реле 28, подключенного через свой нормально открытый контакт 29 и через реле 30 к электронагревателю 31 жидкого азота в сосуде Дьюара 12, Подача жидкого азота из сосуда Дьюара в пробоотборник 1 осуществляется по трубопроводу 32, Обмотка 33 электромагнитного клапана 8 связана с элементом 17 задержки и с источником 16 питания через первую группу нормаль. но открытых контактов 19 и через ключ 15.Устройство работает следующим образом.При замкнутых контактах 27 замыкаются контакты 29 программного реле 28 и срабатывает реле 30, которое замыкает цепь электронагревателя 31 через нормально закрытые контакты 24 основного датчика 23 фуровня. Жидкий азот под действием собственных паров по трубопроводу 32 поступает в пробоотборник 1 через патрубок 4 до тех пор, пока не достигнет основного дат. .чика 23 уровня. Дополнительный датчик 25 уровня расположен несколько ниже основного датчика 23 уровня и поэтому срабатывает раньше него при повышении уровня жидкого азота в пробоотборнике 1. До момента срабатывания дополнительного датчика 25 уровня часть газообразного азота, образующегося в пробоотборнике 1 из жидкого азота в основном за счет теплообмена с засасываемым воздухом, поступаюцим из патрубка 5 через открытый электромагнитный клапан 8, заполняет пробоотборник 1 газообразным азотом, не конден. сирующимся при температуре кипения жидкого азота (-196 С) при нормальном давлении, Тем самым вход патрубка 2 блокируется некоторым избыточным давлением газообразного азота и атмосферный воздух не поступает в пробоотборник через сорбционно-фильтрующую насадку 7.Формула изобретения Криогенно-конденсационное устройство для отбора проб воздуха с примесями, содержащее пробоотборник с. входными и выходными патрубками и сорбционно-Фильтрующей насадкой на входе, заполненный жидким азотом и связанныйтрубопроводом с пробоотборником сосуд Дьюара и систему регулирования уровня жидкого азота в пробоотборнике, состоящую из контактного датчика уровня, подключенного через свой нормально закрытый контакт к программно- му реле, соединенному с размещенным в сосуде Дьюара регулируемым электронагревателем, подключенным к источнику питания,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности пробоотбора за счет обеспечения постоянной скорости и ликвидации возможности образования кристаллов на920При достижении жидким азотом дополнительного датчика 25 уровня, контакты 26 запирают обмотку электромагнитного реле 18, которое своими нормально открытыми контактами 19 - 5 подключит обмотку 33 электромагнитного клапана 8 к источнику 16 питания. При этом клапан 8 перекрывает патрубок 5 выхода газообразного азота на вход патрубка .3, и газообразный азот 1 в поступает только в атмосферу.Одновременно через ключ 15 включается электронагревательная спираль 1 Ц. Жидкий кислород (воздух) в ампуле 11 испаряется и под действием собствен з ных паров по трубопроводу 9 поступает в теплообменник 10, где испаряется за счет энергии окружающей среды и теплоемкости стенок камеры и газообразный кислород (воздух) по ступает на вход патрубка 3 пробоотборника 1 в течение заданного времени, определяемого временем разрядки емкости элемента 17 задержки на уп" равляющий электрод ключа 15 через Ъъ нормально открытые контакты 20 при срабатывании электромагнитного ре" ле 18. Емкость элемента 17 задержки заряжается от источника 16 питания через нормально замкнутые контакты 2,130 электромагнитного реле 18 в его отключенном состоянии. Подаваемые таким образом на вход патрубка 3 порции газообразного кислорода (воздуха) перемешиваются в пробоотборнике 1 с газообразным азотом, что ведет к прогрессирующей конденсации газовой смеси и, следовательно, к по-нижению давления в пробоотбарнике 1, за счет чего блокировка входа 2 снй- о мается и атмосферный воздух поступает через сорбционно-Фильтрующую насадку 7 на вход патрубка 3, начи; нается пробоотбор. Сжиженный воздух, вместе с примесями, выливается через Ю патрубок 6 выхода жидкого воздуха.Пробоотбор осуществляется до тех пор, пока с программного реле 28 не поступает команда на отключение электронагревателя 31, и уровень жидкого в азота в пробоотборнике 1 падает йиже дополнительного датчика 25 уровня, контакты 26 которого при этом размыкаются, электромагнитное реле 18 отключается, при этом контакты 20 разрывают цепь разрядки емкости элемента 17 задержки, а контакты 21 замыкают цепь зарядки емкости эле" мента 17 задержки, электромагнитныйФ 439 6клапан 8 о 1 крывается и часть газообразного азота блокирует вход патруб" ка 2.В случае необходимости, замыкание контактов 29 программного реле 28 может осуществляться операторами,что .обеспечивает ручное управление пробоотбором при автоматической работе всех систем криогенно-конденсационного пробоотборника.Для обеспечения ждущего режима работы, когда заполненный хладагентом пробоотборник 1 в теение необходимого времени не производит отбор про-. бы, контакты 27 в цепи обмотки электромагнитного реле 18 управляются либо программным реле 28 по заданной программе, либо вручную.Применение изобретения позволяет исключить возможность образования кристаллов на охлаждаемой поверхности в межцикловые интервалы времени, избавиться от дополнительных сорбционно-Фильтрующих насадок, через которые принудительным движителем протягивается воздух, необходимый для разбавления газообразного. азота, и ликвидировать взрывоопасность, так . как подача необходимых порций кислорода на вход пробоотборника, осущест;- вляемая через тонкий трубопровод под действием давления собственных паров, образующихся при нагревании электро" спирали, требует не более 0,5 Вт мощности электротока при отсутствии каких-либо клапанов.ираж 88 321/42 ИПИ 3 Подписно Проектная Филиал ППП "Патент", г. Ужгоро 920439 8охлаждаемой поверхности во время пере- мотка которого через нормально закрыходных процессов, устройство снабже- тый контакт дополнительного датчикано теплообменником, электрообогре- уровня соединена с программным реле,ваемой ампулой с жидким кислородом при этом источник питания подключен(воздухом), размещенной в сосуде з к обмотке электромагнитного клапанаДьюара и связанной через теплообмен- .и к элементу задержки через соотник с входом пробоотборника, дополни- ветствующие группы контактов электтельным контактным датчиком уровня ромагнитного реле,жидкого азота, установленным ниже основного датчика уровня, и электро- в Источники информации,магнитным клапаном, установленным в принятые во внимание при экспертизепатрубке выхода газообразного азота 1. Авторское свидетельство СССРи связанным с программным реле через У 522448, кл. С 01 М 1/22, 1974.нормально открытый контакт дополни. Авторское свидетельство СССРтельного датчика уровня, элементом И по заявке У 25189661/25-26,задержки и электромагнитнйм реле, об- кл. С 01 й 1/22, 1977,