SU1278661A1

SU1278661A1 - Device for automatic sampling of gas

Info

Publication number: SU1278661A1
Application number: SU853949484A
Authority: SU
Inventors: Руслан Петрович Клюев; Борис Исаакович Шейтельман; Зиновий Павлович Марушко
Original assignee: Государственное Специальное Конструкторское Бюро Теплофизического Приборостроения
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1986-12-23

Abstract

Изобретение относитс к устройству дл автоматического отбора проб газа, может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства , занимающих с охраной окру жающей среды, и позвол ет Упростить отбор проб в труднодоступных местах, в частности на различных высотных уровн х. Устройство содержит цилиндрический корпус 1 (К) с размещенным в нем фильтруюпщм элементом, закрепленным в торцовой стенке поршн 5. К 1 имеет съемную крышку 2 и клапан 3 автоматического сброса давлени . Польш шток 7 одним концом св зан с полостью поршн 5, а другим - гибким шлангом 8 через переключающий клапан 9 с линией всасывани злектроаспиратора 10. На линии нагнетани установлен переключающий клапан 11 и регул тор давлени 4. Лини нагнетани О ifi подключена к нижней части К 1 и через байпасную линию, на которой ус (О тановлен переключаюш;ий клапан 12, к линии всасывани . На штоке 7 .расположены сигнализаторы 15 и 16, св занные с блоком 13 управлени , по сигналам которого осуществл етс последовательность операций по отбору пробы. 2 ил. ю ч 00The invention relates to a device for the automatic sampling of gas, can be used in various sectors of the national economy occupying with environmental protection, and allows Simplify sampling in hard-to-reach places, in particular at different altitudes. The device comprises a cylindrical body 1 (K) with a filter element disposed therein fixed in the end wall of the piston 5. The 1 has a removable cover 2 and an automatic pressure relief valve 3. In Poland, the rod 7 is connected at one end with the cavity of the piston 5, and the other end with a flexible hose 8 through a switching valve 9 to the suction line of the electrospirator 10. A switching valve 11 and a pressure regulator 4 are installed on the discharge line. 1 and through the bypass line on which the mustache (the switch is switched; its valve 12 is to the suction line. On the rod 7 there are alarm indicators 15 and 16 connected to the control unit 13, the signals of which carry out the sequence of sampling operations. 2 figure, h 0 0

Description

Изобретение относитс к устройст- вам дл непрерывного отбора проб газов , а именно дл дистанционного отбора проб воздуха из атмосферы с целью их дальнейшего анализа, и может быть использовано в област х народного хоз йства, занимаюи1ихс охраной окружающей среды.The invention relates to devices for continuous sampling of gases, namely, for remote sampling of air from the atmosphere for the purpose of their further analysis, and can be used in areas of the national economy occupied with the protection of the environment.

Целью изобретени вл етс упрощение отбора проб в труднодоступных местах, в частности на различных высотных уровн х.The aim of the invention is to simplify sampling in hard-to-reach places, in particular at various altitudes.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл автоматического отбора пробы газа; на фиг. 2 - блок управлени , вариант.FIG. 1 is a block diagram of an automatic gas sampling device; in fig. 2 - control unit, option.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 (входного патрубка ) со съемной крьшкой 2 и клапаном 3 автоматического сброса давлени , регул тора 4 давлени , полого поршн 5 с лабиринтным уплотнением. Поршень 5 выполн ет функцию держател фильтра 6. Полый шток-7 св зан одним концом с полостью поршн 5, а другим - при помощи гибкого шланга 8 через переключающий клапан 9 (трехпозици- онный вентиль) с линией всасывани электроаспиратора, 10 (насоса с дви- гателем. В линии нагнетани насоса утсановлен переключающий клапан 11 (двухпозиционный вентиль) и регул тор 4 давлени . Лини нагнетани подключена к цилиндрическому корпусу 1 в нижней части и соединена байпас- ,ной линией, в которой установлен переключающий клапан 12 (электромагнитный ), с линией всасывани . Устройство работает по сигналам блока 13 управлени последовательностью операций отбора. На крышке 2 имеетс сальниковое уплотнение 14 дл герметизации внутреннего объема цилиндрического корпуса 1, по штоку 7, на котором расположены сигнализаторы 15 и 16 (микропереключатели), электрически св занные с блоком 13 управлени .The device consists of a cylindrical body 1 (inlet) with a removable cap 2 and an automatic pressure relief valve 3, a pressure regulator 4, a hollow piston 5 with a labyrinth seal. The piston 5 performs the function of the filter holder 6. The hollow rod-7 is connected at one end with the piston cavity 5, and the other with the help of a flexible hose 8 through a switching valve 9 (three-position valve) to the suction line of the electric aspirator, 10 (pump with - gatem. In the discharge line of the pump, the switching valve 11 (two-way valve) and the pressure regulator 4 are installed. The discharge line is connected to the cylindrical body 1 in the lower part and is connected to the bypass line, in which the switching valve 12 is installed (electromagnetic), line suction. The device operates according to the signals of the selection control unit 13. The lid 2 has a gland seal 14 for sealing the internal volume of the cylindrical body 1 along the stem 7, on which the signaling devices 15 and 16 (microswitches) are electrically connected to the control unit 13 .

Блок 13 управлени может быть про извольнь1м, смонтированным из стандартных средств автоматики, реализующих логическую последовательность работы устройства в целом. Одним из вариантов реализации блока управлени может быть функциональна схема (фиг.2), котора содержит узел 17 питани элементов , схему 18 выдержек времени, непосредственную схему 19 управлени (логику приемных сигналовThe control unit 13 can be arbitrarily assembled from standard automation tools that implement the logical sequence of operation of the device as a whole. One of the options for implementing a control unit may be a functional circuit (FIG. 2), which contains an element power supply unit 17, a time delay circuit 18, a direct control circuit 19 (the logic of the receiving signals

1278661112786611

от микровыключат глей) и коммутатбр 20 выходных управл юШ1их сигналов.from microswitch gley) and switch 20 output control signals.

Настройка регул тора 4 давлени проводитс так, чтобы избыточное 5 РИ,Б давление, образукйдеес во внутренней полости цилиндра 1 между поршнем 5 и крьш1кой 2, удовлетвор ло условиюThe adjustment of the pressure regulator 4 is carried out so that the excess pressure 5 RI, B pressure, formed in the internal cavity of the cylinder 1 between the piston 5 and the cylinder 2, satisfies the condition

РИ,Ь (SnRI, b (Sn

-s,.)-s ,.)

1. + Р... + Р,1. + P ... + P,

илsilt

РП RP

РыК,Roar

гдеWhere

SpHSph

соответственно площади поперечного сечени поршн 5 и штока 7.respectively, the cross-sectional area of the piston 5 and the rod 7.

Р. R.

- Р,- R,

где Рwhere r

вЬ1Хv1x

атat

ичБ вых аг 7 давление на выходе из электроаспиратора 10; атмосферное давление;ICB output AG 7 pressure at the outlet of the electric aspirator 10; Atmosphere pressure;

KU и к,KU and K,

соответственно веса поршн 5, штока 7 и шланга 8. коэффициенты трени соответственно поршн 5 о стенку корпуса 1 и штока 7 в уплотнении 14.respectively, the weight of the piston 5, the rod 7 and the hose 8. the coefficients of friction, respectively, of the piston 5 against the wall of the housing 1 and the rod 7 in the seal 14.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Из блока 13 управлени поступает команда на включение электроаспиратора 10, на открывание пропускного канала трехпозиционного клапана 9, св занного с атмосферой, на открывание пропускаемого канала клапана t1, св занного с регуо1 тором 4 давлени .The control unit 13 receives a command to turn on the electric aspirator 10, to open the throughput channel of the three-position valve 9 connected to the atmosphere, to open the bypass channel of the valve t1 connected to the pressure regulator 4.

Воздух, отсасьгааемый электроаспиратором 10, через пропускной канал, св занный с атмосферой, клапаны 9, через пропускной канал клапана 11, св занный с регул тором 4 давлени , попадает во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 1.The air exhausted by the electric aspirator 10 through the passage channel connected to the atmosphere, the valves 9, through the passage channel of the valve 11 connected to the pressure regulator 4, enters the internal cavity of the cylindrical housing 1.

Под действием избыточного давлени , полученного на выходе из электроаспиратора 10, по линии нагнетани поршень 5 с фильтром 6 начинает перемещатьс относительно продольной оси в цилиндрическом корпусе 1.Under the action of an overpressure obtained at the outlet of the electroaspirator 10, along the discharge line, the piston 5 with the filter 6 begins to move relative to the longitudinal axis in the cylindrical body 1.

Лабиринтное уплотнение на поршне 5 и сальниковое уплотнение 14 герметизируют внутренний объем корпуса 1. В крайнем верхнем положении поршн срабатывает сигнализатор 15, сигнал от которого поступает в блок 13 управлени , который )з свою очередь пе- реключает клапан 9, отключает от атмосферы и подсоедин ет электроаспиратор 10 к шлангу 8, начинаетс отбор пробы - прокачка воздуха через фильтр 6, польм шток 7, шланг 8,клапан 9 (образует линию всасывани ), электроаспиратор 10, клапан 11 и регул тор 4 давлени во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 1.The labyrinth seal on the piston 5 and the gland seal 14 seal the internal volume of the housing 1. In the extreme upper position of the piston, the alarm 15 is activated, the signal from which goes to the control unit 13, which in turn switches the valve 9, disconnects from the atmosphere and connects electric aspirator 10 to hose 8, sampling begins — air is pumped through filter 6, poln rod 7, hose 8, valve 9 (forms a suction line), electro aspirator 10, valve 11 and pressure regulator 4 into the internal cavity of a cylindrical body 1.

После определенной вьщержки времени , задаваемой элементом блока 13 управлени , клапан 9 перекрьгоает шланг 8, клапан 11 переключаетс на св зь с атмосферой, а электромагнитный клапан 12 открьшает канал байпасAfter a certain amount of time specified by the element of the control unit 13, the valve 9 intersects the hose 8, the valve 11 switches over to communication with the atmosphere, and the electromagnetic valve 12 opens the bypass channel

ной линии. Насос электроаспиратора 10 продолжает работать.Noah line. The pump aspirator 10 continues to work.

После определенной выдержки времени дл извлечени фильтра 6 через блок 13 управлени поступает сигнал на закрьгеание клапана 9, переключение пропускного канала клапана 11 на пропускной канал этого же клапана св занный с атмосферой, и открывание электромагнитного клапана 12. Давление во внутренней полости корпуса 1 через клапан 12, байпасную линию и клапан 11 начинает выравниватьс до атмосферного. Поршень 5 с -фильтром 6 и шток 7 опускаютс в крайнее нижнее положение (на фиг. 1 показано крайнее верхнее положение), замыкают сигнализатор 16, который подает сигнал через блок 13 управлени на вы- ключе11ие двигател электроаспира- тора 10. Далее снимаетс быстросъем- на крьш1ка 2 и проводитс замена фильтра 6. Далее цикл отбора повтор етс сначала.After a certain time delay for removing the filter 6, the control unit 13 sends a signal to the valve 9 closing, switching the valve channel 11 to the channel of the same valve connected to the atmosphere, and opening the solenoid valve 12. Pressure in the internal cavity of the housing 1 through valve 12 , the bypass line and valve 11 begins to level off to atmospheric. The piston 5 with the filter 6 and the rod 7 are lowered to the lowest position (Fig. 1 shows the uppermost position), the alarm 16 closes, which sends a signal through the control unit 13 to the switch of the electric aspirator motor 10. Next, the quick release is removed filter 2 is carried out. Next, the selection cycle is repeated from the beginning.

Клапан 3 автоматического сброса давлени при возможном увеличении избыточного давлени внутри корпуса 1 снижает его до заданного уровн , что позвол ет конструктивно не увеличивать толщину стенок цилиндрического корпуса 1.The valve 3 of automatic pressure relief with a possible increase in overpressure inside the housing 1 reduces it to a predetermined level, which allows the structural thickness of the walls of the cylindrical housing 1 not to increase.

Таким образом, выполнение поршн полым с лабиринтным уплотнением позвол ет использовать его в качестве держател фильтра.Thus, making the piston hollow with a labyrinth seal allows it to be used as a filter holder.

При подборе определенных ;3начений избыто чного давлени и площадей по- перечного сечени поршн и штокаWhen selecting certain values of the excess pressure and cross-sectional areas of the piston and rod

786614786614

можно легко доставить фильтр на значительные рассто ни от места его зар дки причем расположение корпуса относительно уровн поверхности зем- 5 ли может быть произвольным.It is possible to easily deliver the filter to a considerable distance from the place where it is charged, and the case of the body relative to the level of the surface of the earth can be arbitrary.

Перемещение поршн с фильтром осуществл етс с помощью энергии избыточного давлени сжатого воздуха на выходе из электроаспиратора , ранее to котора в известных устройствах не использовалась и сбрасывалась в атмосферу .The movement of the piston with the filter is carried out using the energy of the overpressure of the compressed air at the outlet of the electric aspirator, which previously was not used in known devices and was discharged into the atmosphere.

Claims

The invention relates to devices for continuous sampling of gases, namely, for remote sampling of air from the atmosphere for the purpose of their further analysis, and can be used in areas of the national economy occupied with environmental protection. The aim of the invention is to simplify sampling in hard-to-reach places, in particular at various altitudes. FIG. 1 is a block diagram of an automatic gas sampling device; in fig. 2 - control unit, option. The device consists of a cylindrical body 1 (inlet) with a removable cap 2 and an automatic pressure relief valve 3, a pressure regulator 4, a hollow piston 5 with a labyrinth seal. The piston 5 performs the function of the filter holder 6. The hollow rod-7 is connected at one end with the cavity of the piston 5 and the other with a flexible hose 8 through a switching valve 9 (three-way valve) with the suction line of the electric aspirator, 10 (pump with motor. In line The pump has been fitted with a switching valve 11 (two-way valve) and a pressure regulator 4. The pressure line is connected to the cylindrical housing 1 in the lower part and is connected to the bypass by a liquid line in which the switching valve 12 (electromagnetic) is installed, with a line in The device operates according to the signals of the selection control unit 13. On the cover 2 there is a wax seal 14 for sealing the internal volume of the cylindrical body 1 along the rod 7, on which the analyzers 15 and 16 are located (microswitches) electrically connected to the control unit 13 The control unit 13 can be arbitrarily assembled from standard automation tools that implement the logical sequence of operation of the device as a whole. One of the options for implementing a control unit may be a functional circuit (FIG. 2), which contains an element power supply unit 17, a time delay circuit 18, a direct control circuit 19 (logic of receiving signals 611 from microglomeswitch), and a switch 20 of output control signals. Adjusting the pressure regulator 4 is carried out so that the excess RI, B pressure, formed in the inner cavity of cylinder 1 between the piston 5 and the cylinder 2, satisfies the condition -s ,.) RI, L (Sn 1. + P ... + P , respectively, the cross-sectional area of the piston 5 and the rod 7. IChB output ar 7 pressure at the outlet of the electric aspirator 10; atmospheric pressure; respectively, the weight of the piston 5, the rod 7 and the hose 8. KU and k, friction coefficients, respectively, the piston 5 about the wall of the housing 1 and rod 7 in the seal 14. The device works as follows. From the control unit 13 the post instructs to turn on the electric aspirator 10, to open the throughput channel of the three-position valve 9 connected to the atmosphere, to open the throughput channel of the valve t1 connected to the pressure regulator 4. Air exhausted by the electric aspirator 10 through the throughput channel connected to the atmosphere valves 9, through the channel of valve 11, connected to pressure regulator 4, enter the internal cavity of cylindrical body 1. Under the action of excess pressure obtained at the outlet of electrospirator 10, along the line n The piston 5 with the filter 6 starts to move relative to the longitudinal axis in the cylindrical housing 1. The labyrinth seal on the piston 5 and the stuffing box 14 seal the internal volume of the housing 1. In the extreme upper position of the piston, the alarm 15 activates, the signal from which goes to the control unit 13, which ) in turn, switches valve 9, disconnects from the atmosphere and connects electro-aspirator 10 to hose 8, sampling begins - air is pumped through filter 6, polm rod 7, hose 8, valve 9 (forms a line electro-aspirator 10, valve 11 and pressure regulator 4 into the internal cavity of the cylindrical body 1. After a certain amount of time specified by the element of the control unit 13, the valve 9 intersects the hose 8, the valve 11 switches to communication with the atmosphere, and the solenoid valve 12 opens the bypass channel. The pump aspirator 10 continues to work. After a certain time delay for removing the filter 6, the control unit 13 sends a signal to the valve 9 closing, switching the valve channel 11 to the channel of the same valve connected to the atmosphere, and opening the solenoid valve 12. Pressure in the internal cavity of the housing 1 through valve 12 , the bypass line and valve 11 begins to level off to atmospheric. The piston 5 with the filter 6 and the rod 7 are lowered to the lowest position (Fig. 1 shows the uppermost position), the alarm 16 closes, which sends a signal through the control unit 13 to turn off the electric aspirator motor 10. Then the quick-release key 2 and the Filter 6 is being replaced. Next, the sampling cycle is repeated first. The valve 3 automatically relieves pressure with a possible increase in overpressure inside the housing 1 and reduces it to a predetermined level, which allows a constructive increase in the wall thickness of the cylindrical housing 1. Thus, making the piston hollow with a labyrinth seal allows it to be used as a filter holder. By selecting certain; overpressure values and cross-sectional areas of the piston and rod 6614, the filter can be easily delivered to a considerable distance from the point of its charge, with the housing position relative to the ground surface level being arbitrary. The movement of the piston with the filter is carried out using the energy of the overpressure of compressed air at the outlet of the electric aspirator, which was previously not used in known devices and was discharged into the atmosphere. Claims An automatic gas sampling device comprising a pump with an electric motor a filter element disposed in a cylindrical housing, switching valves, one of which is installed in the suction line and the other in the bypass line connecting the suction line to the injection line, and a control unit for a sequence of sampling operations, connected to the pump electric motor and to switching valves, in that, for the purpose of sampling in hard-to-reach places, the cylindrical body is made The device is equipped with a hollow piston installed in a cylindrical housing with a hollow piston with a hollow rod, located in the axial bore of the krppka and connected through the first switching valve with a suction line of the pump, lower and the upper positions of the piston, fixed on the rod and connected to the corresponding inputs of the control unit, by an additional switching valve and pressure regulator, installed in line on Netanya, which is connected with the cavity of the cylindrical body below the piston, wherein the locking member is sealed in the end wall of the piston, and the control inputs of the additional switching valve and pressure regulator are coupled with the control unit.

. 2