RU1908U1 - Устройство для газового контроля - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащее блок управления, газовую магистраль для транспортировки газа, установленный в газовой магистрали селективный преобразователь с отверстиями для забора и вывода газа, насос для прокачки газа, соединенный с блоком управления, систему дозирования и систему пневмоэлектрокоммутации, отличающееся тем, что система дозирования содержит соединенную с газовой магистралью камеру дозирования, снабженную соединенным с блоком управления датчиком давления, и запорный клапан, установленный на выходе газовой магистрали, при этом устройство дополнительно содержит соединенный с блоком управления и установленный в газовой магистрали неселективный преобразователь с отверстиями для забора и вывода газа, а также термодесорбер, содержащий соединенный с блоком управления нагревательный элемент и канал для забора продуктов термодесорбции, соединенный с отверстиями для забора газа преобразователей, причем система пневмоэлектрокоммутации выполнена с возможностью подсоединения к камере дозирования и блоку управления либо селективного преобразователя, либо неселективного преобразователя.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что селективный преобразователь помещен в камеру, снабженную датчиком температуры и нагревателем, соединенным с блоком управления.

Description

Изобретение относится к устройствам для контроля наличия вредных веществ в воздухе, промышленных выбросах, а также на различных поверхностях и грунте, и может быть использовано в экологии; профессиональной гигиене, гражданской обороне.

В настоящее время разработано множество приборов для контроля химических загрязнений окружающей среды, работа которых основана на различных физико-химических принципах.

Оперативный контроль загрязненрш может быть осуществлен с помощью приборов неспецифического контроля (газосигнализаторов) , которые укомплектованы неселективными преобразователями, чувствительными к присутстврда примесей в контролируемом воздухе. Такие приборы предназначены для обнаружения вредных веществ , а при известном характере загрязнений - для определения концентрации вредных компонентов.

Например, известен портатршный анализатор фирмы Livingston Hire, Великобритания /1/.

Прибор представляет собой фотоионизационный детектор и содержит ионизационную камеру, в которую направляют анализируемый газ, ультрафиолетовую лампу, средство для индикации тока фотоионизации. Прибор предназначен для определения наличия в воздухе остаточных испарений различных растворителей, а также для обнаружения паров бензола и винилхлорида. О наличрш и концентрации указанных веществ судят по величине тока ионизации.

Однако, ук:азанный прибор является прибором неспецифического контроля (фотоионизационный детектор неселективен) и поэтому не может применяться в случаях, когда характер загрязнений неизвестен и требуется определить вид вредного вещества.

Для качественного и количественного анализа содержшцгхся в воздухе примесей используют приборы специфического контроля (газоопределители), укомплектованные селективными преобразователями, чувствительными Р: определеришм химическим веществам.

.Я-0

У

Например, известен прибор /2/, который обеспечивает возможность количественного измерения с высокой степенью чувствительности газохроматогрзфически разделенных веществ на основе фотоионизации.

Однако, наличие газохроматографического преобразователя усложняет процедуру контроля, требует стационарной установки прибора, а также увеличивает его стоимость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является прибор для контроля содержащихся в воздухе вредных веществ, выбранный авторалли за прототип /3/.

Устройство содержит селективный колориметрический преобразователь - индикаторную трубп:у, через которую с помощью сильфонного насоса прокачивают пробу анализируемого воздуха, систему транспортировки воздуха, систему дозирования пробы, блок управления. Принцип действия прибора основан на изменении окраски наполнителя индикаторной трубки при наличии в воздухе вредного вещества, к которому чувствителен наполнитель.

Вид загрязнений определяют путем последовательной установки индикаторных трубок с различными наполнителями, при этом о концентрации вещества судят по длине окрашенного слоя и интенсивности окраски. Дозирование пробы осуществляют в приборе путем задания с помощью блока управления необходимого количества циклов разряжения и с.жатия сильфона.

Однако, данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями. Прибор предназначен только для специфического контроля и не позволяет осуществить оперативный неспецифический контроль з.агрязнений. Наличие сильфонного насоса позволяет реализовать только периодический режим забора проб воздуха и, соответственно, использовать индикаторные трубк, откалиброванные на циклическое прокачивание контролируемого воздуха. Кроме того, прибор не позволяет осуществить контроль загрязнений поверхностей предметов -и грунта.

Предлагаемое устройство решает задачу расширения функциональных возможностей путем обеспечения специфического и неспецифического контроля анализируемого воздуха , а продуктов

О

термодесорбции контролируемых поверхностей предметов и грунта.

Поставленная задача решается тем, что устройство содержит блок упраЁдения, газовую магистраль для транспортировки анализируемого газа, установленный в газовой магистрали селективный преобразователь с отверстиями для забора и вывода газа, насос для прокачивания газа, соединенный с блоком управления, систему дозирования, систему пневмозлектрокоммутации, причем система дозирования содержит соединенную с газовой магистралью камеру дозирования, снабженную датчиком давления, соединенным с блоком управления, и запорный клапан, установленный на выходе газовой магистрали, при этом устройство дополнительно содержит соединенный с блоком управления и установленный в газовой магистрали

неселективный преобразователь с отверстиями для и вывода газа, а также термодесорбер, содержащий соединенный с блоком управления нагревательный элемент и канал для забора продуктов термодесорбции, соединенный с отверстиями для забора газа преобразователей, а система пневмоэлектрокоммутации выполнена с возможностью подсоединения к ь амере дозирования и блоку управления либо селективного преобразователя, либо неселективного преобразователя.

Кроме того, селективный преобразователь помещен в камеру, снабженную датчиком температуры и нагревателем, соединенными с блоком управления.

Новым в предлагаемом устройстве является то, что система дозирования содержит соединенную с газовой магистралью камеру дозирования, снабженную датчиком давления,соединенным с блоком управления, и запорный клапан, установленный на выходе газовой магистрали; устройство дополнительно содержит неселективный преобразователь с отверстиями для забора и вывода газа, установленный в газовой магистрали и соединенный с блоком управления, а также термодесорбер, содержащий соединенный с блоком управления нагревательный элемент и канал для забора продуктов термодесорбции,, соединенный с отверстиями для забора газа преобразователей; система пневмоэлектрогюммутации выполнена с БОЗ- можностью подсоединения к камере дозирования и блоку управления либо селективного преобразователя, либо неселектиБНОго преобразователя .

Новым.Е устройстве также является то, что селективный преобразователь помещен в камеру, снабженную датчиком температуры и нагревателем, соединенными с блоком управления.

Над.ичие в устройстве селективного преобразователя обеспечивает возможность осуществления качественного анализа исследуемого газа, а наличие неселективного преобразователя обеспечивает возможность оперативного неспецифического контроля газа. .

Наличие насоса, газовой магистрали, установка в газовой магистрали преобразователей с отверстиями для забора и вывода газа обеспечивают прокачку анализируемого газа через преобразователи для обеспечения протекания физико-химических процессов, положенных в основу работы преобразователей активного типа.

Наличие системы дозирования обеспечивает дозированную прокачку необходимого для анализа объема газа. Выполнение системы дозирования в виде установленной в газовой магистрали камеры дозирования, снабженной датчиком давления, соединенным с блоком управления, и запорного клапана, установленного на выходе газовой магистрали, обеспечивает как периодический режим прокачки заданных порций газа, так и непрерывный режим прокачки требуемого объема газа, что позволяет использовать преобразователи, предназначенные для работы в циклическом режиме прокачивания анализируемого газа, а также преобразователи, работающие в непрерывном режиме прокачивания.

Наличие термодесорбера, снабженного нагревательным элементом, соединенным с блоком управления, а чакже каналом для забора продуктов термодесорбции, и подсоединение указанного канала к отверстиям для забора газа, имеющимся в преобразователях, обеспечивают специфический и неспецифический анализ образующ1 хся в результате нагрева паров вредных компонентов, имеющихся на поверхности предметов или грунте.

a также режимов и параметров прокачивания анализируемого газа.

Выполнение системы пневмозлектрокоммутации с ВОБМОЖНОСТЬЮ подсоединения к блоку управления и каглере дозирования либо селективного преобразователя, либо неселективного преобразователя обеспечивает осуществление необходимого вида контроля в любой последовательности.

Помещение селективного преобразователя в камеру, содержащую нагреватель и датчик температуры, соединенные с блоком управления, обеспечивает термостатирование селективного преобразователя, работа которого в значительной степени определяется температурньйли условиями окружающей среды.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит селективный преобразователь 1 , установленный в газовой магистрали 2 для транспортировки анализируемого газа. Преобразователь 1 имеет отверстие 3 для забора газа и отверстие4 для вывода газа. В качестве преобразователя 1 использована индикаторная трубка. В качестве преобразователя 1 могут быть использованы другие виды преобразователей, например, индикаторная бумага, реактивы, порошки. Газовая магистраль S соединена с газовой магистралью 5 при подсоединении разъема 6 к разъему 7. В газовой магистрали 5 установлена камера 8 дозирования, соединенная с насосом 9. Камера 8 снабжена датчиком 10 давления. На выходе газовой магистрали 5 ycTanoBvSeH запорный клапан 11. Выход датчика 10 соединен с блоком 12 управления. Выход блока 12 управления соединен с насосом 9.

Устройство также содержит неселективный преобразователь 13, установленный в газовой магистрали 14 для транспортировки газа. Преобразователь 14 имеет отверстие 15 для забора газа и отверстие 16 для вывода газа. В качестве преобразователя 13 использован фотоионизационный преобразователь. Преобразователь 13 соединен с блоком 12 управления, а газовая магистраль 14 соединена с газовой магистралью 5 при подсоединении разъема 1 к разъему 7.

S tos:- - a,iS.x| ja управления при подсоединении разъема 6 или разъема 1 к разъему 7, а также имеется канал 20 для забора продуктов термодесорбции, которыйСоединен с отверстиями 3 и 15.Преобразователь 1 помещен в камеру 21 внутри которой установлен датчик 22 температуры и нагреватель 23, которые соединены с блоком 12 управления при подсоединении разъема 6 к разъему 7.

Устройство работает следующм образом.

Для осуществления оперативного контроля наличия вреднЕ х веществ в воздухе контролируемой зоны подсоединяют разъем 17 к разъему 7. Включают питание устройства (на схеме не показано). Питание устройства может быть осуществлено как от сети при стационарной работе в лабораторных и промышленных помещениях, так и от аккумуляторных батарей или бортовой сети автомашины при автономной работе в полевых условиях.

С помощью блока 12 управления оператор задает режрш прокачки анализируемого газа и параметры дозирования.

В периодическом режиме оператор задает #1ороговые значения давления в камере 8 дозирования таким образом, чтобы за один цин:л прокачать заданную порцию газа, а тшсже количество циклов.; обеспечивающих прокачивание необходимого для анализа объема газа. После этого по команде блока 12 управления включается насос 9, при этом открывается запорный клапан 11, и производится откачка газовой среды (воздуха) из камеры 8. Давление в камере 8 измеряется датчиком 10 давления, и сигнал, соответствующий измеряемому давлению поступает в блок 12 управления.- При достиженй 1 заданного нижнего порога давления блок 12 управления выключает насос 9 при этом запорный Pwianan 11 закрывается. Анализируемый газ начинает поступать через отверстие 15 в преобразователь 13, выходит из него через отверстие 16 и транспортируется по газовым магистралям 14 и 15. Газ заполняет камеру 8, давление в камере 8 повьш1ается, и при достижении верхнего заданного порога давления по команде блока 12 управления выг тачается насос 9, клад.зл 11 открывается, и начинается новый цикл прокачивания.

S -bQjL - la

- 8 В непрерывном режиме оператор перед началом прокачивания задает с помощью блока 12 управления требуемый объем газа. Осуществляется один цикл прокачивания аналогичным образом, как в периодическом режиме. В этомцикле блок 12 управления фиксирует время достижения верхнего и нрШнего порогов давления в кшлере 8 и на основании анализа этих данных задает время непрерывной работы насоса 9.для прокачивания необходимого объема газа. Далее осуществляется прокачивание анализргруемого газа в течение заданного времени. Клапан 11 в непрерывном режиме прокачивания остается открытым. Блок 12 управления с помощью сигналов от датчика 10 давления управляет расходом насоса 9.

Работа .фотоионизационного преобразователя 13 может осуществляться как в непрерывном, так и в периодическом режиме прокачивания газа. Однако, так как для определения наличия вредных компонентов в газе с помощью фотоионизационного преобразователя не требуется высокая точность дозирования расхода прокачиваемого газа, целесообразно, каь;: более экономичный при оперативном контроле задавать циклический реш-гм прокачивания..

Фотоионизационный, преобразователь 13 содержит ионизационную камеру, в которой рас положены источник УФ излучения и электроды (на схеме не показаны). Источник УФ излучения обеспечивает ионизац1тю находящихся в анализируемой атмосфере примесей, при этом молекулы воздуха не ионизируются,, так как их энергия ионизации выше, чем энергия ионизации молекул примесей. При наличии в воздухе примесей между электродами возникает ток фоторюнизации, при этом преобразователь 13 выдает в блок 12 управления сигнал, который выводится на индикацию (звуковую, световую, визуальную). Так к:.ак ток фотоионизации является характеристическим для конкретного вещества, то при наличии информации о характерезагрязнения, возможно откалибровать устройство по концентрации контролируемого вещества. Устройство может быть также откалибровано по градиенту концентрации, то есть измерять изменение концентрации примесей относительно фонового уровня. Это. обеспечивает возможность определения мест утечки вредных веществ в контролируемых .При известном типе вещества на индикаторном табло будет представлена его концентрация, а при неизвестном - общая величина фона.

Для осуществления оперативного контроля наличия загрязнений на поверхностях предметов и грунте по к:оманде блока 12 управления вгшочается нагревательный элемент 19 термодесорбера 18. Наружную поверхность элемента 19 оператор подносит к исследуемой поверхности или к контейнеру, в котором помещена проба исследуемого вещества или грунта. Имеюш Геся на анализируемых поверхностях загрязнения испаряются, и образующиеся продукты термодесорбции поступают в к:анал 20 , соединенный с отверстием. 15 для забора атмосферного воздуха преобразователя 13. Контроль образующейся газовой смеси осуществляют аналогичным образом, как и контроль окружающей атмосферы, описанный выше.

При осуществлении данного вида контроля в случае, когда устройство откалибровано относительно фонового уровня, возможно, например, выявить пригодный для использования фура, сено и другрте продукты, расположенные в зоне сильного атмосферного загрязнения, превышающего уровень ЩК.

Для определения вида обнаруженных вредных веществ проводят их качественный анализ. Для этого выгшочают питание устройства, отсоединяют разъем 17 от разъема 7 и подсоединяют к последнему разъем 6. Предварительно в г амеру 21 устанавливают преобразователь 1, в качестве которого используют индикаторную трубку. Включают питание устройства. С поио1ЩзЮ блока 12 управления оператор задает режим прокачивания и паршетры дозирования в соответствии с видом используемой индикаторной трубк -. По команде блока 12 управления включается насос 9, и осуществляется прокачка газа аналогичным образом, как при оперативном контроле, описанном выше. Газ поступает в отверстие 3, выходит из отверстия 4 и транспортируется по магистралям 2 и 5. При наличии в прокачиваемой пробе газа вредного компонента,, на который реагирует наполнитель индикаторной трубки, окраска наполнителя изменяется. Контроль газа осуществляют визуайьно, наблюдая изменение окраски индикаторной трубки, при этом о концентрации выяв.ленного вещества судят по длине окрш1енного слоя и интенсивноеТИ окраски; используя соответствующие цветные эталоны. Устанавливая последовательно в 21 различные индикаторные трубки, осуществляют качественный и количественный анализ исследуемой атмосферы.

Качественный анализ поверхностей предметов или грунта осуществляют с помощью термодесорбера 18. Для этого по команде с блока 12 управления включается нагревательный элемент 19. Образующиеся пары загрязнений через канал 20 поступают через отверстие 3 в преобразователь 1. Анализ продуктов термодесорбции с помощью индикаторной трубки осуществляют аналогичным образом, как описаннуй выше анализ атмосферного загрязнения.

Камера 21 содержит датчик 22 температуры, который выдает в блок 12 управления сигнал, соответствующ1ш температуре в камере 21. При, достижении нижнего порогового значения температуры по команде с блока 12 управления включается нагреватель ЕЗ, который подогревает преобразователь 1. Таким образом осуществляется термостатирование преобразователя 1, что обеспечивает расширение температурных пределов работы устройства при использовании индикаторных трубок с более узкргм дршпазоном допустимых рабоч -к температур.Последовательность осуществляемых видов контроля с помощью предлагаемого устройства ( оперативный контроль наличия загрязнений, качественный анализ, контроль атмосферы, контроль поверхностей предметов) может быть выбрана любой в зависимости от условий конкретного исследования.

Т.аким образом, конструкция устройства значительно расширяет его функциональные возможности, таь: как позволяет осуществить как оперативный неспецифический контроль, не тpeбyюш й расходных материалов ( с помощью фотоионизационного преобразователя) , так и специфический контроль (с помощью колориметрического преобразователя), благодаря чему удается быстро локализовать загрязненную зону и точно определить характер загрязнений окружающей атмосферы и поверхностей предметов и грунта.

q,- OtlLC t реф. 10.84 ..53 2.Герм-ания, Щ, А N300208, публ. 27.05.92 3.ФРГ,,N 3821831, G01 N 31/22, - 10 001N S1/33, 27/6S, 30/64, 35/00, публ. 04.01.90

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащее блок управления, газовую магистраль для транспортировки газа, установленный в газовой магистрали селективный преобразователь с отверстиями для забора и вывода газа, насос для прокачки газа, соединенный с блоком управления, систему дозирования и систему пневмоэлектрокоммутации, отличающееся тем, что система дозирования содержит соединенную с газовой магистралью камеру дозирования, снабженную соединенным с блоком управления датчиком давления, и запорный клапан, установленный на выходе газовой магистрали, при этом устройство дополнительно содержит соединенный с блоком управления и установленный в газовой магистрали неселективный преобразователь с отверстиями для забора и вывода газа, а также термодесорбер, содержащий соединенный с блоком управления нагревательный элемент и канал для забора продуктов термодесорбции, соединенный с отверстиями для забора газа преобразователей, причем система пневмоэлектрокоммутации выполнена с возможностью подсоединения к камере дозирования и блоку управления либо селективного преобразователя, либо неселективного преобразователя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что селективный преобразователь помещен в камеру, снабженную датчиком температуры и нагревателем, соединенным с блоком управления.