БЛОК ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА

Заявляемая полезная модель относится к группе исследований и анализа материалов путем определения их химических и физических свойств, а, в частности, к технике отбора проб воздуха для определения в них концентраций аэрозоля и паров веществ, и может быть использована для контроля содержания токсичных примесей, аспирируемых дыхательной системой человека за определенную экспозицию при выполнении им физической нагрузки легкой или средней интенсивности.
Известно устройство, являющееся ближайшим из аналогов - пост пробоотборный (патент на полезную модель RU №34739 МПК G01N, опубликованный 10.12.2003 г.), содержащий корпусную панель, находящуюся в окружающем воздухе, включающую воздушный насос, выполненный в виде эжектора, нагнетающий патрубок которого соединен с пневматической сетью сжатого воздуха, а всасывающий патрубок - с пробоотборным устройством, пневматически соединенным с элементом, задающим расход воздуха, через стеклянный ротаметр, при этом эжектор имеет регулирующий дроссель, устанавливающий заданный максимальный расход воздуха через нагнетающий патрубок.
Схема установки агрегатов поста пробоотборного представлена на фиг. 1, где: 1 - корпусная панель; 2 - пробоотборное устройство; 3 - регулятор расхода воздуха; 4 - воздушный насос; 5 - нагнетающий патрубок; 6 - пневматическая сеть сжатого воздуха; 7 - всасывающий патрубок; 8 - регулируемый дроссель; 9 - фильтр; 10 - ротаметр; 11 - пневматический распределитель; 12, 13, 14 патрубки; 15 - запорная игла.
Недостатками данного устройства являются:
- низкий максимальный объемный расход воздуха 10 л/мин;
- невозможность дистанционного управления включением и выключением воздушного насоса;
- невозможность прерывистого отбора проб воздуха, что не обеспечивает моделирования дыхательной системы человека за определенную экспозицию при выполнении им физической нагрузки легкой или средней интенсивности;
- необходимость жесткого монтажа для обеспечения работы ротаметра, что трудновыполнимо в полевых условиях;
- наличие хрупких частей (стеклянный ротаметр) накладывает на устройство ряд ограничений по перевозке, хранению и эксплуатации.
Задачами предлагаемой полезной модели являются:
- увеличение объемной скорости отбора проб воздуха до 30 л/мин независимо от времени функционирования устройства;
- установка узлов, обеспечивающих возможность дистанционного управления и позволяющих осуществлять прерывистый отбор;
- исключение узлов, требующих особенных условий хранения и эксплуатации, что повышает надежность и не требует специальных условий монтажа.
Поставленные задачи решаются тем, что в устройстве блок для отбора проб воздуха, содержащий корпусную панель, штуцер подвода сжатого воздуха, регулятор давления, эжектор, дросселирующее устройство и патрубок отбора воздуха, согласно предлагаемого решения использован электромагнитный клапан, позволяющий задавать прерывистый режим отбора проб; эжектор и дросселирующее устройство, выполненные отдельными агрегатами, что позволяет настраивать необходимое количество отбираемого воздуха в интервале от 0,1 до 30,0 л/мин; а также отсутствие узлов, требующих особенных условий хранения, эксплуатации и специальных условий монтажа.
Предлагаемое устройство поясняется изображением: на фиг. 2, порядок размещения элементов блока для отбора проб воздуха, где: 1 - корпус; 2 - патрубок отбора воздуха; 3 - дросселирующее устройство; 4 - электромагнитный клапан; 5 - генератор вакуума; 6 - регулятор давления; 7 - штуцер подвода сжатого воздуха; 8 - болт заземления; 9 - тумблер переключения вида работы; 10 - клеммная колодка.
Блок для отбора проб воздуха, см. фиг. 2, содержит корпус 1 с патрубком отбора воздуха 2, дросселирующее устройство 3 для регулирования скорости отбора проб воздуха, электромагнитный клапан 4 для включения и выключения подачи воздуха на генератор вакуума 5, регулятор давления 6 для уменьшения подаваемого давления воздуха из общей магистрали через штуцер подвода сжатого воздуха 7, болт заземления 8, тумблер переключения вида работы 9 и клеммную колодку 10, на которую от распределительного шкафа подводится напряжение 220 В, 50 Гц.
Работает устройство следующим образом: через штуцер подвода сжатого воздуха из магистрали подается сжатый воздух давлением 6÷8 бар, который поступает на регулятор давления и понижается до 4,5÷5 бар. Необходимость применения регулятора давления обусловлена требованием получения стабильного разрежения воздуха в патрубке отбора воздуха. Неравномерность подачи воздуха на генератор вакуума устраняется за счет избыточного давления в магистральном трубопроводе и его использования в качестве ресивера. При поступлении избыточного давления воздуха в генератор вакуума и его прохождении через сопло Лаваля, на выходе генератора вакуума создается необходимое разряжение, которое через дросселирующее устройство передается на патрубок отбора воздуха блока для отбора проб воздуха и далее, вакуумным шлангом, на пробоотборное устройство. Тем самым обеспечивается заданная объемная скорость отбора воздуха в интервале от 0,1 до 30 л/мин через пробоотборное устройство. На клеммную колодку блока для отбора проб воздуха, от распределительного шкафа, через пульт управления подводится напряжение 220 В, 50 Гц, чем обеспечивается дистанционность управления. От клеммной колодки напряжение поступает на тумблер переключения вида работы. Тумблером переключения вида работы обеспечивается включение электромагнитного клапана в режимы «Работа» или «Настройка». При подаче напряжения с пульта управления на катушку электромагнитного клапана обеспечивается подача сжатого воздуха от регулятора давления на генератор вакуума, тем самым обеспечивая прерывистый отбор пробы воздуха.
К основным достоинствам данного устройства можно отнести:
- стационарная установка на экспериментальной площадке с возможностью демонтажа на хранение и обслуживание;
- модульная компоновка блока генерации вакуума, что позволит осуществлять замену вышедшего из строя модуля непосредственно на рабочей площадке;
- агрегаты данного устройства выполнены в металлических корпусах, что увеличит их износостойкость, а узлы выполнены из термостойких материалов, что обеспечивает работу в широком интервале температур от минус 25°С до 35°С;
- широкий диапазон скоростей отбора проб воздуха под нагрузкой до 30 л/мин;
- возможность прерывистого отбора проб воздуха, для имитации дыхания человека;
- возможность дистанционного управления.
Предлагаемая полезная модель может быть изготовлена на базе выпускаемых отечественной промышленностью узлов и элементов с применением современной освоенной технологии и может быть использована для отбора токсичных газовых примесей в окружающем воздухе.
Предлагаемое устройство было апробировано при выполнении научно-исследовательских работ в ходе приемочных испытаний монтажных частей экспериментального образца многофункционального полевого испытательного комплекса.