Способ регулирования концентрации паров и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме в различных технологических процессах, химической и других отраслях промышленности . Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения способа регулирования концентрации паров и устройства для его осуществления. Способ регулирования концентрации паров включает пропускание излучения через расположенную в среде паров пористую линзу, нагрев расположенного в среде паров за пористой линзой термомеханического элемента , перемещение пористой линзы в сторону , противоположную деформации термомеханического элемента, и изменение концентрации паров, осуществляемое путем изменения расхода паров, которое производится соответственно направлению и величине перемещения пористой линзы, причем пористую линзу перемещают на величину , равную величине деформации термомеханического элемента. Устройство для регулирования концентрации паров содержит источник 1 излучения, на оптической оси которого последовательно расположе И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) 1654790 А1 (si)s G 05 D 11(00, 11/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

12

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 46298?4/24 (22) 02.01.89 (46) 07.06.91. Бюл, М 21 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) А.Б.Бушуев, В.В,Григорьев и O.К,Мансурова (53) 621.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 941951, кл. 6 05 D 11/00, 1982.

Заявка Великобритании

М 2098756, кл. 6 05 0 11/15, 1982.

Авторское свидетельство СССР

hh 1481731, кл. 6 05 D 11/00, 1987, (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится !(автоматическому регулированию и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме в различных технологических процессах, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения способа регулирования концентрации паров и устройства для его осуществления.

Способ регулирования концентрации паров включает пропускание излучения через расположенную 8 среде паров пористую линзу, нагрев расположенного в среде паров за пористой линзой термомеханического элемента, перемещение пористой линзы в сторону, противоположную деформации термомеханического элемента, и изменение концентрации паров, осуществляемое путем изменения расхода паров, которое производится соответственно направлению и величине перемещения пористой линзы, причем пористую линзу перемещают на величину, равную величине деформации термомеханического элемента. Устройство для регулирования концентрации паров содержит источник 1 излучения, на оптической оси которого последовательно расположе1654790 ны первое прозрачное окно 2 камеры 3, пористая линза 5, жестко закрепленная в камере 3, установленной с возможностью осевого смещения, второе прозрачное окно

4 камеры 3, термомеханический элемент 6., один конец которого жестко закреплен, а другой соприкасается с системой роликов I.

Деформируемая часть элемента 6 жестко связана с тягой 8, имеющей на другом конце зубчатую нарезку, входящую в зацепление с

) . зубчатым колесом 9, установленным с возможностью вращения вокруг закрепленной жестко оси 10, С колесом 9 входит в зацепление зубчатая рейка 11, жестко связанная с

Изобретение относится K errroMBTN гескому регулированию и может быть использовано для поддержания заданной концентрации паров в замкнутом объеме в различных технологических процессах, химической и других отраслях промышленноЦель изобретения — повышение точности и расширение области применения способа и устройства для его осуществления.

На фиг.1 изображена функцио,-.альная схема устройства для регулирования концентрации паров; на фиг,2 — peryr:rrrop расхода паров в исходном состоянии; на фиг.3-то же, в промежуточном состоянии.

Устройство содержит источник 1 излучения, на оптической оси которого последовательно расположены первое прозрачное окно 2 камеры 3, второе прозрачное окно 4 камеры 3., жестко закрепленная в камере 3, установленной с возможностью осевого смещения, пористая линза 5, термомеханический элемент 6, один конец которого жестко закреплен, а другой соприкасается с сисТемой роликов 7. Деформируемая часть элемента 6 жестко связана с тягой 8, имеющей на другом конце зубчатую нарезку, входящую в зацепление с зубчатым колесом 9, установленным с возможчостью вращения вокруг закрепленной жестко оси 10, С колесом 9 входит в зацепление зубчатая рейка

11, жестко связанная с камерой 3, в стенке которой установлен регулятор 12 расхода паров. К регулятору подключен источник 13 паров.

Трубопровод 14 связан с окружающей камеру 3 средой, трубопровод 15 — с внутренней полостью камеры 3, трубопровод 16, в сечении которого ус ановлена заслонка

17, соединен с источником 13 паров, поршень 18 установлен в регулирующем органе регулятора 12 корпуса 19, причем корпус 19

40 камерой 3, в стенке которой установлен регулятор 12 расхода паров, к которому подключен источник 13 паров, Один трубопровод сообщен с окружающей камеру 3 средой, другой трубопровод — с внутренней полостью камеры 3, а трубопровод, в сечении которого установлена заслонка, соединен с источником 13 паров, Поршень установлен в регулирующем органе регулятора 12, выполненном в виде его корпуса, причем корпус установлен с возможностью смещения относительно жестко закрепленных заслонки и поршня. 2 с и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. установлен с возможностью смещения относительно жестко закрепленных заслонки

17 и поршня 18.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, которое работает следующим образом, В исходном состоянии внутренняя полость камеры 3 заполнена только воздухом, который попадает в камеру через трубопроводы 14 и 15; Поры линзы 5 заполнены только воздухом, эквивалентный показатель преломления п=1,35, Фокусное расстояние однолинзового объектива

Rl 2 (n-1)(R +R2) где R1, R2.— радиусы кривизны линзы 5, n> — показатель преломления материала линзы 5. Для R>= й2=200 мм; F=F<=285,7 мм, т,е. фокус линзы 5 находится в точке F1. При включении источника 1 излучение через окно 2, изготовленное в виде плоскопараллельной пластины из оптического стекла, попадает через линзу 5 и второе окно 4, идентичное первому, на термомеханический элемент 6, Чувствительный элемент 6 может быть изготовлен из термобиметалла, причем левая его часть, обращенная к источнику 1 излучения, имеет коэффициент теплового расширения больше, чем его правая часть. Под действием излучения элемент 6 нагревается и прогибается влево своей центральной частью, поскольку система роликов 7 мешает изгибу

его незакрепленного конца, Через тягу 8 и зубчатое колесо 9 изгиб элемента 6 передается на зубчатую рейку 11 и камеру 3. Колесо

9 поворачивается против часовой стрелки, камера 3 смещается вправо. Корпус 19 регулятора 12, жестко связанный с камерой 3, движется вправо {фиг,3), как бы наезжая на поршень 18, Закрывается связь камеры 3

1654790

55 через трубопроводы 14 и 15 с окружающей средой. Таким образом камера 3 и элемент

6 движутся навстречу друг другу. Фокус F ли-.—;зы 5 смещается все ближе к элементу 6, cA =äoBàTåëüHî, элемент 5 нагревается все больше и еще больше прогибается влево.

Наконец, фокус F наезжает на элемент 6, нагрев его становится максимальным, .он максимально прогибается влево, фокус F

"переезжает" (иэ-за движения камеры 3 и линзы 5) элемент 6 и оказывается справа от элемента 6, Чем дальше фокус F уходит вправо, тем меньше элемент 6 начинает, 1олучать энеогии излучения источника 1 (изза рассеяния ее в пространстве), Элемент 6 начинает охлаждаться и выпрямляться, Его центральная часть идет вправо, камера 3 с линзой 5 отъезжает влево, фокус F тоже смещается влево, опять приближаясь к элементу 6, Последний снова начинает нагреваться и изгибаться влево, отодвигая от себя фокус F. В замкнутой системе устанавливается динамическое равновесие, при котором элемент 6 находится в некотором средне-выгнутом влево состоянии, фокус F справа от него, нг некотором расстоянии, соответствующем этому равновесию, Корпус 19 регулятора ";2 надвигается на поршень 18 и занимает положение, указанное на фиг,3. Заслонк- 17 открывает трубопровод 16, через который пары жидкости через полуоткрытый трубопровод 15 от источника

13 паров, поступают внутрь камеры 3, Повышается их концентрация в камере 3, пары жидкости дифф ндируют в поры линзы 5, изменяя показатель преломления, Например, при полном вытеснении воздуха жидкостью из пор линзы 5. ее показатель преломления определяется системой стекло-жидкость и составляет для бензола п=1,477 и фокусное расстояние равно 210 мм, для воды — 230 мм и т,д. Таким образом по мере увеличения концентрации паров фокусное расстояние линзы 5 уменьшается, фокус F постепенно уходит влево к элементу

6, Поэтому элемент 6 начинает нагреваться больше и изгибаться влево, стремясь к своему крайнему максимальному изгибу влево.

Однако при этом движении линза 5 вместе с камерой 3 движутся навстречу элементу 6, фокус линзы 5 уходит вправо от элемента 6.

Элемент 6 начинает охлаждаться и выпрямляться, передвигая фокус обратно к себе и т.д. В замкнутой системе устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу пара, а следовательно, и заданной концентрации.

Для изменения величины заданной концентрации можно изменять например, мощность источника излучения 1, конструкцию регулятора 12, длину тяги 8 и т,п. Для неединичной обратной связи по положению дат чика концентрации (линзы 5) можно между колесом 9 и рейкой 11 поставить пару зубчатых колес = коэффициентом передачи, не равным единице. Для получения релейнь,х законов регулирования можно поменять конструкцию регулятора, наприм..р. изменить расстояние между трубопроводами 15 и 16. Для получения нарастающих изменений концентраций паров или например, колебательного изменения концентрации с нарастающей амплитудой можно регулятор

12 сделать с положительной обратчой связью, поставив между колесом 9 и рейкой

11 одно дополнительное зубчатое колесо.

В качестве линзь. 5 может быть и" пользована симметричная двояковыпуклая линза, выполненная из монодисперсного пористого стекла с размером пор (максимум распределения размеров) 0,04 мкм, что в

10-17,5 раз меньше длины волны рабочего диапазона видимого спектра. Тогда в качестве источника 1 может быть использован

Ge-Ne-лазер мощностью примерно 10 Вт.

Формула изобретения

1,Способ регулирования концентрации паров, включающий пропускачие излучения через расположенную в среде паров пористую линзу и изменение концентрации паров за счет изменения расхода паров, о T— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения способа, излучением нагревают расположенный в среде паров за пористой линзой термомеханический элемен- и перемещают пористую линзу в сторону, п роти во пол ожную деформа ции термомеханического элемента, а расход паров изменяют соответственно направлению и величине перемещения пористой линзы, 2, Способ по п,1, отличающийся тем, что пористую линзу перемещают на величину, равную величине деформации термомеханического элемента.

3, Устройство для регулирования концентрации паров, содержaùeå камеру с первым прозрачным окном, источник паров, связанный с камерой, регулятор расхода паров, источник излучения и пористую линзу, которая размещена за первым прозрачным окном внутри камеры и образует с ним оптическую систему, ось которой совпадает с осью -источника излучения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства камера установлена с возможностью перемещения вдоль оси оптической системы и снабжена вторым прозрачным окном, размещенным на оси

1654790

Составитель И.Горелов

Техред ММоргентал Корректор М.Демчик

Редактор Л.Волкова

Заказ 2291 Тираж 46Я Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул, Гагарина, 101 оптической системы со стороны, противоположной первому прозрачному окну, соосно которой вне камеры за вторым прозрачным окном установлен термомеханический злемент, механически связанный с камерой, пористая линза жестко закреплена в камере, причем регулирукнций орган регулятора расхода паров жестко связан с камерой,