УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ
AUTOMATIC SAMPLING DEVICE

Изобретение относится к области оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха и может быть использовано при создании техники дистанционного автоматического отбора проб воздуха в приземном слое атмосферы для оценки содержания загрязняющих веществ и динамики их распространения на территориях, прилегающих к наземным стационарным и передвижным источникам загрязнения окружающей среды.
Известно наиболее близкое по совокупности признаков устройство для отбора проб воздуха в приземном слое атмосферы, состоящее из высотной стойки с подъемным механизмом в виде бесконечной ленты, смонтированной на приводном и натяжном барабанах, содержащее пробоотборники, укрепленные на стойке и системы отвода жидкости, сообщенной через запорно-регулирующую аппаратуру с пробоотборниками и баком накопителем. В пробоотборниках установлены поршни с поплавками, которые при сливе жидкости через систему отвода жидкости в бак-накопитель опускаются, при этом в полости над поршнями через конические раструбы засасывается воздух. При крайнем нижнем положении поршня в корпусе раструб закрывается заглушкой (см, например, патент на изобретение РФ №2199103 С1, МПК G01N 1/22, G01N 1/24).
Однако это устройство не обеспечивает длительное хранение пробы для ее последующего анализа в лабораторных условиях, требует наличие оператора для начала процесса отбора проб, большое время для развертывания, имеет низкую надежность конструкции.
Техническим результатом изобретения является применение пробоотборников, способных сохранять отобранную пробу в течение длительного времени для последующего анализа в лабораторных условиях, автономность работы, повышение надежности конструкции и сокращение времени для развертывания устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматического отбора проб, снабженным высотной стойкой с подъемным механизмом в виде бесконечной ленты, смонтированной на приводном и натяжном барабанах, укрепленных на стойке, пробоотборники выполнены из пакетов из полимерной пленки, соединенных с регулируемыми пневмонасосами через перепускные двухпозиционные воздушные клапана, управление процессом отбора проб осуществляется посредством установки времени начала, продолжительности отбора проб и режима работы регулируемых пневмонасосов в программируемом блоке управления.
Сущность изобретения заключается в том, что при заполнении герметичного пакета из полимерной пленки происходит адсорбция молекул газов, содержащихся в пробе, на поверхность пленки с образованием мономолекулярного слоя поглощаемого вещества, препятствующего в дальнейшем потере отобранной пробы. При использовании таких пакетов в качестве устройств прободоставки достоверность передачи информации за время хранения пробы до 24 ч. лежит в пределах (90±5)%.
В качестве полимерных материалов для изготовления пробоотборников могут выступать:
- фторопластовые пленки марок Ф-4МБ и Ф-26;
- дублированная пленка ПЭТФ - полиэтилен (ПЭТФ - ПЭ);
- многослойная пленка ПЭ-А - целофан (ПЭ-А-Ц).
Общими требованиями объединяющими эти полимерные пленки является эластичность, механическая прочность, термопластичность, атмосфероустойчивость.
Предлагаемые пробоотборники могут быть выполнены в виде герметичных пакетов из полимерной пленки с впаянным в них штуцером. Соединение пробоотборника с воздушным клапаном может быть осуществлено посредством силиконового переходника.
Предлагаемые пробоотборники из полимерной пленки могут быть изготовлены посредством сварки с помощью установки М6-АП-2С, использующей термический способ с максимальной температурой нагрева 180°С (см, например, С.В. Тимаков "К вопросу создания устройств прободоставки при контроле загрязнения атмосферы с использованием автоматических газоанализаторов". Труды ГТО Вып. №492, 1984 г. - 149 с). Также может быть использован промышленный пробоотборный пакет типа ПП-1-5,0.
На фиг.1 представлена конструкция устройства для автоматического отбора проб в приземном слое атмосферы; на фиг.2 - то же, в случае подачи отобранной пробы воздуха в газоанализирующее устройство, где обозначено:
1 - герметичный пакет из полимерной пленки; 2 - двухпозиционный воздушный клапан; 3 - регулируемый пневмонасос; 4. - конический раструб; 5 - программируемый блок управления; 6 - воздухозаборный переходник; 7 - газоанализатор.
Герметичный пакет из полимерной пленки 1 предназначен для хранения и доставки отобранной пробы. Двухпозиционный воздушный клапан 2 предназначен в режиме "впуск" для заполнения пробой воздуха и герметизации пакета из полимерной пленки, в режиме "выпуск" для подачи отобранной пробы в газоанализирующее устройство. Регулируемый пневмонасос 3 предназначен для заполнения герметичного пакета из полимерной пленки 1 пробой воздуха с заданной производительностью, а также подачи отобранной пробы в газоанализирующее устройство 7. Программируемый блок управления 5 предназначен для установки времени начала, продолжительности отбора проб, производительности и режима работы регулируемых пневмонасосов и формирования сигналов, управляющих их работой (может быть выполнен на базе микропроцессора). Воздухозаборный переходник предназначен для соединения пробоотборника с газоанализатором 7.
Устройство для автоматического отбора проб работает следующим образом.
Высотная стойка с укрепленными на ней пробоотборниками устанавливается на местности. Посредством подъемного механизма в виде бесконечной ленты, смонтированной на приводном и натяжном барабанах, пробоотборники поднимают на определенную оператором высоту отбора проб атмосферного воздуха.
Перед началом работы в программируемом блоке управления 5 устанавливается время начала и продолжительность отбора проб воздуха, а также производительность регулируемых пневмонасосов 3.
В заданный оператором момент времени программируемый блок управления 5 формирует сигнал на включение регулируемых пневмонасосов 1, которые, через двухпозиционные воздушные клапана 2, переведенные в режим "впуск", наполняют пробой воздуха герметичные пакеты из полимерной пленки 1 с выбранной производительностью. По истечению времени продолжительности отбора проб программируемый блок управления 5 формирует сигнал на отключение регулируемых пневмонасосов 1. Это означает, что отбор проб одновременно на разных уровнях от поверхности земли закончен.
Измерение содержания примесей в воздухе каждой пробы производим посредством подключения выбранного для анализа пробоотборника к программируемому блоку управления 5 и установки в нем реверсивного режима и продолжительности работы регулируемого пневмонасоса 3, соответствующие типу используемого газоанализатора 7. К регулируемому пневмонасосу 3 вместо конического раструба 4 подсоединяют воздухозаборный переходник 6 от газоанализирующего устройства 7, при этом двухпозиционный воздушный клапан 2 переводят в положение "выпуск".
В случае, когда необходимо доставить отобранную пробу в лабораторию, из пробоотборника извлекается герметичный пакет из полимерной пленки 1 с двухпозиционным воздушным клапаном 2.
В лаборатории доступ к пробе воздуха осуществляется посредством присоединения воздухозаборного переходника 6 от газоанализирующего устройства 7 к двухпозиционному воздушному клапану 3 и перевода его в положение выпуск. Подача отобранной пробы воздуха в газоанализирующее устройство 7 может быть как принудительной (нажимом на пакет), так и с помощью насосов газоанализирующих устройств.
Таким образом, данная конструкция устройства обеспечивает длительное хранение пробы с возможностью ее последующего анализа в лабораторных условиях, имеет более высокую надежность конструкции и требует меньшее время для развертывания.