Способ отбора проб высокотемпературных газов и устройство для его реализации


 

G01N1/24 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2527980:

Третьяк Людмила Николаевна (RU)

Группа изобретений относится к способу и устройству отбора проб отработавших газов двигателей внутреннего сгорания для анализа технического состояния транспортного средства по качеству использования моторных топлив и по влиянию на безопасность окружающей среды. Способ отбора проб высокотемпературных газов при температурах до 600°C включает измерение объема газа, протягиваемого через пробоотборный зонд посредством аспирации, и сбор конденсата с приведением объема отобранной пробы к нормальным условиям. Для получения представительной пробы, характеризующей источник выбросов, поток высокотемпературных газов охлаждают до температуры конденсирования паров летучих компонентов с учетом расхода топлива и режимов работы двигателя. Аспирация объема пробы осуществляется перепадом давлений в сборнике конденсата и в потоке отработавших газов, причем потоком отбираемого высокотемпературного газа создают «кипящий слой» из инициаторов конденсирования паров летучих компонентов. При этом объем отобранной пробы сопоставляют с расходом топлива и режимом работы двигателя, а конденсат сохраняют в сборнике конденсата в герметичных условиях до начала поэтапного исследования концентрации отдельных компонентов. Устройство состоит из пробоотборного зонда, средства измерения объема высокотемпературных газов и сборника конденсата. Пробоотборный зонд снабжен средством измерения температуры отбираемых газов, сборник конденсата отработавших газов имеет внешнюю вакуумированную термозащитную оболочку, между слоями которой размещена криогенная жидкость, и средство измерения температуры конденсата. Инициаторы конденсирования шарообразной формы изготовлены из химически инертного материала, обладающего способностью поглощать пары воды состава отработавших газов. Крышка сборника конденсата имеет тепловую развязку с вакуумированной термозащитной оболочкой сборника конденсата отработавших газов и патрубки ввода пробоотборного зонда и вывода криогенно обработанных газов, снабженных клапанами. При этом патрубок вывода снабжен фильтрующим элементом, а крышка сборника конденсата имеет пульт управления, взаимосвязанный со средством измерения температуры и объема газа, отбираемого для анализа, уровнемером криогенной жидкости и средством измерения температуры собранного конденсата. Техническим результатом изобретения является разработка способа и устройства отбора представительных проб высокотемпературных газов подвижных (нестационарных) источников токсичных выбросов, содержащих в своем составе конденсирующиеся компоненты, требующие для их сохранения в пробе до введения в измерительное устройство особых низкотемпературных условий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам отбора проб отработавших газов двигателей внутреннего сгорания для анализа технического состояния транспортного средства по качеству использования моторных топлив и по влиянию на безопасность окружающей среды.

Согласно классификации, принятой в международных стандартах [ГОСТ 31370-2008 (ИСО 10715:1997) Газ природный. Руководство по отбору проб. М.: Стандартинформ, 2009], заявляемый способ и устройство относятся к косвенному точечному отбору пробы с ретроградной конденсацией:

- косвенный отбор пробы (indirect sampling) подразумевает «отбор проб в тех случаях, когда нет непосредственного соединения между отбираемым газом и аналитическим блоком»;

- точечная проба (spot sample): «Проба определенного объема, отобранная из потока газа в определенном месте в определенное время»;

- ретроградная конденсация (retrograde condensation): Процесс, заключающийся в том, что «при критических термодинамических условиях из газообразной смеси выделяется жидкость (изотермическая и изобарическая конденсация)». Ретроградное поведение характерно для многокомпонентных смесей и отражает неидеальность их фазовых свойств;

- представительная проба (representative probe): Проба, извлеченная из общего объема продукта, содержащая его компоненты в тех же пропорциях, в которых они присутствуют в общем объеме [ГОСТ Р 52659-2006 Нефть и нефтепродукты. Методы ручного отбора проб. М.: Стандартинформ, 2007].

Этому условию могут удовлетворять лишь хорошо перемешанные жидкости и газы. В обеспечении представительности пробы нет необходимости, если объект достаточно однороден по составу;

- изокинетический отбор проб (isokinetic sampling): Отбор проб при расходе, обеспечивающем скорость (vn) и направление пылегазового потока, поступающего на вход насадки отбора проб, такие же, как скорость (vs) и направление потока в трубе в точках отбора проб. [ГОСТ Р ИСО 9096-2006 (ISO 9096:2003) Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц ручным гравиметрическим методом. М.: Стандартинформ, 2006 / [Электронный ресурс] - Режим доступа: дата обращения 16.02.2013];

- метод внутренней фильтрации: Применяется при отборе проб влажных газов, наличии в газах агрессивных компонентов и смол, высокой адгезионной способности пыли, пылеуловитель расположен внутри [ГОСТ Р 50820-95 Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Методы определения запыленности газопылевых потоков / [Электронный ресурс] - Режим доступа: - дата обращения 16.02.2013].

«Водный конденсат» означает осаждение водосодержащих составляющих, переходящих из газового в жидкое состояние. Образование водного конденсата обусловлено такими факторами, как влажность, давление, температура и концентрация других составляющих, например серной кислоты. Воздействие этих факторов изменяется в зависимости от влажности поступающего в двигатель воздуха, влажности разбавляющего воздуха, соотношения воздуха и топлива в двигателе и состава топлива, в том числе и от количества водорода и серы в топливе [«Глобальные технические правила №11». Введены в «Глобальный регистр» 12 ноября 2009 года). «Процедура испытания двигателей с воспламенением от сжатия, которые должны устанавливаться на сельскохозяйственных и лесных тракторах и внедорожной подвижной технике, в отношении выброса загрязняющих веществ этими двигателями» / [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.unce.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29gen/wp239registry/ECE-TRANS-180al lapplr.doc - дата обращения 16.02.2013].

Известен способ криогенного концентрирования (улавливания) загрязняющих веществ из воздуха. Он заключается в вымораживании токсичных примесей при пропускании загрязненного воздуха через ловушку с сорбентами или инертным материалом (стекловолокно, стальные или стеклянные шарики и т.п.) при температурах, существенно более низких, чем температуры кипения анализируемых примесей. Основной компонент (воздух) проходит через ловушку, не удерживаясь, а примеси собираются (концентрируются, конденсируются) в ловушке [Ю.С.Другов, А.А.Родин. Пробоподготовка в экологическом анализе. СПб, Анатолия, 2002, с. 78-79].

Способ в основном используют в газовой хроматографии при анализе приоритетных загрязнений воздуха на уровне ppb-ppt. При этом избыток конденсированной воды существенно затрудняет процесс последующего использования хроматографического метода определения загрязнителей [Berezkin V.G., Drugov Y.S. Gas chromatography in air Pollution analysis/Amsterdam, e.a.: Elsevier. 1991]. Причем высокие концентрации загрязняющих веществ вынуждают исследователей применять не метод «конденсации», а метод «разбавления» пробы стерильным воздухом или инертными газами.

Для целей взятия проб и подготовки к анализу состава отработавших газов двигателей внутреннего сгорания транспортных средств известен «Понижающий концентрацию пробоотборник и способ отбора и понижения концентрации газовой пробы» [патент RU 2419083 G01 N 1/22, опубл.: 20.05.2011, БИ №14]. Согласно изобретению в поток газа вводится охлажденный инертный газ, предназначенный для охлаждения газовой пробы и для ее разбавления до концентраций, не влияющих на точность средств измерений. Изобретение основано на методе «полного разбавления потока», что означает процесс смешивания полного потока отработавших газов с разбавляющим воздухом перед отделением соответствующей фракции потока разбавленных отработавших газов в целях анализа.

Недостатком данного технического решения является невозможность концентрации в одной пробе газов паров летучих компонентов и компонентов в виде аэрозолей механических частиц.

Известно устройство, содержащее корпус с расположенной в нем заборной трубкой, ловушку с сетчатым или керамическим фильтром, установленным на наружной поверхности корпуса в месте входа газа в заборную трубку, холодильник и связанный патрубками с ловушкой и холодильником гидрозатвор, причем ловушка и холодильник снабжены индивидуальными клапанами для соединения их с патрубками гидрозатвора [патент RU №2011179, опубл. 15.04.1994]. При этом к трубопроводу или к металлическому кожуху канала, по которому движутся анализируемые газы, должно быть приварено уплотняющее устройство, через которое производится отбор газовой пробы, а доставка пробы к анализатору осуществляется с помощью специального водоохлаждаемого зонда, к которому подсоединяют резиновые рукава, подводящие и отводящие охлаждающую воду [Есжанов И. Исследование влияния скорости охлаждения газа на образования токсичных компонентов в охлаждаемых зондах [Текст] / И.Есжанов, К.Е.Арыстанбаев // Молодой ученый. - 2012. - №2. - С.15-18].

Недостатком устройства является его стационарность и невозможность применения в переносном состоянии. Кроме того, недостатком устройства является наличие фильтра, расположенного на поверхности корпуса устройства, искажающего истинный фазовый состав отработавших газов в последующем потоке газов.

Известно устройство для отбора проб отработавших газов двигателя транспортного средства, содержащее пробоотборник, соединенный с выхлопной трубой и посредством входной трубки с отборной эластичной камерой, смонтированной в переносном приспособлении, и контрольно регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и ускорения процесса контроля состава газов на движущемся транспортном средстве в натурных дорожных условиях отборная камера выполнена съемной и снабжена дистанционно управляемым запорным элементом, а переносное приспособление снабжено патрубком, выходной конец которого расположен в одной плоскости с концом пробоотборника [патент RU №2023250, опубл. 15.11.1994].

Недостатком устройства является невозможность получения представительной пробы при различных режимах работы двигателя и невозможность предотвратить протекания вторичных химических реакций между компонентами отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, неизбежных при высоких температурах ОГ ДВС.

Известен холодильник устройства для отбора газа, в котором отвод конденсата составляет одно целое с холодильником. На внутренней стороне полого конуса закреплены холодные спаи элементов Пельтье, и от него ответвляется трубопровод для отбора измерительного газа. Холодильник отличается тем, что в качестве генератора тока, потребляемого элементами Пельтье, предусмотрена батарея термоэлементов, горячие спаи которых находятся в канале дымовых газов, а холодные спаи - во внешнем пространстве [Заявка на изобретение ФРГ№1297902/ [Электронный ресурс] - Режим доступа: 189&chapter=83 - дата обращения 16.02.2013].

Недостатком устройства является невозможность сбора конденсата ОГ ДВС для нестационарных источников.

Известно устройство для отбора проб выхлопных газов двигателя, позволяющего проводить отбор проб на движущемся транспортном средстве. Устройство содержит снабженный охладителем пробоотборник, соединенные с ним расходомер и распределитель, отборную камеру, систему слежения, соединенную с пробоотборником. При этом отборная камера выполнена в виде шприца, установленного на распределителе и снабженного электромеханическим приводом, соединенным с системой слежения, при этом шток шприца соединен с приводом фрикционно с помощью реечной тяги, снабженной электромагнитным приводом ее качения и соединенной с ним шарнирно [Заявка на изобретение Великобритании №1496173, G01N 1/24, 1977].

Известно устройство для отбора проб пыли и газа из высокотемпературного пылегазового потока, содержащего

конденсирующиеся компоненты, состоящее из охлаждаемого патрубка, уплотнения и механизма перемещения, отличающееся тем, что, с целью сохранения физико-химических свойств отбираемых проб, заборный патрубок помещен в герметичную капсулу с жидким теплоносителем, снабженную секционированной рубашкой охлаждения [патент SU №345214, опубл. 01.01.1972].

Недостатком устройства также является невозможность сбора конденсата ОГ ДВС для нестационарных источников.

Из известных способов отбора проб высокотемпературных газов наиболее близким по числу общих существенных признаков является способ отбора проб высокотемпературных газов из газоходов для измерения концентраций вредных веществ в выбросах отработавших газов при температурах до 600°C, заключающийся в измерении объема газа, протягиваемого через пробоотборный зонд, с последующим приведением объема отобранной пробы к нормальным условиям [«ПНД Ф 12.1.1-99. Методические рекомендации по отбору проб при определении концентраций вредных веществ (газов и паров) в выбросах промышленных предприятий» (утв. Госкомэкологией РФ 24.03.1999) / [Электронный ресурс] - Режим доступа: - дата обращения 16.02.2013].

К недостаткам способа относится невозможность его использования для отбора проб отходящих газов двигателей внутреннего сгорания движущего транспортного средства. Способ не дает возможности оценить эффективность использования топлива при разных режимах работы двигателя внутреннего сгорания на основе анализа соотношений различных групп химических соединений состава ОГ ДВС, в том числе высоколетучих компонентов, для сорбции которых требуются криогенные температуры.

Способ - аналог реализуется устройством, включающим: аспирационное устройство, пробоотборный зонд, поглотители, сборник конденсата, средства предотвращения переброса, термометр для измерения температуры и манометр для измерения давления в линии отбора проб [«ПНД Ф 12.1.1-99. Методические рекомендации по отбору проб при определении концентраций вредных веществ (газов и паров) в выбросах промышленных предприятий» (утв. Госкомэкологией РФ 24.03.1999) / [Электронный ресурс] - Режим доступа: - дата обращения 16.02.2013].

Недостатком указанного устройства является возможность использования только в стационарных условиях. При этом охлаждаемый пробоотборный зонд не может обеспечить сохранность в пробе компонентов, конденсирующихся и сохраняющихся в пробе только при низких температурах.

Техническим результатом изобретения является разработка способа и устройства отбора представительных проб высокотемпературных газов подвижных (нестационарных) источников токсичных выбросов, содержащих в своем составе конденсирующиеся компоненты, требующие для их сохранения в пробе до введения в измерительное устройство особых низкотемпературных условий. При этом способ может быть применимым для использования при отборе проб отходящих газов двигателей внутреннего сгорания вне зон технического обслуживания, т.е. в полевых условиях, для последующей оценки технического состояния транспортного средства, включая оценку экологической опасности воздействия комплекса химических факторов состава его отработавших газов.

Задача решается тем, что в известном способе отбора проб высокотемпературных газов при температурах до 600°C, включающем измерение объема газа, протягиваемого через пробоотборный зонд посредством аспирации и сбор конденсата с приведением объема отобранной пробы к нормальным условиям согласно изобретению для получения представительной пробы, характеризующей источник выбросов, поток высокотемпературных газов охлаждают до температуры конденсирования паров летучих компонентов с учетом расхода топлива и режимов работы двигателя, при этом аспирация объема пробы осуществляется перепадом давлений в сборнике конденсата и в потоке отработавших газов, причем потоком отбираемого высокотемпературного газа создают «кипящий слой» из инициаторов конденсирования паров летучих компонентов, при этом объем отобранной пробы сопоставляют с расходом топлива и режимом работы двигателя, а конденсат сохраняют в сборнике конденсата в герметичных условиях до начала поэтапного исследования концентрации отдельных компонентов, а также тем, что устройство для осуществления способа состоит из пробоотборного зонда, средства измерения объема высокотемпературных газов, сборника конденсата, согласно изобретению пробоотборный зонд снабжен средством измерения температуры отбираемых газов, сборник конденсата отработавших газов имеет внешнюю вакуумированную термозащитную оболочку, между слоями которой размещена криогенная жидкость и средство измерения температуры конденсата, при этом инициаторы конденсирования шарообразной формы изготовлены из химически инертного материала, обладающего способностью поглощать пары воды состава отработавших газов; причем крышка сборника конденсата имеет тепловую развязку с вакуумированной термозащитной оболочкой сборника конденсата отработавших газов и патрубки ввода пробоотборного зонда и вывода криогенно обработанных газов, снабженных клапанами, при этом патрубок вывода снабжен фильтрующим элементом, а крышка сборника конденсата имеет пульт управления, взаимосвязанный со средством измерения температуры и объема газа, отбираемого для анализа, уровнемером криогенной жидкости и средством измерения температуры собранного конденсата.

Конструкция устройства сбора конденсата представлена на чертеже.

Заявляемый способ реализуется следующими действиями:

1. Перед началом работы в емкость криогенной жидкости наливают криогенную жидкость, например жидкий воздух, которая охлаждает до низких температур стенки цилиндрической емкости сборника конденсата.

2. В целях регистрации параметров косвенного точечного отбора пробы с ретроградной конденсацией большинства ингредиентов состава отработавших газов транспортного средства настраивают процессор на режим работы двигателя, регистрируют начальные параметры температуры стенок сборника конденсата и обнуляют счетчик показателя расхода отбираемого газа.

3. В патрубок отработавших газов транспортного средства, не касаясь стенок выхлопной трубы, т.е. соосно, вводят пробоотборный зонд на расстояние 300 мм от среза патрубка.

4. Учтенная счетчиком объема порция горячих отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, нагнетаемая через пробоотборный зонд напором основного потока выхлопных газов двигателя в полость сборника конденсата, охлаждается до точки росы большинства ингредиентов состава отработавших газов, которые конденсируются и адсорбируются на стенках сборника конденсата, на поверхности каплеуловителя и на механических объектах, расположенных на дне сборника конденсата, и способствующих конденсации паров веществ ОГ ДВС, которые накапливаются на дне сборника конденсата.

5. Отбор пробы прекращают волевым решением. Тревожным сигналом для окончания отбора пробы газа для анализа служат показания процессора о повышении температуры конденсата выше минус 120°C или о критическом падении уровня в емкости криогенной жидкости.

6. Забор пробы прекращается с извлечением пробоотборного зонда из патрубка транспортного средства, что автоматически сопровождается закрытием клапанов входного и выходного отверстий в крышке сборника конденсата.

7. Отобранная проба в конденсированном состоянии вместе с устройством, обеспечивающим ее консервацию при заданной температуре, направляется к месту проведения анализов последовательно выделяющихся при нагревании пробы газообразной, жидкостной и твердотельной (остаточной) фракций отобранной пробы.

8. По окончанию аналитических работ полость сборника конденсата, извлеченную из цилиндрического кожуха устройства и освобожденную от конденсата, подвергают очистке посредством отогрева горячей водой и обработки обезжиривающими жидкостями, например ацетоном [ГОСТ 2768-84 «Ацетон технический. Технические условия»] с последующей осушкой прокачиванием горячего воздуха.

Устройство, реализующее заявляемый способ, имеет металлический теплостойкий пробоотборный зонд 1, выполненный, например, в виде цилиндрической трубки из нержавеющей стали, вводимой в патрубок 2 выхлопной трубы источника выброса, и средство измерения объема 3 отобранной пробы, соединенное с пультом управления 4, расположенным на крышке 5 цилиндрического устройства 6, выполненного в портативном исполнении, в котором размещен сборник конденсата 7 в виде цилиндрической емкости из хладостойкого и газонепроницаемого металла, в полости которого размещен каплеуловитель 8, например, сетчатого типа, расположенный поперек полости сборника конденсата 7, на дне которого свободно расположены инициаторы конденсирования 9 паров веществ состава отработавших газов ДВС, например, в виде гранул силикагеля КСМГ [ГОСТ 3956-76 «Силикагель технический. Технические условия»], при этом стенки сборника конденсата 7 соприкасаются со стенками емкости 10, содержащей криогенную жидкость, например жидкий воздух, а стенки емкости 10 с криогенной жидкостью имеют теплоизолированную и вакуумированную наружную оболочку 11, причем верхняя стенка сборника конденсата 7 имеет съемную теплоизолированную крышку 5, снабженную тепловыми развязками 12, выполненными, например, из фторопласта, в местах контакта крышки 5 с торцевыми краями емкости с криогенной жидкостью 10, а также в местах прохождения штуцера 13 для заполнения емкости 10 криогенной жидкостью, при этом верхние части патрубка ввода 14 пробоотборного зонда 1 и патрубка вывода 15 обработанного воздуха из сборника конденсата 7 теплоизолированы, причем крышка 5 на внутренней поверхности имеет отражательный теплозащитный экран 16, зеркального типа, выполненный, например, из металлической фольги с коэффициентом отражения не менее 0,9; причем отверстия в крышке 5 для патрубков ввода 14 и вывода 15 отработавших газов из сборника конденсата 7 снабжены клапанами 17, автоматически срабатывающими после извлечения пробоотборного зонда 1; при этом пульт управления 4, расположенный на наружной поверхности крышки 5, взаимосвязан с датчиками уровня 18 криогенной жидкости в емкости криогенной жидкости 10, с датчиком измерения температуры 19 конденсата в сборнике конденсата 7 и с устройством измерения объема 3 отработавших газов, например, ультразвукового бесконтактного типа, отбираемого для анализа, что исключает возможность его метрологического отказа из-за налипания вязких веществ состава отработавших газов; при этом патрубок вывода 15 в крышке 5 сборника конденсата содержит извлекаемый фильтродержатель 20 крупносетчатого типа с фильтром 21 улавливания аэрозолей, например, типа АФА-ХП-8, способного благодаря электростатическим свойствам задерживать аэрозоли «типа туман» с частицами 0,01-2,0 мкм, причем патрубок ввода 14 и патрубок вывода 15 снабжены съемными транспортными заглушками 22.

Способ осуществляют следующим образом. При отборе пробы мы использовали аспирационные устройства различного типа, являющиеся существенным признаком аналогов заявляемого технического решения. Оказалось, что давление потока отработавших газов, передаваемое в пробоотборный зонд, в сочетании с падением давления в полости конденсата сборника из-за массовой конденсации паров отработавших газов делает использование аспиратора излишним. Поток отработавших газов температурой 300-500°C (реальная температура ОГ ДВС в патрубке транспортного средства) для получения представительной пробы, характеризующей состав отработавших газов при данном режиме работы двигателя при данном расходе топлива и при данном соотношении воздух-топливо (а), т.е. вне зависимости от атмосферного давления и температуры окружающей среды, через пробоотборный зонд 1, введенный в патрубок 2 выхлопной трубы, поступает в охлажденную полость сборника конденсата 7, имеющую многократно большее поперечное сечение, чем сечение пробоотборного зонда 1, что приводит к потере объемной скорости, измеренной средством для измерения объема 3, составляющей не более 100 л/мин, контактирует с охлажденными стенками сборника конденсата 7, сетчатым каплеуловителем 8 и с шаровидными инициаторами конденсации паров 9, изготовленными, например, из силикагеля КСМГ с поглощающей способностью 9-20% поглощать пары воды, составляющих 4-8% состава отработавших газов ДВС, при этом происходит резкое охлаждение и многократные завихрения потока, способствующего образованию «кипящего слоя» из шаровидных инициаторов конденсирования паров 9, что создает условия для конденсации составных элементов ОГ ДВС; поток газов, потерявший кинетическую энергию, еще раз, но теперь снизу вверх проходит через каплеуловитель 8, фильтруется от аэрозолей в фильтре 21 и удаляется через патрубок вывода 15 в крышке 5 сборника конденсата.

Кратность пробоотбора соответствует 100 л отобранной пробы; тревожным сигналом к окончанию пробы служит показатель температуры отобранного конденсата, приближающейся к минус 120°C, что является критической температурой адсорбции наиболее летучих компонентов состава отработавших газов двигателей, работающих на углеводородном топливе, при этом расход топлива в момент взятия пробы на данном режиме работы двигателя снимается с бортового компьютера.

По окончанию пробоотбора пробоотборный зонд 1 удаляется из патрубка ввода 14 крышки 5 сборника конденсата 7, что приводит к замыканию клапанов 17 в отверстиях крышки 5 сборника конденсата 7, обеспечивая термостабильность пробы в полости сборника конденсата 7 вместе с его термоизолированными наружными стенками 11. Для исключения внешнего загрязняющего воздействия патрубки 14 и 15 защищают транспортными заглушками 22. При этом насадка 23, обеспечивающая соосное расположение пробоотборного зонда 1 в просвете патрубка 2 транспортного средства, снимается с патрубка 2 и обезжиривается ацетоном для удаления загрязнений. После завершения пробоотбора пробоотборный зонд 1 помещают в полиэтиленовый пакет и направляют в лабораторию для экстрагирования отложений.

Проба отработавших газов двигателя внутреннего сгорания источника выбросов, отобранная по заявляемому способу и сохраненная при температуре до минус 120°C, при последующим постепенном разогревании в лабораторных условиях позволяет выделить из пробы методом поэтапного целевого извлечения групп ингредиентов, требующих для десорбции различные температурные режимы нагревания, и измерить концентрации до 40 видов ингредиентов, газообразных продуктов неполного сгорания углеводородного топлива, картерных газов и продуктов их взаимодействия, а также твердых частиц, включая сажу и минеральные соли металлов (сульфаты, нитраты, фосфаты); причем фильтр 20, помещенный в фильтродержателе 21, установленном в патрубке вывода 15, позволяет улавливать практически все аэрозоли в потоке отбираемой пробы ОГ ДВС при скорости пробоотбора не более 100 л/мин.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен прототип, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию «новизна». Сравнение существенных признаков разработанного устройства с признаками известных решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критерию «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

1. Способ отбора проб высокотемпературных газов при температурах до 600°C, включающий измерение объема газа, протягиваемого через пробоотборный зонд посредством аспирации, и сбор конденсата с приведением объема отобранной пробы к нормальным условиям, отличающийся тем, что для получения представительной пробы, характеризующей источник выбросов, поток высокотемпературных газов охлаждают до температуры конденсирования паров летучих компонентов с учетом расхода топлива и режимов работы двигателя, при этом аспирация объема пробы осуществляется перепадом давлений в сборнике конденсата и в потоке отработавших газов, причем потоком отбираемого высокотемпературного газа создают «кипящий слой» из инициаторов конденсирования паров летучих компонентов, при этом объем отобранной пробы сопоставляют с расходом топлива и режимом работы двигателя, а конденсат сохраняют в сборнике конденсата в герметичных условиях до начала поэтапного исследования концентрации отдельных компонентов.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, состоящее из пробоотборного зонда, средства измерения объема высокотемпературных газов, сборника конденсата, отличающееся тем, что пробоотборный зонд снабжен средством измерения температуры отбираемых газов, сборник конденсата отработавших газов имеет внешнюю вакуумированную термозащитную оболочку, между слоями которой размещена криогенная жидкость, и средство измерения температуры конденсата, при этом инициаторы конденсирования шарообразной формы изготовлены из химически инертного материала, обладающего способностью поглощать пары воды состава отработавших газов, причем крышка сборника конденсата имеет тепловую развязку с вакуумированной термозащитной оболочкой сборника конденсата отработавших газов и патрубки ввода пробоотборного зонда и вывода криогенно обработанных газов, снабженных клапанами, при этом патрубок вывода снабжен фильтрующим элементом, а крышка сборника конденсата имеет пульт управления, взаимосвязанный со средством измерения температуры и объема газа, отбираемого для анализа, уровнемером криогенной жидкости и средством измерения температуры собранного конденсата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изучения деформированного состояния обрабатываемого материала в зоне пластического деформирования при механической обработке с помощью делительных сеток.

Изобретение относится к предварительному концентратору образцов, который может быть использован для абсорбции и десорбции образца газа. Предварительный концентратор содержит нанокомплексы металлов с углеродными нанотрубками.
Изобретение относится к области поисково-разведочных работ на золото, а также к анализу горных пород, руд, продуктов их переработки. Способ определения золотоносности горных пород включает многоступенчатое дробление исходного материала до фракции не более -0,5 мм, последующую классификацию полученного материала и обработку его бромоформом.

Способ приготовления стандартных образцов аэрозолей на основе смеси тонкодисперсного порошка, содержащего определяемые элементы, отличается тем, что используют дисперсную смесь минеральных, синтетических и биологических материалов, причем предварительно с помощью гранулометрического анализа выявляют присутствие названных видов моделирующих материалов и определяют их содержание в составе реальной атмосферной взвеси, в данном регионе применительно к конкретному сезону.

Изобретение относится к металлическим эталонным образцам со сложным напряженным состоянием, и может быть использовано для проверки и отладки существующих методов и оборудования для определения механических напряжений в сечениях толстостенных элементов металлических конструкций.

Изобретение относится к устройствам для отбора почв с нарушенной структурой и может быть использовано при извлечении различного типа почвенно-грунтовых образцов в полевых условиях для комплексного анализа земли сельскохозяйственного назначения.

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы.

Использование: для контроля локальных изменений плотности образца горной породы в процессе его деформирования. Сущность изобретения заключается в том, что на начальном этапе выбирают равномерно распределенные по всему объему образца направления для измерения скоростей распространения упругих волн по этим направлениям и определяют длину каждого направления, поочередно в образец в начале каждого направления излучают ультразвуковые импульсы, возбуждающие в образце упругие волны, измеряют время прохождения упругой волны по каждому направлению и по полученным значениям длины и времени прохождения упругой волны по каждому направлению определяют среднюю скорость распространения упругой волны по каждому направлению, затем ступенчато через заданные равные интервалы времени деформируют образец на заданное значение, на каждой ступени деформирования определяют аналогично описанному выше средние скорости распространения упругих волн по всем выбранным направлениям, по полученным значениям средних скоростей распространения упругих волн определяют скорости распространения упругих волн для отдельных частей объема образца методом ядерных Гауссовых функций с радиусом осреднения не менее 5 мм, результаты расчетов на каждом шаге деформации отображают в виде проекции вертикального сечения образца слоем толщиной не менее 5 мм с окрашиванием участков проекции различной тональностью, пропорциональной вычисленной разнице скоростей для этих участков, между текущим и предыдущим шагом деформации, по которой судят об изменении плотности образца.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для получения костного мозга (КМ) от доноров-трупов. Для этого пунктируют крылья подвздошных костей в передней и задней трети крыльев, устанавливая в каждое по два троакара.

Изобретение относится к области аналитической химии объектов окружающей среды и направлено на разработку средств аналитического контроля параметров экосистем и полиэлементного фонового мониторинга природных вод и водных экосистем.

Изобретение относится к способу изготовления реплик из полимерных растворов для исследования ненарушенного микростроения мерзлых пород в растровом электронном микроскопе. Способ изготовления реплик заключается в том, что получают поверхность образца сколом монолита и затем осуществляют последовательное нанесение на образец полимерных растворов. В качестве полимерных растворов используют сначала 0,5% раствор формвара в дихлорэтане, а затем 2% раствор полиметилакрилата в дихлорэтане с выдерживанием образца при отрицательной температуре для высыхания каждого слоя и получения твердой пленки. После высыхания отслаивают от образца готовую пленку с частицами грунта и исследуют в растровом электронном микроскопе. 4 ил.

Изобретение относятся к лесной отрасли и может быть использовано при сертификации древесины непосредственно на корню, например в ходе лесозаготовительных работ различными видами рубок, при выполнении лесосечных и лесоскладских работ, а также при сертификации древесного сырья и полуфабрикатов на деревообрабатывающих производствах и хранении круглых, колотых и пиленых лесоматериалов. Изобретение может быть использовано также и в экологическом древесиноведении и инженерной экологии при оценке экологического состояния и режима территорий по свойствам древесины растущих деревьев. Способ включает взятие спилов в виде кружков от модельного дерева с отметками о геодезических направлениях для изучения свойств древесины вдоль волокон и по радиусу ствола, и вырезание цилиндрических образцов. Вначале поверхность спила в виде кружка размечают метками по центрам продольных осей будущих цилиндрических образцов. Затем на спил в виде кружка вертикально по меткам устанавливают группу цилиндрических резцов режущей частью вниз. После этого вырезание цилиндрических образцов из спила в виде кружка выполняют одновременно группой цилиндрических резцов. Устройство характеризуется тем, что содержит группу цилиндрических резцов. Каждый резец выполнен из инструментальной стали в виде втулки с внутренним диаметром, равным диаметру вырезаемого цилиндрического образца. Один конец втулки выполнен в виде резца с односторонней заточкой с внешней стороны втулки, а второй конец - с опорной фаской для взаимодействия с кондуктором. Способ и устройство для изготовления образцов древесины обеспечат повышение производительности изготовления цилиндрических образцов на одном спиле в виде кружка древесины и точность их взаимной ориентации относительно годичных слоев древесины на спиле. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может найти применение при разработке газоаналитических приборов. Устройство приготовления поверочных газовых смесей содержит смеситель газов, по меньшей мере, один канал для подвода целевого газа в смеситель газов, по меньшей мере, два канала для подвода газа-разбавителя в смеситель газов и канал для вывода газовой смеси из смесителя газов. При этом в каждом канале для подвода газа в смеситель газов последовательно установлены регулятор массового расхода газа и электромагнитный клапан, по меньшей мере, в одном канале для подвода газа-разбавителя в смеситель газов последовательно установлены увлажнитель газа и электромагнитный клапан. В каждом из каналов, снабженных увлажнителем газов, установлена, по меньшей мере, одна обходная магистраль с дополнительным электромагнитным клапаном. Причем выход регулятора расхода газа данного канала соединен со входом дополнительной магистрали, выход которой соединен с выходом последнего электромагнитного клапана, а на входе целевого газа и входе газа-разбавителя установлены, по меньшей мере, по одному фильтру, выходы которых соединены со входами ручных вентилей. Достигаемый технический результат заключается в возможности оперативного автоматизированного получения сухой или увлажненной газовой смеси, а также достоверного получения заданных значений концентраций газовых смесей на выходе устройства. 1 ил.

Изобретение относится к морской технике и может быть использовано для подъема глубинных вод на поверхность для комплексного изучения их физических и химических свойств. Устройство для регулярного отбора воды с контролируемых глубин океана состоит из армированного шланга, верхний конец которого закреплен на плавучести и соединен с гибким шлангом, а нижний - на водозаборной камере и с помощью балластного груза установлен на исследуемой глубине. Причем на верху плавучести установлен трубчатый вертлюг, который соединен с гибким шлангом, конец которого закреплен на лебедке, установленной внизу поплавка, и соединен с осевой муфтой вращения, переходящей в опорный патрубок, выведенный на верх поплавка. Достигаемый при этом технический результат заключается в увеличении надежности работы устройства и расширении его технических возможностей. 1 з.п. ф-лы,2 ил.

Изобретение относится к пробоотборнику, фильтру и способу отбора проб. Пробоотборник содержит корпус с внутренней полостью и два поршня, которые установлены с возможностью перемещения в ней и могут быть прижаты друг к другу во внутренней полости для сжатия пробы. По меньшей мере один из поршней может входить в реактор, чтобы отбирать пробу. Пробоотборник содержит пробоотборную камеру, которая образована пространством между внутренней полостью и поршнями, и по меньшей мере один разъем для присоединения контейнера для проб. Пробоотборник содержит фильтрующее средство, адаптированное для присоединения по меньшей мере к одному из поршней для отделения жидкого компонента пробы от твердого компонента и средство вывода жидкого компонента пробы из пробоотборной камеры. Фильтр содержит корпус со сквозным отверстием, ряд фильтрующих элементов, установленных в корпусе вокруг отверстия, каждый из которых содержит по меньшей мере одну фильтрующую мембрану с отверстиями. Способ отбора проб включает следующие операции: первый поршень вводят в биореактор, втягивают в корпус пробоотборника, при этом поршень перемещает перед собой пробу, ее сжимают между поршнями, выталкивают в разъем для присоединения контейнера для проб. Жидкую фазу пробы фильтруют путем продавливания пробы через фильтр и направляют через пустотелый шток первого поршня в разъем для отбора пробы, твердую фазу пробы выталкивают в разъем для присоединения контейнера для проб. Технический результат: обеспечение автоматического отбора пробы с высоким содержанием твердой фазы с разделением жидкого и твердого компонентов из пробы. 4 н. и 29 з.п. ф-лы, 16 ил., 1 табл.

Изобретение относится к пробоотборнику для сыпучих материалов, например, порошков химически активных металлов с размерами частиц до 15 мм. Пробоотборник содержит цилиндрическую трубу с засыпными окнами, снабженными отбойными козырьками. Засыпные окна пробоотборника выполнены в виде щелевого зазора, размер которого в 2,5-10,0 раз превышает максимальный размер частиц порошкового материала, а угол, образованный между плоскостью щелевого зазора и горизонтальным сечением трубы, меньше угла естественного откоса сыпучего материала. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении надежности работы устройства и увеличении достоверности отбираемой пробы как по химическому, так и по фракционному составу. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области экологического мониторинга, почвоведения и лесоведения. Способ включает определение места, частоты, длительности отбора проб почвы на исследуемой территории. Для этого намечают площадки отбора по координатной сетке, указывая их номера и координаты. Причем отбор проб проводят с учетом вертикальной структуры, неоднородности покрова почвы, рельефа и климата местности. При исследовании сельскохозяйственных угодий пробы отбирают с глубины от 0 до 5 см. Вертикальную структуру почвенного покрова принимают с каждой стороны в отдельности с учетом неоднородности покрова почвы и прибрежного рельефа у малой реки или ее притока в принятом перпендикулярно руслу реки створе измерений. При этом вертикальная структура в виде профиля определяется измерениями расстояния от кромки берега до точки взятия пробы на глубине почвенного слоя 0-5 см и высотой почвенного покрова от поверхности почвы до нижней поверхности почвенного покрова на границе с материнской породой грунта. Причем количество пробных площадок на одном створе измерений и с одной стороны малой реки или ее притока принимают не менее трех. До биохимического анализа из проб почвы удаляют корни травяных растений, измеряют значения биохимических показателей pH, P2O5, K2O, HNO3, сумму подвижного калия, фосфора и азота нитратов. По результатам биохимического анализа трех проб почвы на концентрацию химических веществ по каждой вертикальной структуре проводят статистическое моделирование для выявления устойчивых биотехнических закономерностей. Способ позволяет повысить точность взятия проб почвы под пойменным лугом для сопоставления измеренных концентраций биохимических веществ в почвенном покрове. 6 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области экологии и предназначено для мониторинга загрязнения природной среды от техногенного точечного источника аэрозольно-пылевых загрязнений. Способ включает выбор совокупности веществ, для которых будет проводиться мониторинг местности вокруг точечного источника, определение маршрута пробоотбора по сезонному направлению ветра и построение карты изолиний загрязнений по полученным данным. Выбирают вектор преобладающего сезонного направления ветра. На этом векторе проводят отбор проб для каждого загрязнителя в двух точках r1 и r2, отстоящих от точечного источника на расстояниях в интервале от 5 высот источника (h) до 15 высот источника. Вычисляют коэффициенты В=ln(q1/q2·exp(С·((1/r2)-(1/r1))))/ln(r1/r2) и А=q1/(r1B)·exp(-C/r1), где q1 и q2 - концентрации загрязнителя в точках пробоотбора r1 и r2, С=30·h. Вычисляют одномерный профиль концентрации загрязнителя по направлению преобладающего ветра по формуле F(R,А,В)=A·RB·exp(-C/R), где R - текущее расстояние от источника, и переход к площадной картине распределения загрязнителя на местности происходит путем умножения удельной концентрации F(R,A,B) на транспонированную функцию розы ветров G(φ+180°), известную из метеонаблюдений для данного региона в выбранный сезон. Способ позволяет быстро и точно оценить степень загрязнения природной среды от техногенного точечного источника. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к устройству для отбора образцов различных почв и может быть использовано для проведения лабораторных исследований их физико-механических свойств. Устройство для отбора проб почвы включает цилиндрическую трубу с заостренной режущей кромкой, трехстержневую вилку и ручки. Устройство снабжено заборным цилиндрическим стаканом 1 с заостренной режущей кромкой 2 в нижней его части и приспособлением для извлечения пробы, содержащим выталкиватель 8, расположенный внутри заборного стакана 1, жестко соединенный вилкой из трех стержней 9, свободно проходящих через отверстия 12 крышки стакана, к фланцу 10 с втулкой 11 над стаканом под углом 120° относительно друг друга, имеющим возможность перемещения вдоль стержня 5 устройства. Причем установку на поверхности почвы и извлечение из нее осуществляют посредством ручек 7 ударного наконечника 6, закрепленного в верхней части стержня 5 устройства. Наполнение заборного стакана 1 пробой и ее удаление производят за счет ударов по наконечнику 6 стержня 5 и по фланцу 10 приспособления для извлечения пробы, фиксируемые по нижней кромке его втулки 11 относительно рисок мерной шкалы 13, нанесенной на стержне 5 устройства. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении качества пробы грунта ненарушенной структуры и упрощении конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей, обогатительно-металлургической и химической областям промышленности и может быть использовано в автоматических системах аналитического контроля при измерении жидких проб в виде суспензий, фильтратов и растворов. Система автоматической подачи и циркуляции суспензий и растворов в проточной измерительной ячейке анализаторов содержит приемоотправительную станцию в виде герметичной емкости, снабженной в нижней ее части управляемым двухходовым диафрагменным клапаном. Система включает устройство вакуумной подачи проб на измерительный прибор, состоящее из последовательно соединенных коммутационного устройства приема, проточной измерительной ячейки и подключенной к системе обеспечения режимов вакуум-давление приемоотправительной станции. При этом измерительная ячейка выполнена с нижними вводом-выводом жидких продуктов и расположена в верхней точке тракта подачи в нее проб, исключающей их попадание в прибор при нарушении целостности пленки, и закрыта сверху защитной пленкой. Система также содержит блок управления, индикации и передачи информации, включающий устройства электропневматического и электрического управления, снабженные программируемым логическим контроллером и программой для обработки цифрового сигнала. При этом в систему введена дополнительная приемоотправительная станция, составляющая совместно с первой приемоотправительной станцией насосное устройство. Приемоотправительные станции идентичны и состоят из емкостей, в нижней части которых расположены двухходовые диафрагменные клапаны, а в верхних крышках размещены датчики уровня пробы и штуцеры подачи вакуума и давления раздельно. Штуцера подачи материала под разрежением двухходовых диафрагменных клапанов обеих приемоотправительных станций через тройник соединены гибким шлангом между собой и с верхним штуцером проточной измерительной ячейки, а штуцера подачи материала под давлением соединены между собой тройником с гибким сливным шлангом возврата измеренной части пробы в накопительную емкость. Накопительная емкость содержит в верхней части штуцер приема технологической пробы от системы первичного пробоотбора, штуцер возврата измеренной пробы циркуляционного контура, воздухоотделитель и клапан подачи промывочной воды, а в нижней части - тройник, к одной стороне которого прикреплен управляемый клапан сброса в дренаж измеренной пробы или смывов после промывки измерительных трактов, а к другой - гибкий шланг соединения с нижним штуцером измерительной ячейки. Причем воздухоотделитель выполнен в виде диффузора с размещенным внутри него коническим рассекателем. Достигаемый технический результат заключается в повышении точности измерения за счет многократной циркуляции, обеспечении непрерывного перемешивания пробы при циркуляции по всему тракту и подачи пробы в измерительную ячейку под разрежением. 1 ил.
Наверх