Устройство для отбора проб воздуха с примесями

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii732727 (6() Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 25.07.77 (2I ) 2518961/25-26 с присоединением заявки Ж— (23) П риоритетОпубликовано 05.05.80. Бюллетень Рй 17

Дата опубликования описания 08.05.80 (53 ) N. Кл.

G 01 Ч 1/22

Государственный комитет по депам изобретений и открытий (53) УДК 543. . 05 3(088. 8) (72) Автор изобретения

Ю. И. Гаврилин (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ

ВОЗДУХА С ПРИМЕСЯМИ

Изобретение относится к исследова нию физических и химических свойств веществ, касается получения и подготов ки образцов при исследовании газовых смесей и аэрозолей и может быть исполь» зовано при изучении загрязнений воздуш

5 ной среды, в частности во взрывоопас ных условиях, как радиоактивными, так и прочими компонентами (за исключением газов, не конденсируемых при тем10 пературе жидкого азота).

Известно устройство для накопления газовой или пылевой пробы, которое использует протягивание воздуха воздухонадувными устройствами (аспиратор, 15 эжектор, насос и др.) через накопитель ные элементы jl).

Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому эффекту является устройство для отбора проб воздуха.с примесями, содержащее конденсирующий элемент с заличным-газоотводным, вспо могательным и выходным патрубками, наружный ограничительный сосуд с сорб

2 ционно-фильтрующей насадкой на входе и приемную емкость, установленную в термосе с жидким. азотом (2).

Недостатком этих устройств является невозможность получения высококонденсированной и представительной пробы воздуха, обеспечение непрерывного пробо» отбора с сохранением его постоянной скорости и сохранением условия сжиженного воздуха в том же составе, а также мимизации бесполезных потерь хладагента.

Цель изобретения - получение высококонденсированной и представительной пробы воздуха.

Эта цель достигается тем, что конденсирующий элемент выполнен в виде двухслойного сосуда, установленного в наружный ограничительный сосуд, герметично связанный с ним посредством заливного газоотводного, выходного и вспомогательного патрубков и снабжен выходным патрубком, выполненным в виде двух двухслойных соосных цилиндров

3 7327 причем выходное отверстие внутреннего двухслойного цилиндра. расположено над выходным отверстием наружного двухслойного цилиндра, а выходное отверстие наружного двухслойного цилиндра выполнено профилированным, а сам конденсирующий элемент выполнен из тонкой металлической фольги с высокой теплопро вод ностью.

На фиг. 1 изображено предлагаемое щ устройство, поперечный разрез; на фиг.

2 выходной патрубок.

Пробоотборник содержит конденсирующий элемент 1, состоящий из двухслойного сосуда с заливным газоотводным 2, вспомогательным 3 и выходным 4 патрубками и помещенный в наружный ограничительный сосуд 5 с сорбционно-фильтрующей насадкой 6. Приемная емкость

7 помещена в термос 8 с жидким азо- go том. Выходной патрубок состоит из двух двухслойных цилиндров 9 и 10, полости

11 и 12 которых сообщаются между собой через впаянные трубопроводы 13 и

14, а выходное отверстие 15 внутрен- 25 него двухслойного цилиндра расположено над выходным профилированным отверстием 16 наружного двухслойного цилиндра. Двухслойный конденсирующий элемент имеет полость 17 и конденсирующие по- 0 веркности 18 и 19, контактирующие с объемом 20. Сорбционно-фильтрующая насадка имеет вход 21. Защитный кожух 22, имеющий газоотводное отверстие 23, ограничивает объем 24, в кото- 35 рый помещен термос с приемной емкостью, перемещающийся по направляющей 25.

Жидкий азот подается в полости 17, 11 и 12 конденсирующего элемента 1 и выходного патрубка 4 через заливной 40 газоотводный патрубок 2 и охламщает конденсирующие поверхности 18 и 19, через которые происходит теплообмен воздуха, находящегося в объеме 20 ограничительного сосуда 5, с жидким азо- 45 том. Воздух, отдавая энергию жидкому азоту (через металлическую фольгу), сжижается, а жидкий азот испаряется и его газы выходят через заливной газоотводный патрубок 2 . Я

Сжиженный воздух под цействием си, лы тяжести стекает в наружный цилиндр

10 выходного патрубка 4 через выходное отверстие 15 внутреннего.цилиндра

9 с внутренней конденсирующей поверхности 1 8 и по наружной поверхности внутреннего цилиндра 9 стекает с наруж. ной конденсирующей поверхности 19.

На место сжиженного воздуха эа счет

27 4 возникающего разрежения в объем 20 поступают новые порции воздуха через вход 21 сорбционно-фильтрующей насадки 6.

Сочетание сжижения воздуха в том же составе с непрерывным удалением конденсата с конденсирующих поверхностей 18 и 19 через выходное отверстие

16 обеспечивается конструкцией выход- ного патрубка 4. Вложенные друг в друга соосно двухслойные цилиндры, охлажда» емые жидким азотом, заливаемым в полости 11 и 12, позволяют проводить сбор конденсата одновременно с внутренней 1.8 и наружной 19 конденсирующих поверхностей без выпаривания сжиженного воздуха за счет теплообмена с ограничительным сосудом 5. Диаметр выходного профилированного отверстия 16 наружного цилиндра 1 0 подобран так, что вытекающий жидкий воздух закрывает отверстие 16 для выхода газообразного охлажденного воздуха, обогащенного азотом, обеспечивая тем самым сжижение воздуха в том же составе основных ком» понент.

Профилированное отверстие не может быть слишком большим из за нарушения в этом случае условия сжижения воздуха в том же составе в виду утечки через него охлажденного воздуха, обогащенного азотом, не может быть и слишком маленьким из-юа засорения в этом случае кристаллами льда и углекислотой.

Диаметр профилированного отверстия

16 подбирается опытным путем и его размеры зависят or сил поверхностного натяжения, от скорости» конденсации и от высоты столба жидкости воздуха нац выходным сечением отверстия 16. При любой заданной скорости конденсации и выбранной высоты цилиндра 10 всегда можно легко и быстро подобрать необ- ходимый диаметр выходного отверстия

16, обеспечивая условия непрерывного пробоотбора и сжижения воздуха в том же составе.

Длина наружного цилиндра 10 выхоцного патрубка 4 зависит от максимального возможного сопротивления потоку входящего воздуха со стороны фильтров сорбционно-фильтрующей насадки 6.

Через выходное отверстие 16 сжиженный воздух попадает в приемную емкость 17, помещенную в термос 8 с жидким азотом. Уже в самой приемной емкости 7 или же по пути в нее or выходного отверстия 16 сжиженный воздух

732727 может быть подвергнут выпариванию в целях повышения концентрации примесей в жидкой пробе.

Сжиженный воздух может являться накопительным элементом для любых примесей, кроме неконденсируемых, при данной температуре газообразных фракций.

При регулировке скорости пробоотоора изменяют уровень жидкого азота, омывающего поверхности 8 и 19, тем самым меняют площадь конденсации на

-этих поверхностях и благодаря этому собирают в приемную емкость 7 различное количество конденсата за единицу времени.

В процессе пробоотбора конденсирующие поверхности 18 и 19 покрываются кристаллами льда и углекислоты, что приводит к резкому сокращению скорости конденсации в начале пробоотбора.

Одновременно с ростом кристаллов происходит их смыв потоками жидкого воздуха, поэтому падение скорости конденсации замедляется и стабилизируется на минимальном уровне (около

5 2.

0,04 см /мин.см ).

Для стабилизации скорости конденса ции на максимальном уровне кристаллы льда и углекислоты удаляются с конденсирующих поверхностей 18 и 19, нап . ример, механическим путем при помощи щеток. Система очистки на чертеже не указана.

Защитный кожух 22 термоса 8 с жид» ким азотом плотно прилегает к нижней части ограничительного сосуда 5 своей верхней частью. Отверстие 23 служит для отвода испаряющегося иэ термоса

8 жидкого азота, создающего азотную атмосферу в объеме 24, исключающую конденсацию воздуха в емкости 7. Крепление защитного кожуха 22 с термосом 8 и приемной емкостью 7 предусматривает его легкую замену. В целях умень. шения поверхности теплообмена жидкого азота приемная емкость 7 до начала пробоотбора плавает на поверхности жид» кого азота, а по мере накопления в ней сжиженного воздуха начинает погружаться по направляющим 25, поднимая уро» вень испаряющегося жидкого азота. Тем самым исключается и выкипание сжиженного воздуха иэ приемнгй емкости по мере его накопления.

Вспомогательный патрубок 3 служит для ввода чувствительного элемента регулятора уровня жидкого азота.

Формула изобретения

1. Устройство для отбора проб воздуха с примесями, содержащее конденсирующий элемент с заливным газоотвоцным, вспомогательным и выходным патрубками, наружный ограничительный сосуд с сорбционно- фильтрующей насадкой на

t входе и приемную емкость, установленную в термосе с жидким азотом, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения высококонденсированной и

25 представительной пробы воздуха, обеспечения непрерывного пробоотбора с сохранением его постоянной скорости, конденсирующий элемент выполнен в виде двухслойного сосуда, а выходной патру3î бок, выполнен в виде двух двухслойных соосных цилиндров.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что выходное отверстие внутреннего двухслойного цилиндÇ5 ра расположено над выходным отверстием наружного двухслойного цилиндра.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что конденсирующий элемент выполнен из тонкой металличес

40 кой фопьги с высокой теплопроводностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технический сборник научных трудов ВЦ НИИОТ "Средства контроля сос45 тава воздушной производственной среды в СССР и эа рубежом . М., 1974.

2. Патент Франции М 2178554, кл. 9 01 N 1/00, 1973 (прототип).

732727

Фиг. /

Составитель Л. Горойнова

Редактор Л. Курасова Техред Н. Бабурка Корректор N. Шароши Заказ 1729/34 Тираж 1 019 Подписное

IIH KHAN Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?K 5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4