Устройство для регулирования концентрации паров

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме. Цепь изобретения - повышение точности, быстродействия и расширение области применения устройства. Устройство содержит источник 1 паров, источник излучения, на оптической оси которого установлена оптическая система, состоящая из последовательно расположенных прозрачного окна камеры и пористой линзы, размещенной в полости 6 камеры. По оси оптической системы в полости 6 установлен термомеханический элемент, один конец которого жестко укреплен в стенке камеры, а другой сопрягается с системой роликов. Подвижная часть термомеханического элемента через тягу 9 механически связана с установленным в стенке камеры клапаном 10, к которому подключен источник 1 паров. Тяга 9 соединена с поршнем 11. Отверстие 12 сообщает внутреннюю полость клапана 10 с окружающей средой, отверстие 13 - с полостью 6 камеры, а отверстие 14 - . с источником 1 паров, 2 ил. Я

6% 61) (g))g С 05 D 11/00 11/13

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

AH ГКНТ СССР

1 (21) 4651918/24 (22) 02.01.89 (46) 15.05.91,. Бюп. з 18 (71) Ленинградский институт точной механики н 6птики (72) А.В. Бушуев, В.В. Григорьев и И.П. Котельников (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 941951, кл. G 05 D 11/00, 1982.

Заявка Великобритании Ф 2098756, кл. С 05 Р 11/13, опублик. 1982, Авторское свидетельство СССР

В 1481731, кл. С 05 D 11/00, 1987, . (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано дпя поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме, Цепь изобретения - повышение точности, 2 быстродействия и расширение области применения устройства. Устройство содержит источник 1 паров, источник излучения, на оптической оси которо го установлена оптическая система, состоящая из последовательно расположенных прозрачного окна камеры и пористой линзы, размещенной в полости 6 камеры. По оси оптической система в . полости 6 установлен термомеханнческий элемент, один конец которого жестко укреплен в стенке камеры, а другой сопрягается с системой роликов, Подвижная часть термомеханического элемента через тягу 9 механически связана с установленным в стенке камеры р клапаном 10, к которому подключен ис- Е точник 1 паров. Тяга 9 соединена с поршнем 1 1. Отверстие 12 сообщает внутреннюю полость клапана 10 с окру- С жающей средой, отверстие 13 — с полостью 6 камеры, а отверстие 14— . с источником 1 паров, 2 ил.

IiiiL

1649518

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме.

Цель изобретения — повышение точности, быстродействия и расширение области применения устройства.

На фиг. 1 изображена функцио- 10 нальная схема устройства; на фиг„2конструкция клапана.

Устройство содержит источник 1 паров, источник 2 излучения,на оптической оси которого установлена оптичес- 15 кая система, состоящая из последовательно расположенных прозрачногр окна

3 камеры 4 и пористой линзы 5, размещенной в полости 6 камеры 4, по оси оптической системы в полости 6 установлен термомеханический элемент 7, один конец которого жестко закреплен

B стенке камеры 4, а другой соприкасается с системой роликов 8, подвижная часть элемента 7 через тягу 9 ме- 25ханически связана с установленным в стенке камеры 4 клапаном 10, к которому подключен источник 1 паров, Тяга 9 соединена с поршнем 11, отверстие 12 — с окружающей средой, отверс- 30 тие 13 — с полостью 6 камеры 4, а отверстие 14 — с источником 1 паров.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при нулевой концентрации паров в полости 6 камеры

4 поры пористой линзы 5 заполнены . только воздухом, эквивалентный показатель преломления (исходный) и =

1 35 ФокуснОе расстОяние Р ОднОлин-40 зового объектива где R< р — радиусы кривизны поверх 45 ностей линзы, для R1 — R = 200 мм9 Р Р

?85,7 мм.

Термомеханический элемент 7 имеет температуру окружающей среды. При включении источника 2 излучение поступает через окнр 3, изготовленное в виде плоскопараллельной пластины из оп» тического стекла, на линзу 5. Под тепловым действием излучения элемент 7, 55 например, биметаллическая пластина, начинает изгибаться вправо (фиг. 1), так как левая часть элемента 7 изготовлена из материала с меньшим коэффициентом температурного расширения, чем правая. Поскольку нижняя часть элемента 7 жестко закреплена в стенке камеры 4, а верхняя упирается в систему роликов 8, то больше всего изгибается центральная часть элемента 7, находящаяся на оптической оси.

Так как элемент ? в исходном состоянии установлен на расстоянии от линзы 5 меньшем, чем исходное фокусное расстояние F1 то по мере перемещения центральной части элемента 7 вправо он нагревается все больше, поскольку на нем фокусируется больше энергии излучения, а чем больше он нагревается, тем больше прогибается. Максимальной температуры элемент 7 достигает при прохождении через точку фокуса Ft . В этот момент из-за тепловой инерции элемент 7 несколько прогибается вправо ! от щокуса Р< однако далее прогиб вправо прекращается, поскольку правее фокуса Р, нагрев элемента 7 меньше и

Он выпрямляется, возвращаясь в точку

Р . При перемещении подвижной части элемента 7 через тягу 9 движение передается на поршень 11 клапана 10. Пор- шень 11 из левого положения (фиг. 2) переходит в правое и закрывает связь окружающей среды через отверстие 12 с полостью камеры 4 и одновременно через отверстия 14 и 13 открывает путь от источника паров 1 в полость

6 камеры 4. Концентрация паров в камере 4 начинает увеличиваться. Пары жидкости диффундируют в поры линзы

5, изменяя показатель преломления.

Например, при полном вытеснении воздуха ж щкостью иэ пор линзы 5 ее показатель преломления определяется системой стекло †.жидкость и составляет для оензола и = 1,477, а фокус перемещается в точку Р = 210 мм, й. для воды P .—. 230 мм и т.д. Таким образом, по мере увеличения концентрации паров фокусное расстояние линзы

5 уменьшается, фокус смещается влево с элемента 7, количество поглощаемой элементом 7 энергии источника 2 уменьшается, элемент 7 начинаеь изгибаться влево, через тягу 9 перемещает поршень 11 клапана 10 тоже влево и перекрывает отверстие 14 для поступления паров в полость 6. Увеличение концентрации прекращается и в замкнутой системе регулирования устанавливает1649518 апазона видимого спектра. Источником

2 излучения может оыть Ge-Ne-лазер мощностью 10 Вт.

Таким образом предлагаемый регулятор из-за непрерывного отслеживания в пространстве точки с постоянством энергии позволяет повысить точность и расширить диапазон регулирования, за счет выбора релейного закона позволяет также повысить и быстродействие.

©Г1

Составитель И. Горелов

ТехредЛ.Сердюкова Корректор,А. Ооручар

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 1521 Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ся динамическое равновесие, соответствующее заданной концентрации.

Если концентрация паров в камере

4 уменьшается, например пары израсходуются на какой-либо технологический процесс, то увеличивается фокусное расстояние линзы 5 элемент 7 изгибается вправо; следуя за максимумом нагрева, поршень 11 открывает дос-10 туп парам в полость б, концентрация увеличивается, приходя к заданному значению.

Ъ

Заданное значение концентрации можно устанавливать различными способами, например изменять мощность источника 1 паров, положение элемента

7 относительно линзы 5, взаиморасположение и размеры отверстий 12, 13, 14 клапана 10 и др . Изменяя конструк- 20 цию клапана 10 можно получить не. только релейные законы регулирования, но и линейные. В частности, если от.верстие 13 расположить напротив отверстия 14 и ограничить движение поршня 25

11 зоной только перекрытия отверстий

13 и 14, то получится релейный регулятор.

Линза 5 может быть выполнена из мо:монодисперсного пористого стекла с 30

: размером пор (максимум распределения размеров) 0,040 мкм, что в 10-17,5 раза меньше длины волны рабочего диФормула изобретения . °

Устройство для регулирования концентрации паров, содержащее камеру с прозрачным окном, источник паров, связанный с камерой, источник излучения и пористую линзу, которая размещена за прозрачным окном внутри камеры и образует с ним. оптическую систему, ось которой совпадает с осью ис-; точника излучения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения ооласти применения устройства, по оси оптической системы внутри камеры между пористой линзой и источником паров установлен термомеханический элемент, механически связанный с установленным в стенке камеры клапаном, к которому подключен источник паров,