RU2652189C2

RU2652189C2 - Унифицированный парогенератор

Info

Publication number: RU2652189C2
Application number: RU2015109722A
Authority: RU
Inventors: Александер ПАРКЕР; Марсель ГОУЭРС; Джонатан АТКИНСОН; Джон ФИТЦДЖЕРАЛЬД
Original assignee: Смитс Детекшн-Уотфорд Лимитед
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2018-04-25
Also published as: US20150247786A1; RU2759817C2; KR102160461B1; CN104661755B; US20170322126A1; US9709470B2; PL2897731T3; CA2885713C; MX363117B; US10775283B2; CA2885713A1; JP2015529340A; EP2897731B1; CN104661755A; KR20150060833A; WO2014045067A1; JP6290218B2; RU2015109722A; US20190086304A1; IN2015DN02280A

Abstract

Изобретение относится к области спектрометрии. Парогенератор для устройства обнаружения содержит источник пара, присоединенный посредством проточного канала и предназначенный для подачи пара через средство блокировки к выпускному отверстию для подачи пара в устройство обнаружения. Средство блокировки содержит первый паропроницаемый канал и приемник. Первый паропроницаемый материал выполнен с возможностью препятствования диффузии пара от источника к выпускному отверстию и с обеспечением возможности принудительного перемещения пара от источника к выпускному отверстию. Приемник отделен от выпускного отверстия первым паропроницаемым каналом. Причем приемник содержит материал, выполненный с возможностью поглощения пара, и выполнен с возможностью перенаправления диффузии пара от выпускного отверстия. Указанный проточный канал содержит ответвление, которое соединяет источник пара с первым паропроницаемым каналом, и закрытое ответвление, содержащее указанный приемник. Парогенератор содержит испарительную камеру, выполненную с возможностью производства пара, и узел поглощения пара. Узел поглощения пара содержит первый паропроницаемый канал, имеющий выпускное отверстие, и по меньшей мере один второй паропроницаемый канал, который закрыт. Узел поглощения пара выполнен с возможностью приема потоков пара из испарительной камеры. При этом, когда поток пара поступает, он проходит через первый паропроницаемый канал к указанному выпускному отверстию по меньшей мере по существу без поглощения пара из потока пара, а когда поток пара не поступает из испарительной камеры, пар, поступающий в узел поглощения пара из испарительной камеры, поступает в первый паропроницаемый канал и в указанный по меньшей мере один второй паропроницаемый канал и по меньшей мере по существу поглощается. Узел поглощения пара дополнительно содержит поглощающий пар материал. Причем по меньшей мере один из первого паропроницаемого канала и указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала по меньшей мере частично проходит через поглощающий пар материал с обеспечением поглощения пара поглощающим пар материалом. Обеспечивается эффективный захват пара парогенератором. 4 н. и 21 з.п ф–лы, 4 ил.

Description

[0001] Спектрометрия подвижности ионов (IMS) относится к аналитической методике, которая может быть использована для разделения и идентификации ионизированного материала, такого как молекулы и атомы. Ионизированный материал может идентифицирован в газовой фазе на основе подвижности в буферном газе-носителе. Таким образом, спектрометрия подвижности ионов (IMS) может идентифицировать материал из представляющей интерес пробы путем ионизации материала и измерения времени, которое требуется образованным в результате ионам, чтобы достичь детектора. Время пролета иона связано с его подвижностью, которая связана с массой и геометрией материала, который был ионизирован. Выходной сигнал детектора IMS может быть визуально представлен в виде спектра зависимости высоты пика от времени дрейфа.

[0002] IMS детекторы и другие датчики часто содержат парогенератор для подачи легирующей примеси в детектор. Парогенераторы также могут использоваться для подачи исследуемого вещества для использования в тестировании или калибровке детектора, фильтра или другого оборудования. В некоторых применениях важно, чтобы парогенератор мог быть включен и выключен быстро и чтобы могла быть предотвращена утечка, когда детектор выключен. Например, в системе IMS обнаружения, быстрое включение и выключение парогенератора обеспечивает быстрое переключение между различными условиями легирования, такими как различные уровни легирующей примеси или различные легирующие вещества. Такое быстрое переключение также может привести к тому, что различные области IMS детектора будут легированы по-разному, путем обеспечения того, что нет утечки в нелегированные области устройства, когда устройство выключено.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Предложен унифицированный парогенератор (OVG). Парогенератор может быть выполнен с возможностью использования с устройством обнаружения, и такие парогенераторы могут содержать источник пара, присоединенный проточным каналом для подачи пара через средство блокировки к выпускному отверстию для выпуска пара в устройство обнаружения. Средство блокировки может содержать первый паропроницаемый канал, выполненный с возможностью препятствия диффузии пара от источника к выпускному отверстию. Паропроницаемый канал выполнен с возможностью обеспечения прохождения пара через диффузионный барьер от источника к выпускному отверстию благодаря разности давлений (например, с помощью нагнетаемого или принудительного потока, в противовес простой разнице в концентрации). Парогенератор может также содержать по меньшей мере один дополнительный паропроницаемый канал, действующий как приемник, соединенный с выпускным отверстием первым паропроницаемым каналом. Приемник может содержать материал, предназначенный для поглощения пара, чтобы перенаправлять диффузию пара от приемника. В вариантах выполнения первый паропроницаемый канал и приемник расположены таким образом, что в ответ на приложение разности давлений между выпускным отверстием и источником пара сопротивление перемещению потока пара через первый паропроницаемый канал к выпускному отверстию меньше, чем сопротивление перемещению пара в приемник. В одном или нескольких вариантах выполнения парогенератор содержит испарительную камеру, выполненную с возможностью создания пара, и узел поглощения пара, выполненный с возможностью приема потоков пара из испарительной камеры, например, через диффузионный барьер. Узел поглощения пара содержит первый паропроницаемый канал, имеющий выпускное отверстие. Узел поглощения пара может дополнительно содержать один или несколько вторых паропроницаемых каналов, которые закрыты. Когда в узел поглощения пара поступает поток пара (например, поток за счет давления) из испарительной камеры, этот поток проходит через первый паропроницаемый канал к выпускному отверстию канала по меньшей мере по существу без поглощения пара из потока пара. Однако когда поток пара из испарительной камеры не поступает, пар, поступающий в узел поглощения пара из испарительной камеры, поступает в первый паропроницаемый канал и в указанный по меньшей мере один второй паропроницаемый канал и по меньшей мере по существу поглощается.

[0004] Эта сущность изобретения представлена, чтобы предоставить выбор концепций в упрощенной форме, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Эта сущность изобретения не предназначена для определения ключевых признаков или существенных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначена для использования в качестве помощи в определении объема защиты заявленного объекта изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Подробное описание приводится со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых крайняя левая цифра(ы) номера позиции определяет номер фигуры чертежей, на которой впервые появляется этот номер позиции. Использование одного и того же номера позиции в различных местах в описании и на чертежах может указывать на аналогичные или идентичные элементы.

[0006] Фиг. 1 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует иллюстративный унифицированный парогенератор в соответствии с вариантом выполнения изобретения, причем в указанном парогенераторе используется один паропроницаемый канал.

[0007] Фиг. 2 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует другой иллюстративный унифицированный парогенератор в соответствии с вариантом выполнения изобретения, причем в указанном парогенераторе используется один паропроницаемый канал.

[0008] Фиг. 3 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует иллюстративный унифицированный парогенератор в соответствии с вариантом выполнения изобретения, причем в указанном парогенераторе используется один паропроницаемый канал, имеющий выпускной канал и один или несколько паропроницаемых каналов, которые закрыты.

[0009] Фиг. 4 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует иллюстративный унифицированный парогенератор в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения, причем в указанном парогенераторе используется один паропроницаемый канал, имеющий выпускной канал и один или несколько паропроницаемых каналов, которые закрыты.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0010] В одном из способов уменьшения утечки пара из парогенератора, когда парогенератор выключен, используется контейнер из поглощающего материала, который соединен с выпускным отверстием парогенератора с помощью Т-образного переходника. Когда генератор включен, поток газа через парогенератор поднимается до уровня, достаточного для того, чтобы большая часть паров протекала через другое плечо Т-образного переходника к выпускному отверстию. Когда парогенератор выключен и имеется номинальный (например, нулевой (0)) поток, некоторая часть образующегося остаточного пара проходит через одно из плеч Т-образного переходника к поглощающему материалу. Тем не менее, некоторый пар может обходить поглощающий материал, ведущий к относительно низкой эффективности поглощения и относительно высоким уровням утечки паров.

[0011] Предложен унифицированный парогенератор, который подходит для использования в системе обнаружения, такой как система IMS обнаружения, система газовой хроматографии, система масс спектрометрии и так далее, для подачи потока паров к детекторному устройству (например, IMS детектору, газовому хроматографу, масс-спектрометру и т.д.) системы. В одном или нескольких вариантах выполнения парогенератор содержит испарительную камеру, выполненную с возможностью получения пара. Испарительная камера содержит впускное отверстие, предназначенное для впуска потока газа в испарительную камеру, чтобы генерировать поток пара, и выпускное отверстие, предназначенное для выхода потока пара из испарительной камеры. Узел поглощения пара получает потоки пара из испарительной камеры и направляет их к устройству обнаружения (например, к IMS детектору). Узел поглощения пара содержит поглощающий пар материал, предназначенный для поглощения пара, образующегося в испарительной камере. Паропроницаемый канал, имеющий выпускной канал, проходит через поглощающий пар материал и соединен с детекторным узлом. Узел поглощения пара может дополнительно содержать по меньшей мере один дополнительный паропроницаемый канал, который закрыт (например, закупорен таким образом, чтобы сформировать «тупиковый» паропроницаемый канал). Когда поток пара принудительно не перемещается (например, насосом или отсасыванием) из испарительной камеры (например, парогенератор выключен, так что имеется незначительный поток или вообще нет потока), любой пар, поступающий в узел поглощения пара из испарительной камеры, переходит в паропроницаемый канал, имеющий выпускной канал и/или один или несколько дополнительных тупиковых паропроницаемых каналов, и поглощается по меньшей мере по существу поглощающим пар материалом. Когда узел поглощения пара получает поток пара (например, когда поток пара перекачивается или отсасывается) из испарительной камеры, поток пара проходит через первый паропроницаемый канал к выпускному отверстию канала. Когда поток принудительно перемещается через канал, больше пара проходит к выпускному отверстию без поглощения, чем когда поток не перемещается через канал.

[0012] Фиг. 1-4 иллюстрируют унифицированные парогенераторы 100, выполненные в соответствии с иллюстративными вариантами выполнения настоящего изобретения. Как показано, парогенератор 100 содержит впускное отверстие 102 и выпускное отверстие 103 для пара, соединенное с впускным отверстием детекторного устройства 104. Парогенератор 100 выполнен с возможностью подачи легко контролируемого количества легирующего пара к устройству 104. В вариантах выполнения парогенератор 100 может подавать поток пара к различным детекторным устройствам. Например, в одном варианте выполнения устройство 104 может содержать IMS детектор. Тем не менее, парогенератор 100 может использоваться совместно с другими детекторами, такие как инструменты газовой хроматографии и так далее. Парогенератор 100 также может использоваться для калибровочных целей внутри инструмента. В вариантах выполнения парогенератор 100 и устройство 104 могут представлять собой часть системы обнаружения (например, IMS системы обнаружения) 10. В таких системах 10 обнаружения парогенератор 100 и детекторный узел могут быть размещены в общем корпусе.

[0013] Парогенератор 100 содержит генератор 106 потока газа (например, воздуха), такой как вентилятор, нагнетатель, источник сжатого газа и так далее. Генератор 106 потока выполнен с возможностью включения или выключения, чтобы обеспечить поток газа (воздуха) к его выпускному отверстию 107, как это требуется. Генератор 106 может содержать различные фильтры или другие устройства для удаления загрязнений и водяного пара из газа (например, из атмосферного воздуха) до того, как газ подан к выпускному отверстию 107.

[0014] Выпускное отверстие 107 генератора 106 находится в проточном сообщении с (например, соединено с) впускным отверстием 108 на одном конце испарительной камеры 109. Испарительная камера 109 может иметь различные конфигурации и может содержать любой тип источника пара, например источник просачивания, например источник диффузии. Например, в показанном варианте выполнения камера 109 содержит корпус 110, содержащий тампон, поглощающий материал 111, насыщенный соединением в его жидкой фазе, так что пространство внутри 112 корпуса 110 над материалом 111 по меньшей мере по существу заполнено паром жидкости при давлении насыщенных паров жидкости и при температуре окружающей среды. Испарительная камера 109 содержит выпускное отверстие 113 на конце, противоположном впускному отверстию 108, через которое поток пара, состоящий из пара и газа, может выходить из камеры 109. В вариантах выполнения паропродуцирующая жидкость содержит ацетон. Тем не менее, можно использовать паропродуцирующие вещества, отличные от ацетона.

[0015] Выпускное отверстие 113 испарительной камеры проточно сообщается (например, соединено) с впускным отверстием 114 узла 115 поглощения пара, например, через диффузионный барьер. Узел 115 содержит поглотитель 116 пара, выполненный с возможностью поглощения пара, полученного в камере 109. Паропроницаемый канал (основной проточный путь) 117, имеющий выпускное отверстие (выпускное отверстие 103 для пара), проходит через поглотитель 116 пара и соединен с детекторным устройством 104. В проиллюстрированных вариантах осуществления узел 115 содержит единственный паропроницаемый канал 117. Тем не менее, предполагается, что параллельно каналу 117, показанному на чертеже, могут быть предусмотрены дополнительные паропроницаемые каналы 117. Кроме того, между впускным отверстием 108 камеры 109 и генератором 106 потока может быть предусмотрен второй поглощающий пар узел, чтобы предотвращать прохождение пара из камеры 109 к генератору 106 в значительных количествах, когда поток газа выключен (например, когда генератор 106 потока выключен). Между этим вторым поглощающим пар узлом и испарительной камерой может быть присоединен воздушный клапан. Этот клапан может поддерживаться закрытым до тех пор, пока не потребуется поток газа (воздуха).

[0016] Парогенератор 100 может дополнительно содержать один или несколько диффузионных барьеров 105. В вариантах выполнения диффузионные барьеры могут содержать проточные пути с малой площадью поперечного сечения, которая ограничивает скорость диффузии (и, следовательно, потерю) пара из парогенератора 100, когда генератор 100 находится в выключенном состоянии (например, при отсутствии потока пара из парогенератора 100).

[0017] Когда парогенератор 100 выключен (например, находится в «выключенном» состоянии, то есть когда нет потока пара), генератор 106 потока остается выключенным, так что нет потока газа (воздуха) через камеру 109 и канал 117. Канал 117 открыт во внутреннюю часть 112 камеры 109, так что часть пара может дрейфовать в канал 117. Когда происходит этот дрейф, пар диффундирует в поглощающий пар материал и поглощается в нем. Диаметр, длина, пористость и характер абсорбента 116 пара выбираются таким образом, что в условиях нулевого потока (например, в отсутствии потока или фактически в отсутствии потока), количество пара, которое утекает с конца выпускного отверстия 103 канала 117 незначительно в контексте применения, в котором используется парогенератор 100. Например, когда парогенератор 100 используется в качестве источника легирующей примеси в IMS детекторе, поток паровой примеси в выключенном состоянии выполнен таким, чтобы быть не достаточным для получения какого-либо заметного пика ионов легирующей примеси в IMS детекторе.

[0018] Для получения потока паров в выпускном отверстии 103 парогенератора 100 последний включают путем включения генератора 106 для создания потока газа (воздуха) во впускном отверстии 108 камеры 109. Этот поток газа (воздуха) собирает пар, полученный в камере 109, и проталкивает его через выпускное отверстие 113 в канал 117 узла 115. Скорость потока в канале 117 выбирают так, чтобы время пребывания собранного пара в канале являлось достаточно низким, так что лишь немного пара всасывается в абсорбент 116. Таким образом, большая часть пара проходит через паропроницаемый канал 117 к концу выпускного отверстия 103 канала 117, для доставки к устройству 104, чем когда генератор потока выключен. Поток пара может быть непрерывным или импульсным.

[0019] Когда поток не требуется, парогенератор 100 может очень быстро выключить поток пара, таким образом, что пар не вытекает со значительной скоростью. В системе IMS обнаружения это эффективно предотвращает попадание паров легирующей примеси в IMS детектор, когда система выключена и не поступает питание. Это также может обеспечить возможность легирования выбранных областей IMS детектора для легирования с уменьшенным риском того, что легирующая примесь будет утекать к нелегированным областям, когда устройство выключено. В традиционных системах газовый поток через IMS детектор может поддерживать нелегированные области свободными от примеси, когда устройство запитано, но когда оно не работает, поток газа прекращается, и любые незначительные утечки примеси будут загрязнять все области устройства. Раньше было очень трудно по-разному легировать различные области IMS детектора, за исключением случаев, когда устройство постоянно работает.

[0020] На Фиг. 1-4 генератор 106 потока проточно сообщается (например, подсоединен) с впускным отверстием 102 камеры 109, чтобы проталкивать воздух в камеру 109. Однако в других вариантах выполнения генератор 106 потока может быть соединен ниже по потоку от камеры 109 и может быть выполнен с возможностью втягивания воздуха в камеру 109. Например, генератор 106 может быть подключен между выпускным отверстием 113 камеры 109 и впускным отверстием 114 узла 115 (конец впускного отверстия 114 канала 117), или он может быть присоединен ниже по потоку от узла 115 поглощения пара (на конце выпускного отверстия 103 канала 117).

[0021] В вариантах выполнения, показанных на Фиг. 3 и 4, узел 115 поглощения пара показан как дополнительно содержащий один или несколько дополнительных паропроницаемые каналов (область), которые закрыты (например, закупорены) так, чтобы образовать «тупиковые» паропроницаемые каналы (показано четыре (4) тупиковых паропроницаемых канала 317A-D, совместно 317). Как показано, тупиковые паропроницаемые каналы 317 могут, таким образом, проходить только частично через абсорбент 116 пара и не имеют выпускные отверстия.

[0022] Когда узел 115 получает поток пара из камеры 109 (например, генератор 106 включен), поток пара проходит через первичный паропроницаемый канал 117, который функционирует как основной проточный путь, в выпускное отверстие канала 103 по меньшей мере по существу без поглощения пара из потока пара абсорбентом 116. Однако когда поток пара не поступает из испарительной камеры (например, генератор 106 потока отключен, так что имеется лишь незначительный поток пара или он вообще отсутствует), пар, поступающий в узел 115 поглощения пара из испарительной камеры 109, переходит в канал 117 и/или тупиковые каналы 317 и по меньшей мере по существу поглощается абсорбентом 116.

[0023] Когда парогенератор 100 находится в выключенном состоянии (например, когда не поступает поток пара), пар, диффундирующий из испарительной камеры 109, входит в узел 115 поглощения пара, как и раньше, но теперь проходит вниз как по каналу 117 (основной проточный путь), так и по тупиковым каналам 317. В результате, площадь поглощения, предназначенная для пара (и, следовательно, степень поглощения) значительно увеличивается. Однако когда парогенератор 100 находится в открытом состоянии (например, когда подается поток пара), тупиковые каналы 317 действуют как мертвый объем практически без газообмена и не способствуют поглощению пара из потока пара. Таким образом, нет никаких существенных изменений в концентрации пара, выходящего из парогенератора 100 с тупиковыми паропроницаемыми каналами 317, от вариантов выполнения, которые содержат только канал 117 без тупиковых паропроницаемых каналов 317.

[0024] В вариантах выполнения добавление тупиковых паропроницаемых каналов 317 обеспечивает возможность увеличения ширины температурного диапазона, в котором может работать парогенератор 100. При повышении температуры активность источников проникновения и диффузии повышается, скорость диффузии повышается, а способность поглощающих материалов (например, активированного угля) захватывать химические вещества часто уменьшается. Следовательно, большая концентрация паров, с более высокой скоростью, поступает в узел 115 поглощения пара парогенератора 100. Это увеличение будет усугубляться снижением емкости / скорости поглощения, что приводит к снижению способности поглощения узла 115 поглощения пара. Поэтому утечки в выключенном состоянии могут увеличиться. Поэтому, когда каналы 117 узлов 115 поглощения пара, показанных на Фиг. 1 и 2 (без тупиковых каналов 317), выполнены с подходящей длиной, чтобы обеспечить возможность выхода паров с адекватной концентрацией из парогенератора 100 в открытом состоянии при очень низких температурах, каналы 117 не могут быть слишком длинными, чтобы поглотить весь пар в выключенном состоянии при очень высоких температурах. Добавление тупиковых паропроницаемых каналов 317 в узел 115 поглощения пара, как показано на Фиг. 3 и 4, увеличивает поглощение в выключенном состоянии, при этом не уменьшая концентрацию пара, выходящего из парогенератора 100 в открытом состоянии. Соответственно, добавление тупиковых каналов 317 в узел 115 обеспечивает возможность уменьшения утечки пара в большем диапазоне температур без ограничения способности парогенератора 100 подавать адекватное количество пара при экстремально низких температурах. Кроме того, добавление тупиковых каналов 317 делает возможным дальнейшее увеличение концентрации пара, выходящего из парогенератора 100, без ущерба для возможности парогенератора 100 ограничивать утечку пара в выключенном состоянии.

[0025] В вариантах выполнения добавление тупиковых паропроницаемых каналов 317 в узел 115 поглощения пара, как показано на Фиг. 3 и 4, может способствовать сокращению пути основного потока (например, укорочение канала 117), чтобы обеспечить возможность создания более высоких концентраций пара с помощью парогенератора 100 в открытом состоянии, не ограничивая способности генератора 100 ограничить утечку в выключенном состоянии. Кроме того, в тех случаях, когда система 10 обнаружения должна работать в диапазоне температур, добавление тупиковых паропроницаемых каналов 317 в узел 115 усиливает способность парогенератора 100 создавать пар с адекватной концентрацией, выходящий из парогенератора 100 в открытом состоянии при низкой температуре путем выполнения короткого пути основного потока (когда активность источника ниже, чем при высокой температуре), одновременно ограничивая утечку парогенератора 100 в выключенном состоянии до приемлемых уровней при более высоких температурах (когда активность источника и скорость диффузии выше, чем при низких температурах).

[0026] Размеры, расположение и конфигурация узлов 115 поглощения пара парогенераторов 100, показанных на Фиг. 1-4, в том числе паропроницаемый канал 117 (путь основного потока) и/или тупиковые паропроницаемые каналы 317 могут изменяться в зависимости от различных факторов, в том числе, но не ограничиваясь ими: активность источника пара (камеры 109), необходимые концентрации, которые должны быть созданы, потоки, используемые при открытом состоянии парогенератора 100, приемлемые уровни выпуска при выключенном состоянии, и условия (например, температура), при которых работает парогенератор 100. Соответственно, любые размеры, расположение или конфигурации, представленные в настоящем документе, показаны в иллюстративных целях и не обязательно ограничивают настоящее изобретение.

[0027] В вариантах выполнения, показанных на Фиг. 1 и 3, паропроницаемый канал 117 и/или тупиковые паропроницаемые каналы 317 узла 115 содержат выполненные механической обработкой отверстия, выполненные в блоке 118 из поглощающего материала, такого как углерод (например, активированный уголь) или спеченный материал, такой как молекулярное сито, который может быть из цеолитов. В других вариантах выполнения как канал 117, так и тупиковые каналы 317 могут быть сформированы путем формования блока 118 вокруг центральной конструкции, которую затем удаляют. Поглощающий материал выполнен с возможностью поглощения пара (например, пара ацетона и так далее). Например, материал может сам по себе быть выполнен из поглощающего материала, такого как углерод (например, активированный уголь), или сам материал может представлять собой непоглощающий материал, выполненный поглощающим с помощью пропитки подходящим веществом. Таким образом, пар (например, пар ацетона и т.д.) может быть поглощен поглотителем 116 пара в целом вдоль длины канала 117 и внутри тупиковых паропроницаемых каналов.

[0028] В варианте выполнения, показанном на Фиг. 2 и 4, паропроницаемый канал 117 и/или тупиковые паропроницаемые каналы 317 содержат отрезки трубки 219, имеющие паропроницаемую наружную стенку, или мембрану 220, которые по меньшей мере по существу заключены внутри наружного корпуса 221, образованного из паронепроницаемого материала. Например, как показано, трубка 219, образующая паропроницаемый канал 117, может проходить в осевом направлении вдоль центральной части корпуса 221, тогда как трубки 219, образующие тупиковые паропроницаемые каналы 317, расположены в ряд вокруг центральной трубки. Как показано, в трубке 219, которая формирует паропроницаемый канал 117, первый конец соединен с впускным отверстием 114, а второй конец соединен с выпускным отверстием 103 для пара. Аналогичным образом, у трубок, образующих тупиковые каналы 317, первые концы соединены с впускным отверстием 114. Тем не менее, вторые концы этих трубок закупорены и не выступают из корпуса 221. Диаметр, длина, толщина стенок и материал трубок 219 могут быть выбраны таким образом, что в условиях нулевого потока количество пара, выходящего из выпускного конца 103 трубки 219, незначительно в контексте применения, в котором используется парогенератор 100. В одном примере трубка 219, формирующая паропроницаемый канал 117, показанный на Фиг. 2, имеет длину приблизительно сто миллиметров (100 мм) с внешним диаметром приблизительно один миллиметр (1 мм), а внутренний диаметр примерно половину миллиметра (0,5 мм). Однако могут использоваться трубки 219, имеющие другие размеры. Объем между наружной поверхностью трубок 219 и внутренней поверхностью корпуса 221 по меньшей мере по существу заполнен материалом 221, который легко поглощает пар, полученный в испарительной камере 109. В вариантах выполнения материал 221 может содержать гранулы из активированного угля, которые являются эффективными для поглощения пара, таких как пар ацетона или тому подобное. Таким образом, трубки 219 могут быть окружены со всех сторон поглощающими гранулами угля. В вариантах выполнения трубки 219 могут быть выполнены из эластомерной пластмассы, такой как силиконовый каучук и тому подобное.

[0029] В вариантах выполнения парогенератор 100 может дополнительно содержать воздушный клапан, присоединенный для блокировки потока пара из камеры 109 к поглощающему каналу, пока поток пара не будет использован. Воздушный клапан имеет преимущество в предотвращении непрерывного поглощения пара абсорбентом 116, таким образом, увеличивая срок службы как камеры 109, так и поглощающего материала абсорбента 116. Канал 117 и/или тупиковые каналы 317 могут, таким образом, улавливать пар, что проходит через уплотнения клапанов, обеспечивая низкую скорость диффузии. Следовательно, размер узла 115 (например, длина, площадь поверхности и т.д. канала 117 и/или тупиковых каналов 317) может быть уменьшен.

[0030] На Фиг. 1-4 абсорбент 116 изображен проходящим вокруг канала 117 и/или тупиковых каналов 317. Тем не менее, в вариантах выполнения весь парогенератор 100 может быть по меньшей мере по существу заключен в поглощающий пар материал, так что пар по существу не выходит из парогенератора 100 в выключенном состоянии.

[0031] Предложенный парогенератор 100 обеспечивает эффективный захват пара. Парогенератор 100 не ограничивается использованием в детекторах легирующих примесей, но может использоваться в других приложениях. Например, парогенератор 100 может использоваться для обеспечения периодического внутреннего калибровочного материала в системе 10 обнаружения. Система 10 обнаружения может представлять собой IMS систему обнаружения, систему газовой хроматографии, масс-спектрометр или другую систему. Парогенератор 100 может быть использован для калибровки или тестирования других детекторов, фильтров и так далее.

[0032] Как будет понятно в контексте настоящего изобретения, парогенератор не обязательно должен генерировать новые пары, он может генерировать уже существующий пар, полученный из источника пара, например, резервуара паров. Как следует также иметь в виду, в контексте настоящего изобретения, под термином «поглощение» не нужно подразумевать химическое или молекулярное действие, при этом термин может включать по меньшей мере одно из следующего: поглощение паров на поверхности, химическую абсорбцию, поглощение пара с помощью химического или молекулярного действия и по меньшей мере временный захват пара в пористом материале. Как будет также оценено, объемная скорость потока вдоль проточного канала может зависеть от длины и поперечного сечения проточного канала, разности давлений, приложенной для приведения потока в движение вдоль канала. Соответственно, паропроницаемый канал представляет собой пример средства блокировки потока в том смысле, что объемной скорости потока вдоль канала препятствует конечное поперечное сечение и конечная ширина канала. Поток также может быть затруднен и другими иллюстративными средствами блокировки потока, такими как любые средства ингибирования потока, например, путем замедления потока посредством адсорбции, абсорбции или путем вставления барьер в поток.

[0033] Несмотря на то что настоящее изобретение описано языком, характерным для конструктивных признаков и/или методологических действий, должно быть понятно, что изобретение, определенное в прилагаемой формуле изобретения, не обязательно ограничено конкретными описанными признаками или действиями. Несмотря на то что описаны различные конфигурации, устройства, системы, подсистемы, компоненты и т.д. могут быть построены различными способами без отхода от настоящего изобретения. Напротив, конкретные признаки и действия раскрыты в качестве иллюстративных форм вариантов выполнения настоящего изобретения.

Claims

1. Парогенератор для устройства обнаружения, содержащий:

источник пара, присоединенный посредством проточного канала и предназначенный для подачи пара через средство блокировки к выпускному отверстию для подачи пара в устройство обнаружения, причем средство блокировки содержит:

первый паропроницаемый канал, выполненный с возможностью препятствования диффузии пара от источника к выпускному отверстию и с обеспечением возможности принудительного перемещения пара от источника к выпускному отверстию, и

приемник, отделенный от выпускного отверстия первым паропроницаемым каналом, причем приемник содержит материал, выполненный с возможностью поглощения пара, и выполнен с возможностью перенаправления диффузии пара от выпускного отверстия,

причем указанный проточный канал содержит ответвление, которое соединяет источник пара с первым паропроницаемым каналом, и закрытое ответвление, содержащее указанный приемник.

2. Парогенератор по п. 1, в котором первый паропроницаемый канал и приемник расположены таким образом, что в результате приложения разности давлений между выпускным отверстием и источником пара сопротивление принудительному прохождению потока пара через первый паропроницаемый канал к выпускному отверстию становится меньше, чем сопротивление принудительному прохождению потока пара в приемник.

3. Парогенератор по п. 1, в котором первый паропроницаемый канал содержит материал, выполненный с возможностью поглощения пара.

4. Парогенератор п. 3, в котором поглощение пара включает абсорбцию.

5. Парогенератор по п. 4, в котором поглощение включает по меньшей мере одно из следующего: адсорбцию пара на поверхности, химическую абсорбцию, поглощение пара химическими или молекулярными воздействиями и по меньшей мере временный захват пара в пористый материал.

6. Парогенератор по любому из пп. 1-5, в котором приемник содержит по меньшей мере один второй паропроницаемый канал, источник пара содержит испарительную камеру, а средство блокировки содержит узел поглощения.

7. Парогенератор, содержащий:

испарительную камеру, выполненную с возможностью производства пара, и

узел поглощения пара, содержащий первый паропроницаемый канал, имеющий выпускное отверстие, и по меньшей мере один второй паропроницаемый канал, который закрыт, причем узел поглощения пара выполнен с возможностью приема потоков пара из испарительной камеры, при этом, когда поток пара поступает, он проходит через первый паропроницаемый канал к указанному выпускному отверстию по меньшей мере по существу без поглощения пара из потока пара, а когда поток пара не поступает из испарительной камеры, пар, поступающий в узел поглощения пара из испарительной камеры, поступает в первый паропроницаемый канал и в указанный по меньшей мере один второй паропроницаемый канал и по меньшей мере по существу поглощается,

причем узел поглощения пара дополнительно содержит поглощающий пар материал, причем по меньшей мере один из первого паропроницаемого канала и указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала по меньшей мере частично проходит через поглощающий пар материал с обеспечением поглощения пара поглощающим пар материалом.

8. Парогенератор по п. 7, в котором по меньшей мере один из первого паропроницаемого канала и указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала содержит паропроницаемую трубку.

9. Парогенератор по п. 8, в котором трубка содержит эластомер.

10. Парогенератор по п. 7, в котором поглощающий пар материал содержит углерод.

11. Парогенератор по п. 7, в котором узел поглощения имеет впускное отверстие в канал, предназначенное для приема потоков пара из испарительной камеры, причем первый конец первого паропроницаемого канала проточно сообщается с указанным впускным отверстием, а второй конец первого паропроницаемого канала проточно сообщается с выпускным отверстием из канала.

12. Парогенератор по п. 11, в котором первый конец указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала проточно сообщается с указанным впускным отверстием, а второй конец указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала закрыт.

13. Парогенератор по любому из пп. 7-12, в котором испарительная камера имеет впускное отверстие, предназначенное для приема потока газа в испарительную камеру для генерирования потока пара.

14. Узел поглощения пара для парогенератора, содержащий:

поглощающий пар материал, выполненный с возможностью поглощения пара,

первый паропроницаемый канал, проходящий через поглощающий пар материал и имеющий выпускное отверстие, и

по меньшей мере один второй паропроницаемый канал, проходящий по меньшей мере частично через поглощающий пар материал таким образом, что указанный по меньшей мере один второй канал закрыт, при этом, когда поток пара поступает, он проходит через первый паропроницаемый канал в указанное выпускное отверстие по меньшей мере по существу без поглощения пара из потока пара поглощающим пар материалом, а когда поток пара не поступает, пар, поступающий в узел поглощения пара, проходит в первый паропроницаемый канал и второй паропроницаемый канал и по меньшей мере по существу поглощается.

15. Узел по п. 14, в котором по меньшей мере один из первого паропроницаемого канала и указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала содержит паропроницаемую трубку.

16. Узел по п. 15, в котором трубка содержит эластомер.

17. Узел по п. 14, в котором поглощающий пар материал содержит углерод.

18. Узел по любому из пп. 14-17, который имеет впускное отверстие в канал, предназначенное для приема потоков пара из испарительной камеры, причем первый конец первого паропроницаемого канала проточно сообщается с впускным отверстием в канал, а второй конец первого паропроницаемого канала проточно сообщается с выпускным отверстием из канала.

19. Узел по п. 18, в котором первый конец указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала проточно сообщается с впускным отверстием в канал, а второй конец указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала закрыт.

20. Система обнаружения, содержащая:

устройство обнаружения и

парогенератор, содержащий:

испарительную камеру, выполненную с возможностью производства пара и имеющую впускное отверстие, предназначенное для приема потока газа в испарительную камеру для производства потока пара, и выпускное отверстие, предназначенное для выпуска потока пара из испарительной камеры, и

узел поглощения пара, выполненный с возможностью приема потока пара из выпускного отверстия испарительной камеры и содержащий:

поглощающий пар материал, выполненный с возможностью поглощения пара, произведенного в испарительной камере,

первый паропроницаемый канал, проходящий через поглощающий пар материал и имеющий выпускное отверстие, предназначенное для переноса потока пара в устройство обнаружения, и

по меньшей мере один второй паропроницаемый канал, проходящий по меньшей мере частично через поглощающий пар материал таким образом, что указанный по меньшей мере один второй паропроницаемый канал закрыт, при этом, когда поток пара поступает из выпускного отверстия испарительной камеры, он проходит через первый паропроницаемый канал к его выпускному отверстию по меньшей мере по существу без поглощения пара из потока пара поглощающим пар материалом, а когда поток пара не поступает из испарительной камеры, пар, поступающий в узел поглощающих пар каналов из испарительной камеры, поступает в первый паропроницаемый канал и указанный по меньшей мере один второй паропроницаемый канал и по меньшей мере по существу поглощается поглощающим пар материалом.

21. Система по п. 20, в которой по меньшей мере один из первого паропроницаемого канала и указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала содержит паропроницаемую трубку.

22. Система по п. 21, в которой трубка содержит эластомер.

23. Система по п. 20, в которой поглощающий пар материал содержит углерод.

24. Система по п. 20, которая имеет впускное отверстие в канал, предназначенное для приема потоков пара из выпускного отверстия испарительной камеры, причем первый конец первого паропроницаемого канала проточно сообщается с впускным отверстием в канал, а второй конец первого паропроницаемого канала проточно сообщается с выпускным отверстием из канала, и первый конец указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала проточно сообщается с впускным отверстием в канал, а второй конец указанного по меньшей мере одного второго паропроницаемого канала закрыт.

25. Система по любому из пп. 20-24, в которой устройство обнаружения содержит детектор спектрометра подвижности ионов (IMS).