УСТАНОВКА ДЛЯ ОТБОРА ПРОБЫ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ ДЫМА КАЛЬЯНА
INSTALLATION FOR HOOKAH SMOKE GAS PHASE SAMPLING

Предлагаемое изобретение относится к табачной отрасли и предназначено для использования в исследовательских лабораториях.
Для отбора пробы дыма при прокуривании табачных изделий известна многоканальная курительная машина SM450 линейного типа фирмы «Cerulean» (Великобритания), обеспечивающая различные режимы прокуривания. Способ прокуривания на этой лабораторной курительной машине соответствует ГОСТ Р ИСО 3402-2002. Каждый канал курительной машины имеет держатели для сигарет и ловушки для дыма. Дым, прошедший через фильтр, поступает в мешок для сбора газовой фазы. По окончании прокуривания проба газа из мешка каждого канала отбирается во встроенный газовый инфракрасный анализатор монооксида углерода Cerulean Туре СОА 205 и анализируется автоматически.
Курительная машина является дорогостоящим оборудованием, и способ прокуривания на ней предназначен для сигаретных изделий, что не удовлетворяет потребностям для отбора дыма при прокуривании, например, кальяна.
Известен прибор для прокуривания табачных изделий и улавливания газовой фазы табачного дыма (а.с. СССР №213410), содержащий устройство для производства затяжки и включающий резервуар, компрессор, газометр, сосуд и систему соединительных трубок.
К недостаткам этого прибора относятся:
- невозможность расширения диапазона исследований из-за отсутствия в приборе устройства контроля объемного расхода газов;
- использование в качестве рабочей жидкости - ртути, вещества, опасного для здоровья;
- сложность и труднодоступность шестиходового крана.
Однако приведенные аналоги предназначены для исследований дыма сигарет. Поскольку устройств для исследований газовой фазы дыма кальяна не найдено, необходимо разработать такое устройство.
Целью является разработка установки для отбора газовой фазы дыма кальяна для дальнейшего ее исследования. На состав дыма кальяна оказывают влияние различные факторы: качество угля, особенности конструкции кальяна, состав жидкости в колбе кальяна, а также условия прокуривания (объем затяжки, интервал между затяжками) и влияние всех этих факторов предлагаемая нами установка позволяет исследовать.
Техническим результатом установки является обеспечение чистоты пробы газовой фазы дыма кальяна, за счет проведения процесса ее отбора в три этапа.
Технический результат достигается тем, что установка для отбора пробы газовой фазы дыма кальяна состоит из четырех отдельных линий, связанных соединительными трубками в одной точке, при этом в первую линию входят кальян и запорный вентиль; во вторую линию входят компрессор, создающий разряжение, газометр, осуществляющий измерение затяжки заданного объема, ротаметр, контролирующий объемный расход газов, запорный вентиль для осуществления затяжки, регулировочный вентиль для установки заданного объемного расхода; третья линия состоит из резервуара, для накопления газов и вытеснения их водой, мерной емкости для слива воды из резервуара и двух вентилей, для заполнения резервуара водой и ее слива; четвертая линия содержит герметичный мешок для сбора пробы газа с перекрывающим клапаном и фильтр для очистки дыма от твердожидкой фазы. Линии обеспечивают три этапа работы посредством переключения, в определенной последовательности, имеющихся на линиях вентилей: раскуривание, прокуривание и отбор пробы.
Работа установки в три этапа обусловлена необходимостью исключения из исследований неподходящей, вследствие своей неоднородности, газовой фазы, образующейся при раскуривании кальяна и очистки системы при смене условий прокуривания, поэтому для получения чистой пробы нужны четыре отдельные линии, обеспечивающие поэтапный ее отбор.
Этап раскуривания необходим для обеспечения стабильности горения, которое на этапах прокуривания и отбора пробы позволит получить более однородные результаты.
На этапе прокуривания необходимо провести промежуточное накопление газа в резервуаре 8, так как мешок мягкий, заполнение его газовой фазой дыма непосредственно при прокуривании неудобно. На этом этапе первой порцией газа необходимо промыть систему из резервуара 8, для того, чтобы обеспечить чистоту пробы последующей порции газов.
Для дополнительной очистки газовой фазы, чтобы в мешок не попала твердожидкая фаза дыма, установлен фильтр 13.
На чертеже изображена схема установки для отбора пробы газовой фазы дыма кальяна.
Установка состоит из четырех линий и содержит: входящие в первую линию - кальян 1 и вентиль 2; во вторую линию - компрессор 3 для создания разряжения, газометр 4, предназначенный для осуществления затяжки заданного объема, ротаметр 5, предназначенный для установки определенного объемного расхода газов, запорный и регулировочный вентили 6 и 7; в третью линию - резервуар 8, вентили 9 и 10, причем вентиль 10 соединен с водопроводом, мерная емкость 11; в четвертую линию - герметичный мешок с клапаном 12 и фильтр 13. Все оборудование и приборы в линиях соединены трубками 14 между собой, а все четыре линии сходятся в одной точке А.
Процесс отбора пробы состоит из трех этапов: раскуривание кальяна, прокуривание и сбор пробы.
Перед началом работы на установке подготавливают кальян к прокуриванию. Затем вентили 2, 6 и 7 устанавливают в открытое положение, а вентили 9, 10 и клапан мешка 12 - в закрытое. Условия прокуривания можно регулировать, для чего в установку введены регулирующие и установочные устройства (ротаметр 5, регулировочный вентиль 6). Включают компрессор 3 и вентилем 6 регулируют и устанавливают по ротаметру 5 необходимый объемный расход газов. Затем выключают компрессор 3 и закрывают вентиль 7.
Начинают этап раскуривания, в котором работают первая и вторая линии. Таблетку угля разжигают над пламенем горелки и помещают на фольгу чаши кальяна, включают компрессор 3, затем открытием и закрытием вентиля 7 осуществляют раскуривание, контролируя по газометру 4, затяжки установленного объема. После этого выключают компрессор 3 и отсоединяют мешок с клапаном 12 для выпуска газов из системы. Открывают вентиль водопровода 10 и резервуар 8 полностью заполняют водой. Герметичный мешок с клапаном 12 снова присоединяют к системе, поскольку он при закрытом клапане выполняет функцию запорного элемента.
Начинают этап прокуривания, в котором работают первая и третья линии. Открытием и закрытием вентиля 9 осуществляют затяжки установленного объема, при этом вода из резервуара 8 сливается в мерную емкость 11, имеющую соответствующий объем, полностью заполняя ее. За счет создавшегося в системе разряжения воздуха, через кальян 1 протягивается с заданными параметрами (объемом) необходимое количество газов, которые заполняют резервуар 8. После этого перекрывают вентиль 2, отсоединяют мешок с клапаном 12, открывают вентиль водопровода 10 и систему промывают небольшой порцией газов из резервуара 8, за счет их вытеснения из резервуара водой, затем вентиль водопровода 10 перекрывают и присоединяют мешок 12.
Начинают этап сбора пробы, в котором работают третья и четвертая линии. Открывают клапан мешка 12 и вентиль 10. Вода из водопровода, поступающая в резервуар 8, вытесняет газ из его верхней части в герметичный мешок 12 через фильтр 13. После его заполнения клапан мешка 12 и вентиль 10 перекрывают. Мешок с клапаном 12 представляют собой неразъемное соединение, поэтому, перекрыв клапан и отсоединив мешок от системы, пробу можно хранить и транспортировать для дальнейшего исследования на газоанализаторе.
Установка предназначена для использования в исследовательских лабораториях табачной отрасли, она проста в изготовлении, малозатратна, обеспечивает сбор большого количества проб, позволяет исследовать широкий диапазон различных факторов, влияющих на состав газовой фазы дыма кальяна, а поэтапный отбор пробы на четырех линиях с поочередным их включением, позволяет обеспечить чистоту пробы.
Макет установки для отбора пробы газовой фазы дыма кальяна был изготовлен и испытан в лабораториях механизации и курительных изделий ГНУ ВНИИТТИ и показал положительные результаты.