УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА

Область техники
Полезная модель относится к устройствам отбора проб воздуха, а именно к устройствам отбора проб полиароматических углеводородов (ПАУ) и взвешенных веществ в промышленных выбросах.
Уровень техники
Известно устройство для отбора проб полициклических ароматических углеводородов из газообразных сред (авторское свидетельство SU 1397783 А1, G01N 1/00, опубл. 23.05.1988 г.). Устройство снабжено поглотителем, выполненным в виде цилиндрической емкости с тангенсальными входными и выходными патрубками. Поглотитель частично заполнен адсорбентом, и снабжен коаксиально установленным внутри его цилиндрическим ротором, выполненным в виде ряда радиальных перфорированных лопастей.
Недостатком данного устройства является сложность изготовления поглотителя. Подобная конструкция поглотителя не обеспечивает должную очистку поглотителя и возможность оперативной перезарядки. Устройство не предусматривает отбор других загрязняющих веществ. Устройство не предусматривает отбор проб в аэрационных фонарях.
Известно устройство для отбора проб полициклических ароматических углеводородов продуктов сгорания углеводородных топлив теплоэнергетических установок (авторское свидетельство SU 1770810 А1, G01N 1/22, опубл. 23.10.1992 г.). Устройство снабжено пробоотборником, фильтрующим элементом, счетчиком и вакуумным насосом. Пробоотборник снабжен установленным внутри него извлекаемым вкладышем, выполненным по форме и размерам внутренней полости пробоотборника.
Недостатком данного устройства является конструкция пробоотборника, которая не позволяет проводить отбор проб в условиях изокинетичности потоков. В устройстве отсутствует сорбент, позволяющий проводить отбор проб газообразных полиароматических углеводородов.
Известно устройство для отбора проб полициклических ароматических углеводородов и других органических соединений, фтористых соединений водорода и окисей серы и подготовки проб к анализу (патент RU 2089869 C1, G01N 1/22, опубл. 10.09.1997 г.). Устройство снабжено газозаборником, адсорбирующим средством, приемником проб и средством для подготовки проб к анализу. Адсорбирующее средство выполнено в виде, заполненного твердым сорбентом, цилиндрического сосуда, закрытого с обеих сторон крышками. Адсорбирующее средство снабжено слоистой структурой для размещения твердого сорбента. Средство для подготовки проб к анализу снабжено средством для улавливания влаги из пробы и средством для измерения температуры при ее отборе.
Недостатком данного устройства является конструкция адсорбирующего средства, которая не позволяет использовать в большом количестве мелкодисперсный сорбент. Конструкция адсорбирующего средства, которая не позволяет использовать фильтровальный элемент для контроля концентрации взвешенных веществ.
Известен универсальный пробоотборник для отбора проб воздуха (патент RU 49622 U1, G01N 1/22, опубл. 27.11.2005 г.). Устройство содержит емкость с противоположными по торцам отверстиями, дозирующий элемент и сорбционный узел, состоящий из сорбента, помещенный между двумя сетчатыми каркасами, выполненными в виде стакана. Сорбционный узел выполнен составным, состоящим из отдельных съемных сорбционных элементов кольцевой формы одинаковой высоты и диаметров и торцевого сорбционного элемента с различными сорбентами.
Недостатком данного устройства является конструкция пробоотборника, которая усложняет процесс разборки пробоотборника до и после отбора проб. Конструкция пробоотборника не предполагает проводить отбор проб взвешенных веществ.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является устройство отбора воздушных проб (патент РФ 73482 U1, G01N 1/22, опубл. 20.05.2008 г.). Устройство содержит корпус, дозирующий элемент и сорбционный узел. Сорбционный узел выполнен из набора сорбционных патронов цилиндрической формы одинаковых геометрических размеров с различными сорбентами, размещенные во вдвижном блоке таким образом, что их оси симметрии параллельны оси устройства, при этом на выходе сорбционных патронов установлены сетчатые элементы с различным пневмосопротивлением.
Недостатком данного устройства является конструкция пробоотборника, которая не позволяет использовать мелкодисперсный сорбент. Конструкция адсорбирующего средства, которая не позволяет использовать фильтровальный элемент для контроля концентрации взвешенных веществ.
Раскрытие изобретения
Задача полезной модели - повышение точности количественного определения содержания полиароматических углеводородов в промышленных выбросах и расширении функциональных возможностей устройства путем одновременного отбора с пробой ПАУ пробы взвешенных веществ, например, пыли неорганической, нерастворимых фторидов.
Техническим результатом является повышение степени сорбции и уменьшении времени проведения отбора проб, т.к. одно устройство позволяет проводить отбор проб разных загрязняющих веществ.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для отбора проб воздуха, содержащем разъемный корпус с размещенными в нем фильтровальным и сорбционным элементами, согласно заявляемой полезной модели, нижняя часть разъемного корпуса соединена с входным патрубком и выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося к центральной части разъемного корпуса, выполненной в виде цилиндра, сорбционный элемент выполнен в виде сорбционной кассеты, размещенной между центральной и верхней частями разъемного корпуса, верхняя часть разъемного корпуса выполнена в виде усеченного конуса и соединена с выходным патрубком, а центральная часть разъемного корпуса содержит углубление, выполненное с возможностью размещения в нем фильтровального элемента.
Способствует достижению технического результата то, что:
- сорбционная кассета может быть выполнена из металла или пластика;
- сорбционная кассета снабжена внутри своего корпуса кольцом с радиально расположенными ребрами жесткости, при этом кольцо выполнено с возможностью размещения в нем слоя сорбента;
- слой сорбента в сорбционной кассете размещен между, по-меньшей мере, двумя фильтровальными элементами;
- фильтовальный элемент, размещенный в углублении центральной части корпуса, закреплен в разъемном корпусе посредством прижимного кольца.
В качестве фильтровального элемента могут быть использованы аэрационные фильтры АФА ВП-20, Whatman GF/A. Сорбционный узел выполнен в виде сорбционной кассеты, которая снабжена внутренним кольцом с радиально расположенными ребрами жесткости, между которыми размещается твердый сорбент. Для предотвращения утечки сорбента верхнюю и нижнюю плоскость кольца ограничивают фильтрами типа АФА ВП - 20 или Whatman. Высота слоя твердого сорбента соответствует высоте внутреннего кольца. В качестве сорбента может использоваться оксид алюминия или синтетический сорбент типа XAD. Благодаря расширению диаметра пробоотборного устройства по ходу газовоздушного потока происходит уменьшение скорости потока на входе в сорбционный узел, что повышает эффективность сорбции.
Краткое описание чертежей
Устройство для отбора проб промышленных выбросов поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - общий вид пробоотборного устройства,
фиг. 2 - общий вид сорбционной кассеты,
фиг. 3 - вид сверху сорбционной кассеты,
где 1 - корпус;
2 - сорбционная кассета;
3 - фильтровальный элемент;
4 - прижимное кольцо корпуса;
5 - корпус сорбционной кассеты, который состоит из отдельных частей, соединенных между собой посредством резьбы;
6 - прижимное кольцо сорбционной кассеты;
7 - внутреннее кольцо сорбционной кассеты;
8 - ребра жесткости.
Устойство для отбора проб в промышленных выбросах состоит из съемно-разъемного корпуса 1 зеркального относительно вертикальной оси, части которого соединены между собой при помощи резьбового соединения (фиг. 1). Вход газовоздушной смеси осуществляется через патрубок, расположеный в нижней части конусообразной части разъемного корпуса 1. Для фиксации фильтровального элемента, предназначенного для контроля взвешенных веществ в цилиндрической центральной части корпуса пробоотборного устройства предусмотрена ячейка. Для предотвращения перемещения фильтровального элемента во время сборки устройства и обеспечения герметичности устройства используется прижимное кольцо 4.
Сорбционная кассета 2 является основным исполнительным элементом устройства, корпус 5 которой состоит из 2 частей. Кассета снабжена прижимным кольцом кассеты 6, внутренним кольцом кассеты 7 (фиг. 2). В нижнюю часть корпуса кассеты вкладывается фильтровальный элемент, далее вкладывается внутренне кольцо кассеты 7, в пространство которого между ребрами жесткости засыпается сорбент, далее вкладывается фильтровальный элемент, далее устанавливается прижимное кольца кассеты 6, накручивается верхняя часть корпуса кассеты.
Для контроля соосности ребер жесткости корпуса кассеты, внутреннего кольца кассеты, прижимного кольца кассеты с внутренней стороны нижней части корпуса кассеты предусмотрен фиксирующий элемент, диаметр которого соответствует диаметру углубления внутреннего кольца кассеты и прижимного кольца кассеты (фиг. 3).
Устройство работает следующим образом. Газовоздушная смесь поступает в проботборное устройство через штуцер нижней части корпуса 1. За время отбора проб взвешенные вещества, присутствующие в газовоздушной смеси осождаются на фильтровальном элементе, установленном в корпусе и зафиксированном прижимным кольцом 4. Сорбент, находящийся в сорбционной кассете 2, поглощает полиароматические углеводороды. Значение скорости отбора проб устанавливается постоянным с помощью аспирационного устройства, подсоединенного к штуцеру верхней части корпуса 1. Значение скорости отбора проб может менятся в зависимости от скорости газопылевого потока источника загрязнения атмосферы. После отбора проб на патрубки верхней и нижней частей корпуса 1 ставятся заглушки.
Для выполнения физико-химического анализа проб пробоотборное устройство разбирается, вынимается кассета и фильтровальный элемент, предназначенный для контроля взвещенных веществ. Фильтровальный элемент подвергается анализу. Сорбционная кассета 2 разбирается в лаборатории, содержимое сорбционной кассеты подвергается анализу.
Конструкция пробоотборного устройства позволяет производить отбор нескольких видов загрязняющих веществ одновременно путем одновременной фильтрации взвешенных веществ через фильтровальный элемент, установленный в ячейки корпуса 1 и сорбции ПАУ в сорбционной кассете, что приводит к уменьшению времени пробоотбора. Использование данного пробоотборного устройства позволяет повысить точность количественного определения содержания полиароматических углеводородов в промышленных выбросах.