Способ дистанционного отбора проб газов и устройство для его осуществления

 

Использование: для отбора проб из газопылевого облака при массовых взрывах, при аварийных выбросах газов на промышленных объектах, а также при извержении вулканов. Сущность изобретения: в способе дистанционного отбора проб газов подъем пробоотборника осуществляют с подветренной стороны относительно выброса. Отбор пробы ведут при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника. Открытие пробоотборника осуществляют посредством динамического импульсного воздействия на пробоотборник. Импульсное воздействие направлено вдоль оси пробоотборника и создано за счет разрыва шнура, связывающего шар-пилот с землей. Устройство для дистанционного отбора проб газов снабжено вторым шнуром. Последний связан одним концом с шаром-пилотом. Вторым концом шнур связан с землей с возможностью разрыва шнура. Устройство снабжено расположенным на земле средством для дистанционного разрыва второго шнура. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике дистанционного отбора проб газов в приземном слое атмосферы и может быть использовано для отбора проб из газопылевого облака при массовых взрывах, при аварийных выбросах газов на промышленных объектах, а также при извержении вулканов.

Известен способ дистанционного отбора проб газов, при котором подвешивают вакуумированный пробоотборник к шару-пилоту, осуществляют подъем пробоотборника шаром-пилотом на заданную высоту, открытие пробоотборника и отбор пробы газов.

Однако способ не обеспечивает высокую надежность отбора проб газов и имеет техническую сложность осуществления.

Известно устройство для дистанционного отбора проб газов, содержащее шар-пилот, подвешенный к нему пробоотборник в виде снабженной обратным клапаном камеры переменного объема с гофрированными или эластичными боковыми стенками и жесткими верхней и нижней стенками, и шнур, соединенный одним концом с нижней стенкой пробоотборника, а другим концом закрепленный на земле.

Однако устройство не обеспечивает возможность отбора газообразных продуктов взрыва при ведении взрывных работ.

Открытая разработка полезных ископаемых сопровождается одновременным взрывом скважинных зарядов массой до тысячи и более тонн. В этих условиях необходимо устройство для отбора проб размещать в укрытии, удаленном от скважинных зарядов и расположенном с подветренной стороны, и пробоотборник поднимать на шаре-пилоте лишь после взрыва и окончания падения кусков взорванного массива, иначе устройство будет уничтожено.

Надежный отбор проб газа из облака, движущегося по направлению ветра, может быть осуществлен при встрече облака с неподвижно висящим на шаре-пилоте пробоотборником. Это обеспечивается оператором, наблюдающим за движением газообразных продуктов взрыва и дистанционно включающим устройство на отбор пробы.

Реле времени в данных условиях не может быть использовано, так как скорость, характер движения и форма облака непредсказуемы.

Еще одним недостатком устройства является сложность конструкции.

Технический результат изобретения состоит в надежном, дистанционно управляемом отборе проб газа при ведении взрывных работ и при аварийных промышленных выбросах технически простыми средствами.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе дистанционного отбора проб газов, при котором подвешивают вакуумированный пробоотборник к шару-пилоту, осуществляют подъем пробоотборника шаром-пилотом на заданную высоту, открытие пробоотборника и отбор пробы газов, согласно изобретению, подъем пробоотборника осуществляют с подветренной стороны относительно выброса, а отбор пробы ведут при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника, причем открытие пробоотборника осуществляют посредством динамического импульсного воздействия на пробоотборник, направленного вдоль его оси и создаваемого за счет разрыва шнура, связывающего шар-пилот с землей.

Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что устройство для дистанционного отбора проб газов, содержащее шар-пилот, подвешенный к нему пробоотборник в виде снабженной обратным клапаном камеры переменного объема с гофрированными или эластичными боковыми стенками и жесткими верхней и нижней стенками, и шнур, соединенный одним концом с нижней стенкой пробоотборника, а другим концом закрепленный на земле, согласно изобретению, снабжено вторым шнуром, связанным одним концом с шаром-пилотом, а вторым концом - с землей с возможностью разрыва шнура.

Кроме того, устройство снабжено расположенным на земле средством для дистанционного разрыва второго шнура.

На фиг. 1 представлено устройство для дистанционного отбора проб газа; на фиг. 2 - пробоотборник; на фиг. 3 - устройство для отбора проб из нескольких зон газопылевого облака с несколькими пробоотборниками; на фиг. 4 - устройство с ручным управлением; на фиг. 5 - то же, с раскрытым пробоотборником.

Устройство для дистанционного отбора проб газа содержит заполненный гелием, водородом или метаном (городской газ) шар-пилот 1, к которому подвешен пробоотборник 2, выполненный в виде цилиндрической камеры переменного объема.

Пробоотборник 2 состоит из нижней 3 и верхней 4 жестких торцовых стенок (дисков), соединенных тонкими эластичными или гофрированными боковыми стенками в виде цилиндрической оболочки 5. Пробоотборник снабжен обратным клапаном 6, размещенным в нижнем стенке 3. Стенки имеют кольца для присоединения шнура 7. Шнур 7 одним концом соединен с нижней стенкой 3 пробоотборника 2, а другим концом закреплен на земле. Устройство снабжено вторым шнуром 8, связанным одним концом с шаром-пилотом 1, а вторым концом - с землей с возможностью разрыва шнура, для чего устройство имеет расположенное на земле средство 9 для дистанционного разрыва второго шнура 8.

Все устройство размещают в укрытии 10, снабженном дистанционно открываемой крышкой 11. Стенки укрытия 10 выполнены решетчатыми, а само укрытие может не иметь дна для уменьшения массы.

Способ реализуется в устройстве, которое работает следующим образом.

Крышку 11 открывают воспламенением пиропатрона или под действием пружины (после разрушения крепления крышки разрывным болтом или электродетонатором). Укрытие 10 размещают на безопасном расстоянии от места взрыва с подветренной стороны.

Пробоотборник 2 вакуумируют вручную путем сжатия до соприкосновения стенок 3 и 4, перед сжатием вставляя в обратный клапан 6 капиллярную трубочку, и подвешивают к шару-пилоту 1.

Второй шнур 8 может быть намотан на катушку или смотан в клубок, а шнур 7 размещают в виде мотка с параллельным расположением витков по кругу на горизонтальной плоскости (с расчетом подъема шара без какого-либо сопротивления и с нагрузкой на нижнюю стенку 3, ограниченной только весом поднимаемого шаром шнура).

Шнур 8 у земли соединен со средством для его разрыва, которое может быть механическим (например, режущий инструмент, приводимый в действие соленоидом, срабатывающим при включении тока), термическим (шнур помещен в гильзу зажигательного патрончика, применяемого для воспламенения огнепроводного шнура и загорающегося от электровоспламенительной капельки (или взрывным) шнур обернут вокруг гильзы электродетонатора, помещенного в отрезок металлической трубы для исключения повреждения).

Дальнейшее управление процессом отбора проб осуществляется дистанционно. После взрыва скважинных зарядов в окончании падения кусков взорванной породы открывают крышку 11 укрытия 10. Шар-пилот поднимается с подветренной стороны относительно выброса на заданную высоту, определяемую визуально в зависимости от положения газопылевого облака, поднимая и пробоотборник 2. При прохождении газопылевого облака через устройство для отбора проб обрывают шнур 8, ликвидируя связь шара с землей. После этого шар-пилот 1 рывком поднимается на дополнительную высоту, благодаря чему осуществляется открытие пробоотборника за счет создания при разрыве шнура и рывке шара-пилота динамического импульсного воздействия на пробоотборник, направленного вдоль его оси. При этом нижняя стенка 3 пробоотборника удерживается шнуром 7. После открытия пробоотборника осуществляют отбор пробы газов при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника. Шар-пилот с пробоотборником шнуром 7 возвращают на землю и пробоотборник с пробой газа передают на анализ.

При использовании способа для исследования концентрации вредных примесей в приземном слое атмосферы организациями охраны труда и защиты окружающей среды устройство для осуществления способа можно еще более упростить благодаря исключению необходимости в укрытии и в дистанционном управлении подъемом шара и открытием пробоотборника.

Ручное управление пробоотборником сводится к операциям с двумя шнурами, выполняемым в следующем порядке. Шнур 7 (от нижней стенки 3 пробоотборника) размещают на землю или горизонтальной поверхности в виду пучка из параллельных витков, а шнур 8 (от шара-пилота) размывают с катушки или клубка. После подъема шара на заданную высоту шнур 8 фиксируют (закрепляют), а шнур 7 берут в руки. После этого резко отпускают шнур 7. При этом происходит динамическое воздействие на пробоотборники, направленное вдоль его оси. Пробоотборник открывается (растягивается) и засасывает пробу газа.

Вариант с ручным управлением отбором проб газа представлен на фиг. 4 и 5.

В конструкции устройства включены: катушка 12 для шнура 8, катушка 13, соединенная с шнуром 7. Катушки 12 и 13 размещены на одном валу и жестко скреплены упругим зажимом 14 типа скрепки.

На фиг. 4 показана схема устройства на стадии подъема шара-пилота 1, удерживаемого шнуром 8, сматывающимся с катушки 12. Второй шнур 7 (от пробоотборника 2) соединен с катушкой 13, размещенной на одном валу с катушкой 12 и жестко скрепленной с ней упругим зажимом 14 типа скрепки. Катушка 12 - ведущая, а катушка 13 - ведомая при подъеме шара-пилота. Для исключения натяжения шнура 7 он имеет провисание в один-два оборота катушки 13. Благодаря этому нагрузка на нижнюю стенку 3 пробоотборника 2 ограничивается весом капронового шнура 7.

После подъема шара с пробоотборником на заданную высоту снимают упругий зажим 14, соединяющий обе катушки. Взяв в руку шнур 8, чтобы шар оставался неподвижным на достигнутой высоте, вручную вращают катушку 12, создавая провисание шнура 8 (см. фиг. 5), в два-три раза превышающее длину провисания шнура 7, и резко отпускают шнур 8. Ранее неподвижный, шар рывком устремляется вверх до полного натяжения шнура 7 (катушка 13 должна быть заторможена). Подъем шара-пилота резко прекращается при натяжении шнура 7, при этом происходит динамическое воздействие на пробоотборник, направленное вдоль его оси. Пробоотборник открывается (растягивается) и засасывает пробу газа.

Основное преимущество предлагаемых способа и устройства - надежный дистанционно управляемый отбор проб газа при ведении взрывных работ и при аварийных промышленных выбросах газов технически простыми средствами. Наряду с залповыми выбросами газов устройство может быть использовано для периодического контроля атмосферы в городах и над промышленными экологически опасными объектами. Весьма малая масса пробоотборника и двух шнуров позволяет применять для подъема устройства общедоступные надувные детские шары.

Формула изобретения

1. Способ дистанционного отбора проб газов, при котором подвешивают вакуумированный пробоотборник к шару-пилоту, осуществляют подъем пробоотборника шаром-пилотом на заданную высоту, открытие пробоотборника и отбор пробы газов, отличающийся тем, что, с целью осуществления отбора проб газов при взрывных и промышленных выбросах, подъем пробоотборника осуществляют с подветренной стороны относительно выброса, а отбор пробы ведут при прохождении газопылевого облака через зону подвески пробоотборника, причем открытие пробоотборника осуществляют посредством динамического импульсного воздействия на пробоотборник, направленного вдоль его оси и создаваемого за счет разрыва шнура, связывающего шар-пилот с землей.

2. Устройство для дистанционного отбора проб газов, содержащее шар-пилот, подвешенный к нему пробоотборник в виде снабженной обратным клапаном камеры переменного объема с гофрированными или эластичными боковыми стенками и жесткими верхней и нижней стенками, и шнур, соединенный одним концом с нижней стенкой пробоотборника, а другим концом закрепленный на земле, отличающееся тем, что, с целью отбора проб газов при взрывных и промышленных выбросах, устройство снабжено вторым шнуром, связанным одним концом с шаром-пилотом, а вторым концом - с землей с возможностью разрыва шнура.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным на земле средством для дистанционного разрыва второго шнура.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5