Пробоотборник постоянного давления
CONSTANT PRESSURE SAMPLER

Пробоотборник постоянного давления относится к области машиностроения и может быть использован в условиях научно-исследовательских и заводских лабораторий для измерения процентного состава различных газовых сред, применяемых при испытаниях работоспособности авиационной и космической техники.
Наиболее близким к предложенному пробоотборнику является промышленный пробоотборник постоянного давления типа ППД-0,150, представляющий собой цилиндрическую камеру с поршнем и торцевыми фланцами. Для разделения анализируемой газовой смеси в рабочей части камеры и инертного газа установлен поршень. В каждой камере как рабочей, так и инертного газа установлены приборы для измерения давления манометры и запирающие вентили. Подачей необходимого количества рабочего газа (гелия или азота) через редуктор поддерживается постоянное давление в пробоотборнике.
Недостатком данного пробоотборника является необходимость в наличии внешнего источника регулирующего давление инертного рабочего газа и отсутствие автоматической системы поддержки постоянной величины давления газовой среды при ее подаче на анализ в газовый хроматограф.
Цель изобретения упрощение конструкции и обеспечение автономной автоматической поддержки постоянного давления при подаче пробы газовой среды на анализ в газовый хроматограф.
Поставленная техническая задача решается тем, что пробоотборник постоянного давления, состоит из цилиндрического корпуса с герметизирующими его по торцам фланцами, корпус разделен на два объема для размещения пробы газовой среды и рабочего газа, корпус снабжен приборами для измерения давления и запирающими вентилями, в корпусе пробоотборника установлены две упругие газонепроницаемые перегородки одного размера, одна перегородка разделяет корпус на два равных герметичных объема верхний и нижний, а вторая перегородка герметично закреплена под верхним фланцем корпуса, обе перегородки соединены между собой жестко штоком, а на верхней выступающей части штока, закрепленной контровочной гайкой, установлена градуированная шкала, при этом верхний и нижний объемы цилиндрического корпуса соединены трубопроводами с запирающими вентилями с вакуумным насосом и емкостью с анализируемой газовой средой, при этом нижняя часть корпуса соединена трубопроводом через запирающий вентиль с газовым хроматографом.
Предлагаемый пробоотборник постоянного давления изображен на чертеже.
1 - цилиндрический корпус
2, 3 - фланцы
4 - нижняя упругая газонепроницаемая перегородка
5 - нижний объем
6 - верхний объем
7 - верхняя упругая газонепроницаемая перегородка
8 - шток
9 - контровочная гайка
10 - направляющая втулка для штока
11, 16, 19 - соединительные трубопроводы
12, 13, 14, 17, 20 - запирающие вентили
15 - вакуумный насос
18 - емкость с исследуемой газовой средой
21 - газовый хроматограф
22, 23 - мановакуумметры
24 - градуированная шкала
Пробоотборник постоянного давления состоит из цилиндрического корпуса 1, герметизируемого с торцов фланцами 2 и 3, и герметично разделен нижней упругой газонепроницаемой перегородкой 4 на два равных герметичных объема, нижний 5 и верхний 6. Под верхним фланцем 2 корпуса 1 герметично установлена верхняя упругая газонепроницаемая перегородка 7 одного размера с перегородкой 4 и жестко скреплена с ней штоком 8, закрепленным на верхнем фланце 2 контровочной гайкой 9. Внутри верхнего объема 6 корпуса 1 установлена центрирующая направляющая втулка 10 для штока 8, а на верхней выступающей части штока 8 установлена градуированная шкала 24. Верхний объем 6 и нижний объем 5 корпуса 1 соединены трубопроводом 11 через запирающие вентили 12, 13, 14, с вакуумным насосом 15 и трубопроводом 16 через запирающий вентиль 17 с емкостью 18, содержащей под избыточным давлением исследуемую газовую среду. При этом нижний объем 5 соединен трубопроводом 19 через запирающий вентиль 20 с газовым хроматографом 21.
На трубопроводах между запирающими вентилями 12 и 13 и верхним 6 и нижнем 5 объемами установлены мановакууметры 22 и 23 для контроля давления в них.
Пробоотборник постоянного давления работает следующим образом.
При открытых запирающих вентилях 12, 13, 14 через соединительный трубопровод 11 производится одновременная откачка воздуха вакуумным насосом 15 из верхнего 6 и нижнего 5 объемов. При достижении необходимого значения разрежения (≈1 мм рт.ст.), закрывается вентиль 14 и открывается вентиль 17 и газовая среда из емкости 18 через трубопроводы 16,11 заполняет равные объемы 5 и 6 до заданной величины рабочего давления (≈1,2 атм.). При этом измерение и контроль величины разряжения и давления в объемах 5 и 6 осуществляется при помощи мановакуумметров 22, 23. Перед подачей газовой среды на анализ упругие газонепроницаемые перегородки 4, 7 находятся в горизонтальном положении. Снятием контровочной гайки 9 освобождается шток 8 от соединения с верхним фланцем 2 корпуса 1.
При открытом вентиле 20 по трубопроводу 19 газовая среда, находящаяся под избыточным давлением, поступает из нижнего объема 5 в газовый хроматограф 21 в, котором осуществляется измерение ее процентного состава.
При взятии пробы деформация (изгиб) упругих перегородок 4, 7 за счет жесткого соединения их штоком 8 с центрирующей направляющей втулкой 10, удерживающей шток, будет осуществляться на одинаковую величину, при этом объем газовой среды между перегородками 4, 7 а следовательно и давления в нем останется неизменными, равными первоначальному. Следовательно, источником постоянного давления при взятии пробы на анализ, будет служить газовая среда, находящаяся в постоянном объеме при постоянном давлении, между стенками корпуса 1 и упругими перегородками 4, 7. При таком механизме в процессе подачи пробы в газовый хроматограф будет осуществляться автономное автоматическое поддержание в верхней камере давления на постоянном уровне. Количество взятых проб на анализ при одной заправке пробоотборника будет определяться положением в корпусе нижней упругой перегородки 4, которое визуально фиксируется по установленной на верхней выступающей части штока 8 градуированной шкале 24.
Данное изобретение с наибольшим эффектом можно использовать для точного измерения процентного состава анализируемых газовых сред, применяемых при испытаниях работоспособности изделий авиационной и космической техники, в условиях без применения внешнего источника создания постоянного давления рабочего инертного газа, при этом обеспечивая автономную автоматическую поддержку постоянного давления при прохождении пробы газа через газовый хроматограф.