УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к приборостроению, в частности к устройствам для автоматического отбора проб атмосферного воздуха, и может быть использовано для контроля чистоты воздушной среды в городах и на промышленных площадках предприятий и транспортных магистралях.
Известно устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха, содержащее воздушную магистраль, побудитель расхода, измеритель расхода, накопитель примесей и блок управления (Авторское свидетельство СССР N 1265520, МПК G 01 N 1/22, 1986). Недостатки этого устройства большая трудоемкость и невысокая достоверность отбора проб.
Известно также устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха, содержащее воздушную магистраль, распределитель воздуха, блок пневмоклапанов, блок накопителей примесей с каналами отбора, блок стабилизации расхода, соединенный с побудителем расхода, и блок управления, включающий блок времени (Бронштейн Н.Н., Александров Н.Н. Современные средства измерения загрязнений атмосферы, Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С.44-46).
Недостатком устройства является необходимость доставки и регулярной замены непосредственно на месте отбора проб большого количества (32 шт.) накопителей примесей. Обслуживание приборов при этом достаточно трудоемко, надежность подсоединения накопителей невысока, при этом часто нарушается герметичность соединения. В устройстве используется 32 пневмоклапана по числу накопителей примесей, что усложняет блок управления. В устройстве отсутствуют регуляторы расхода, что является неудобным при эксплуатации. Изменение расхода воздуха производится дискретно, путем замены "критических" сопел. Использование "критических" сопел для стабилизации расхода требует использования достаточно мощного побудителя расхода, что приводит к резкому увеличению габаритов, веса и потребляемой мощности устройства. Достоверность отобранных проб зависит при этом от погрешности измерения времени отбора проб, режима работы "критических" сопел и квалификации обслуживающего персонала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому техническому решению является «Устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха» (патент РФ №2057314, МПК G 01 N 1/22 от 27.03.1996).
Он содержит воздушную магистраль, блок пневмоклапанов, блок накопителей примесей с каналами отбора. Распределитель воздуха, блок пневмоклапанов и блок накопителей
примесей выполнены в виде автономного сменного модуля, заменяемого после окончания циклов отбора проб. В модуле блок пневмоклапанов установлен перед блоком накопителей примесей. Количество пневмоклапанов соответствует числу циклов отбора. Устройство содержит также блок стабилизации расхода, включающий регуляторы расхода по каждому каналу отбора, воздушный коллектор и измеритель суммарного расхода, и соединенный с побудителем расхода. Устройство включает блок управления с блоком времени.
Устройство работает следующим образом. Воздух по воздушной магистрали поступает в распределитель воздуха, который разветвляет поток воздуха на несколько потоков, равных числу циклов отбора. Далее воздушный поток через блок пневмоклапанов, коммутирующих по сигналам блока управления воздушные потоки, поступает на блок накопителей примесей. Расход воздуха по каждому каналу отбора проб устанавливается регуляторами расхода, расположенными после блока накопителей примесей. После регуляторов расхода воздушный поток собирается воздушным коллектором в один воздушный поток, который поступает на измеритель суммарного объемного расхода воздуха и далее побудителем расхода выбрасывается наружу.
Однако данное устройство обладает низкой надежностью. Это объясняется его сложным устройством, т.к. оно содержит большое количество деталей и воздушных линий, что требует необходимости их пневмопереключения и разработки для него специальной системы управления.
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик устройства, заключающееся в сокращении трудоемкости и повышении достоверности отбора проб.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в следующем:
- возможности поглощения различных типов органических и неорганических соединений за счет применения в одном сорбционном патроне нескольких типов сорбентов;
- улучшении метрологических характеристик пробоотбора за счет уменьшения числа клапанов и длины магистралей;
- обеспечении сохранности пробы во времени и повышение достоверности результатов анализа за счет использования запорной арматуры (пневмоклапанов), установленных как на входе, так и на выходе сорбционных патронов;
- возможности проведения большого числа циклов отбора проб за счет возможности установки дополнительных сорбционных патронов;
- снижении затрат на проведение последующего анализа (стандартизации), т.к. конструкция сорбционных патронов позволяет использовать их как для жидкостной экстракции, так и
для термодесорбции при использовании стандартного оборудования.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха содержит воздушную магистраль, распределитель воздуха, блок пневмоклапанов, блок накопителей примесей с каналами отбора, блок стабилизации расхода, побудитель расхода и блок управления. В свою очередь блок накопителей примесей с каналами отбора выполнены в виде сорбционных патронов с несколькими типами разных сорбентов, причем пневмоклапаны установлены как на их входе, так и на их выходе, а блок стабилизации расхода и побудитель расхода выполнены в виде аспиратора, при этом блок управления соединен как с аспиратором, так и с блоком пневмоклапанов.
На чертеже изображена блок-схема устройства.
Устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха содержит воздушную магистраль 1, блок пневмоклапанов 2, блок сорбционных патронов 3, аспиратора 4 и блока управления 5.
Воздушная магистраль 1 предназначена для подачи воздуха к блоку сорбционных патронов 3.
Блок пневмоклапанов 2 предназначен для непосредственной подачи воздуха к конкретному сорбционному патрону 3 в процессе пробоотбора и его герметизации по окончанию пробоотбора.
Блок сорбционных патронов 3 предназначен для непосредственного отбора проб воздуха.
Аспиратор 4 включает в себя таймер, расходомер и побудитель расхода воздуха. Он предназначен для прокачки воздуха через сорбционный патрон 3 в течение заданного времени и с заданным значением расхода.
Система управления 5 предназначена для подключения заданных сорбционных патронов 3 для пробоотбора и их дальнейшей герметизации, настройки аспиратора к работе, его работе и выключению.
Устройство работает следующим образом.
Воздух по воздушной магистрали 1 поступает к блоку 2 пневмоклапанов. При подачи команды от системы управления 5 срабатывает один из пневмоклапанов и подключает заданный сорбционный патрон 3 к воздушной магистрали 1 для пробоотбора. Одновременно устанавливается время включения этого канала для отбора пробы воздуха и величина объемного расхода воздуха, протекающего через него, а также включается побудитель расхода воздуха, установленный в аспираторе.
После достижения заданного на блоке управления 5 суммарного объема расхода воздуха, измеряемого расходомером, происходит выключение побудителя расхода аспиратора
одновременно пневмоклапан герметизирует данный сорбционный патрон, что повышает достоверность взятой пробы. Далее цикл отбора по сигналам блока управления повторяется по другому каналу отбора проб.
Таким образом, устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха позволяет выполнить большое число циклов отбора проб за счет возможности установки дополнительных сорбционных патронов, каждый из которых позволяет исследовать различные типы органических и неорганических соединений за счет применения в одном сорбционном патроне нескольких типов сорбентов. Достоверность пробы повышается, т.к. сорбционный патрон открывается только на период ее отбора. Надежность работы устройства повышается за счет сокращения числа его блоков. Эксплуатационные характеристики устройства улучшаются, т.к. используется выпускаемый и аттестованный промышленностью аспиратор, что приводит к сокращению трудоемкости выполняемых операций.