RU2023251C1

RU2023251C1 - Gas and aerosol sampler

Info

Publication number: RU2023251C1
Authority: RU
Inventors: С.А. Безуглый; С.Л. Капполь; Л.В. Костылева; В.С. Чупалов
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: remote sampling of gases and aerosols. SUBSTANCE: sampler has outlet pipe 7. One end of the pipe is mounted inside air-intake valve 4 above filtering element 5 by means of seal member 6; this end is provided with additional filtering member 8. The other end of pipe 7 is disposed from outside of air-intake branch 4 and bent at angle of 60-85 deg.. Aids for controlling sampling is made in form of electromagnetic valve 3. Locking cock 9 is mounted onto connecting pipe 2. EFFECT: improved precision. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике дистанционного отбора проб и может быть использовано при исследовании концентраций вредных примесей в атмосфере, в пожарном деле и других отраслях народного хозяйства. The invention relates to techniques for remote sampling and can be used in the study of concentrations of harmful impurities in the atmosphere, in fire and other sectors of the economy.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пробоотборник для газов и аэрозолей, содержащий камеру переменного объема с жесткими верхней и нижней стенками, шар-пилот, замковое устройство в качестве средства управления отбором, запорный и газозаборный штуцера, фильтр, вставленный в камеру переменного объема. The closest in technical essence and the achieved result is a sampler for gases and aerosols containing a variable volume chamber with rigid upper and lower walls, a pilot ball, a locking device as a sampling control device, a shut-off and gas intake fitting, a filter inserted into a variable-volume chamber .

Основным недостатком пробоотборника является невозможность его применения при изучении, например, динамики образования аэрозоля, так как имеет место осаждение аэрозоля на фильтр под действием силы тяжести, что ведет к получению завышенных результатов. Относительная погрешность определения концентрации, например, соединений калия в воздухе составляет 70%. The main disadvantage of the sampler is the impossibility of its use in studying, for example, the dynamics of aerosol formation, since aerosol is deposited on the filter under the influence of gravity, which leads to overestimated results. The relative error in determining the concentration of, for example, potassium compounds in the air is 70%.

Цель изобретения - повышение точности результатов по определению концентрации твердых веществ при дистанционном отборе проб. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the results of determining the concentration of solids during remote sampling.

Поставленная цель достигается тем, что в известном пробоотборнике для газов и аэрозолей, содержащем газоотборную емкость, сообщенную с ее полостью соединительную вертикальную трубку с установленными на ней средством управления отборов и воздухозаборным патрубком с фильтрующим элементом и запорный кран, согласно изобретению, пробоотборник снабжен входной трубкой, один конец которой установлен с помощью уплотнительного элемента внутри воздухозаборного патрубка под фильтрующим элементом, а другой - расположен снаружи воздухозаборного патрубка и изогнут под углом 60-85^о, причем средство управления отбором выполнено в виде электромагнитного клапана, а запорный кран установлен на соединительной трубке.This goal is achieved by the fact that in the known sampler for gases and aerosols containing a gas sampling vessel, a connecting vertical tube connected to its cavity with a sampling control means and an air intake pipe with a filter element installed on it and a stopcock, according to the invention, the sampler is equipped with an inlet pipe, one end of which is installed with a sealing element inside the air intake pipe under the filter element, and the other is located outside the air intake tube and bent at an angle ^of 60-85, wherein the selection control means is a solenoid valve, a stopcock mounted on the connecting pipe.

На чертеже представлен предлагаемый пробоотборник, который содержит газоотборную емкость 1, сообщенную с ее полостью соединительную вертикальную трубку 2. На трубке 2 установлены средство управления отбором в виде электромагнитного клапана 3 и воздухозаборный патрубок 4. Внутри патрубка 4 установлен фильтрующий элемент 5, выполненный в виде пористой перегородки. С помощью уплотняющего элемента 6 в патрубок 4 над фильтрующим элементом 5 один конец входной трубки 7 с дополнительным фильтрующим элементом 8, а другой конец трубки 7 расположен снаpужи патрубка 4 и изогнут под углом 60-85^оС.The drawing shows the proposed sampler, which contains a gas sampling tank 1, a vertical connecting pipe 2 connected to its cavity. Sampling control means in the form of an electromagnetic valve 3 and an air intake pipe 4 are installed on the pipe 2. A filtering element 5 made in the form of a porous filter is installed inside the pipe 4. partitions. Using the sealing element 6 in the pipe 4 above the filter element 5, one end of the inlet tube 7 with an additional filter element 8, and the other end of the tube 7 is located outside of the pipe 4 and bent at an angle of 60-85 ^about C.

Запорный экран 9 установлен на соединительной трубе 2. The locking screen 9 is mounted on the connecting pipe 2.

Подготовка пробоотборника к работе проводится следующим образом. Preparation of the sampler for work is as follows.

Газоотборная емкость 1 вакуумируется до необходимого остаточного давления, величина которого определяется объемом забираемой пробы газа или аэрозоля, затем запорный кран 9 закрывается. На соединительной трубе жестко закрепляется любым из доступных способов электромагнитный клапан. В фильтр 5 сверху с помощью уплотняющего элемента 6, например, резиновой пробки, вставляется трубка 7, изогнутая под углом 60-85 град 7, на конце которой закрепляется дополнительный элемент 8 фильтрующий, например, фильтр Петрянова. Затем отвакуумированная колба соединяется непосредственно с электромагнитным клапаном, кран 9 открывается. Расстояние, на котором может проводиться отбор проб газа или аэрозоля, определяется длиной проводов электромагнитного клапана, подсоединяющих его к электрической сети. The gas sampling tank 1 is evacuated to the required residual pressure, the value of which is determined by the volume of the sampled gas or aerosol, then the shut-off valve 9 closes. An electromagnetic valve is rigidly fixed to the connecting pipe by any of the available methods. In the filter 5 from above, using a sealing element 6, for example, a rubber stopper, a tube 7 is inserted, bent at an angle of 60-85 degrees 7, at the end of which an additional filter element 8, for example, a Petryanov filter, is fixed. Then the evacuated flask is connected directly to the solenoid valve, the valve 9 opens. The distance at which gas or aerosol samples can be taken is determined by the length of the wires of the solenoid valve connecting it to the electrical network.

Пробоотборник работает следующим образом. The sampler works as follows.

При срабатывании электромагнитного клапана 3 в течение определенного времени, которое зависит от сопротивления пористой перегородки 5 и вакуума в газоотборной емкости 1, в данный момент газ или аэрозоль с необходимой скоростью проходит по изогнутой трубке 7 через фильтрующий элемент 8, при этом твердые частицы улавливаются на нем, а газ проходит далее через электромагнитный клапан 3 в газоотборную емкость. По истечении времени отбора клапан 3 закрывается. После осуществления забора изогнутая трубка вместе с уплотняющим элементом вынимается из патрубка 4 с фильтрующим элементом 5, фильтрующий материал снимается, и его содержимое анализируется любым из доступных методов анализа, например массовым, объемным или физико-химическим. When the electromagnetic valve 3 is activated for a certain time, which depends on the resistance of the porous septum 5 and the vacuum in the gas sampling tank 1, at the moment the gas or aerosol passes with the necessary speed through the curved tube 7 through the filter element 8, while solid particles are trapped on it , and the gas passes further through the electromagnetic valve 3 into the gas sampling tank. After the sampling time, the valve 3 closes. After sampling, the bent tube together with the sealing element is removed from the pipe 4 with the filter element 5, the filter material is removed, and its contents are analyzed by any of the available analysis methods, for example mass, volumetric or physicochemical.

Примеры работы пробоотборника приведены в таблице. Examples of the sampler are shown in the table.

Предлагаемый пробоотборник использовали при изучении динамики образования огнетушащего аэрозоля соединений калия, обладающих высокой гигроскопичностью, с целью определения времени тушения очагов пожара с его помощью. Для этого в закрытом макете, в котором в течение определенного времени генерируется аэрозоль соединений калия, устанавливали несколько пробоотборников, электрические провода электромагнитных клапанов каждого пробоотборника выведены за пределы макета, а отбор проб осуществляется дистанционно через заданные промежутки времени. The proposed sampler was used to study the dynamics of the formation of a fire extinguishing aerosol of potassium compounds with high hygroscopicity, with the aim of determining the time to extinguish the fires using it. To do this, in a closed layout, in which an aerosol of potassium compounds is generated for a certain time, several samplers were installed, the electrical wires of the electromagnetic valves of each sampler were taken out of the layout, and sampling was carried out remotely at predetermined intervals.

По окончании отбора проб аэрозоля фильтр Петрянова помещали в колбу с определенным количеством дистиллированной воды и тщательно встряхивали для растворения соединений калия, осажденных на фильтре. Водный раствор анализировали методом атомно-абсорбционной спектроскопии. At the end of the aerosol sampling, the Petryanov filter was placed in a flask with a certain amount of distilled water and thoroughly shaken to dissolve the potassium compounds deposited on the filter. The aqueous solution was analyzed by atomic absorption spectroscopy.

Экспериментальными исследованиями установлено, что использование для отбора проб аэрозоля только вакуумированной колбы, соединенной с электромагнитными клапанами, приводит к существенному занижению результатов определения содержания аэрозоля соединений калия в воздухе, а, следовательно, к большой ошибке определения (опыт 1, табл.), за счет осаждения твердой фазы в канале электромагнитного клапана и далее по пути прохождения аэрозоля в вакуумированную колбу. При отборе проб, используя вакуумированную колбу, электромагнитный клапан и фильтр с пористой перегородкой, на которую уложен фильтрующий материал, происходит осаждение твердой фазы под действием силы тяжести в течение всего эксперимента, что ведет к получению искаженных результатов (опыт 2). Экспериментально также установлено, что при использовании трубки, изогнутой под углом более 85^о, происходит принудительный заброс аэрозоля в трубку, так как в процессе генерирования аэрозоля повышается давление в макете, что ведет к получению завышенных результатов по концентрации соединений калия (опыт 6). Применение же трубки, изогнутой под углом менее 60^о (опыт 7), приводит к занижению результатов по концентрации соединений калия вследствие осаждения твердой фазы на поверхности трубки из-за повышения сопротивления перемещению потока газа или аэрозоля внутри изогнутой трубки.Experimental studies have established that using only a vacuum flask connected to electromagnetic valves for sampling an aerosol leads to a significant underestimation of the results of determination of the aerosol content of potassium compounds in air, and, consequently, to a large error in determination (experiment 1, table), due to deposition of a solid phase in the channel of the electromagnetic valve and further along the path of the aerosol into the evacuated flask. When sampling using a vacuum flask, an electromagnetic valve and a filter with a porous septum on which the filter material is laid, the solid phase precipitates under the action of gravity throughout the experiment, which leads to distorted results (experiment 2). Also found experimentally that when using a tube bent at an angle ^of more than 85, aerosol is compulsorily cast into a tube, since in the process of the aerosol generation increases the pressure in the layout, which leads to the production of excessive concentrations of potassium results in compounds (experiment 6). Applying the same tube bent at an angle ^of less than 60 (experiment 7) results leads to an underestimation of the concentration of potassium compounds due to deposition of solids on the tube surface due to increase of resistance to gas flow or aerosol inside the curved tube.

Claims

Sampler for gases and aerosols, containing a gas sampling vessel, a connecting vertical pipe connected to its cavity with a sampling control means and an air intake pipe with a filter element and a stopcock, characterized in that, in order to improve the accuracy of the results for determining the concentration of solid particles during remote sampling, it is equipped with an inlet tube, one end of which is installed using a sealing element in the air intake pipe above the filter element and is equipped with n additional filter element, and the other is positioned outside of the air intake pipe and is bent at an angle of 60-85 ^o, wherein the selection control means is a solenoid valve, a stopcock mounted on the connecting pipe.