RU2717458C1 - Device for automatic sampling of air for further analysis for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft and from aircraft gas turbine engines - Google Patents

Device for automatic sampling of air for further analysis for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft and from aircraft gas turbine engines Download PDF

Info

Publication number
RU2717458C1
RU2717458C1 RU2019120086A RU2019120086A RU2717458C1 RU 2717458 C1 RU2717458 C1 RU 2717458C1 RU 2019120086 A RU2019120086 A RU 2019120086A RU 2019120086 A RU2019120086 A RU 2019120086A RU 2717458 C1 RU2717458 C1 RU 2717458C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sampler
balls
sampling
air
aircraft
Prior art date
Application number
RU2019120086A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Павлович Могильников
Алексей Владимирович Ионов
Людмила Вениаминовна Фролкина
Original Assignee
Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" filed Critical Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority to RU2019120086A priority Critical patent/RU2717458C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2717458C1 publication Critical patent/RU2717458C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2273—Atmospheric sampling

Abstract

FIELD: sampling.
SUBSTANCE: invention relates to production and preparation of samples for analysis of air samples for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft (AC) or aircraft gas turbine engines (GTE). Device for automatic air sampling comprises a cylindrical body, a sampler connected to it with a working element installed inside them and representing a balloon made from balls on a flexible hitch – a rope for sampling in a sampler. Sampler is made in the form of a tube tapering to its end, and is laid around the shaft in the form of a spiral, where flexible coupling is easily transported – a rope with balls made of ferromagnetic alloy, forming a sampler for selection of multiple air samples. Electric motor is installed coaxially with the shaft with a reduction gear and clutch, which are made with possibility to wind the rope on the shaft for transportation of air samples to the sampler from the cylindrical casing. Cylindrical housing is made of rigid plastic with low friction coefficient, cross section of cylindrical housing and sampler is close to diameter of balls with the possibility of passing in the sampler of the cable by the electric motor during collection of the collected samples until the moment of contact of the first ball on the cable with the limit switch connected to the reducer, which is located before the narrowing of the sampling tube. Cylindrical housing is provided with inlet and outlet holes located in one section perpendicular to housing. Inlet opening of the case is connected through the check valve to the outlet of the aspirator for discharge of air samples taken from the GTE compressor or in the AC cabin into the cylinder body between balls of the working element. Outlet is communicated with direct valve to discharge excess air during sampling during AC flight. Device is equipped with a unit connected to the electric motor to control speed of balls pulling on the cable in the sampler. Unit is also connected to three limiters – annular electromagnets, for which for the purpose of dosed withdrawal of the collected samples, two electromagnets are located at the interaxial distance from each other, which is equal to the ball diameter, and are rigidly fixed on the cylinder body. Third electromagnet is at a given distance between balls required for sampling, and is fixed by means of a screw with fixation of cable tension in the housing during rewinding and extrusion of air samples for analysis into an analyzing device – chromatograph through a straight valve for further analysis for content of weakly adsorbing GTE gases or in the AC cabin.
EFFECT: proposed invention allows reducing dimensions of device without deterioration of its metrological characteristics for possibility of installation on testbed aircraft or in TA cabin for the purpose of automatic (without participation of operator) continuous selection during flight of air samples without using interrupting valves.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике получения и подготовки образцов для исследования в газообразном состоянии проб воздуха, отбираемых от компрессора авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) для исследования степени загрязнения воздуха продуктами, поступающими вместе с воздухом в систему кондиционирования воздуха (СКВ), а также определения состава вредных примесей, опасных концентраций в воздухе газов и паров с целью повышения чувствительности и точности определения оценки степени загрязнения воздуха.The invention relates to techniques for obtaining and preparing samples for gaseous studies of air samples taken from an aircraft gas turbine engine compressor (GTE) for studying the degree of air pollution by products entering air conditioning system (SCR) together with air, as well as determining the composition of harmful impurities dangerous concentrations of gases and vapors in the air in order to increase the sensitivity and accuracy of determining the assessment of the degree of air pollution.

Основные токсичные компоненты в воздухе, отбираемом от ГТД и в кабинах ЛА, чье содержание нормируется как отечественными (нормы АП, СанПиН), так и международными требованиями (FAR, JAR и др.) - это окись углерода (угарный газ) и двуокись углерода (углекислый газ). В соответствии с

Figure 00000001
ч. 25 АП-25 установлена необходимость подачи системой вентиляции достаточного количества воздуха, не содержащего "вредных и опасных концентраций газов и паров". Это требование считается соблюденным, если концентрации следующих примесей не превышают ПДК: окись углерода - 60 мг/м3, двуокись углерода - 0,5 об. %. При этом источником данных компонентов может служить для ГТД попадание эмиссионных газов и утечка масла с его разложением в компрессоре из передней опоры ротора. В кабину ЛА эти компоненты попадают из ГТД через СКВ, а также выделяются самими пассажирами и экипажем (антропотоксины - продукты дыхания), и при недостаточной степени поступления чистого (нерециркуляционного) воздуха или в застойных зонах они могут накапливаться и служить источником проявления аэротоксического синдрома (ухудшение состояния разной степени тяжести во время полета за счет отравления токсичными компонентами воздуха). Все устройства, используемые до настоящего времени на летающих лабораториях (ЛЛ), позволяют отбирать только разовые пробы на различных этапах полета (1 проба - 1 пробоотборник). Между тем для создания нормальной схемы вентиляции кабин ЛА требуется знание как распределения концентраций этих примесей в воздухе кабины, так и их распределение во времени полета.The main toxic components in the air taken from the gas turbine engine and in the cockpit of the aircraft, whose content is normalized by both domestic (AP standards, SanPiN) and international requirements (FAR, JAR, etc.) are carbon monoxide (carbon monoxide) and carbon dioxide ( carbon dioxide). In accordance with
Figure 00000001
Part 25 AP-25 established the need for a ventilation system to supply a sufficient amount of air that does not contain "harmful and dangerous concentrations of gases and vapors." This requirement is considered met if the concentrations of the following impurities do not exceed the MPC: carbon monoxide - 60 mg / m 3 , carbon dioxide - 0.5 vol. % At the same time, the source of these components can serve as a gas turbine engine for ingress of emission gases and oil leakage with its decomposition in the compressor from the front rotor support. These components enter the cockpit of the aircraft from the gas turbine engine through SLE, and are also emitted by the passengers and the crew themselves (anthropotoxins are respiration products), and if there is insufficient intake of clean (non-recirculating) air or in stagnant zones, they can accumulate and serve as a source of manifestation of the aerotoxic syndrome (deterioration states of varying severity during flight due to poisoning by toxic air components). All devices used to date in flying laboratories (LL), allow only single samples to be taken at different stages of flight (1 sample - 1 sampler). Meanwhile, to create a normal ventilation scheme for aircraft cabins, knowledge of both the distribution of concentrations of these impurities in the cabin air and their distribution over the flight time is required.

Предлагаемое устройство может быть использовано при заводских и сертификационных испытаниях ГТД на (ЛЛ) на соответствие требованиям

Figure 00000001
АП-25 (Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. 2008 г.),
Figure 00000002
АП-33 (Авиационные правила. Часть 33. Нормы летной годности двигателей воздушных судов. 2012 г.). Данный вид испытаний на ЛЛ проводится для современных ГТД в дополнении к стендовым испытаниям, так как условия работы двигателя на стенде и в условиях реального полета сильно отличаются, что может приводить к ошибке в оценке чистоты воздуха, отбираемого от ГТД.The proposed device can be used in factory and certification tests of gas turbine engines (LL) for compliance with the requirements
Figure 00000001
AP-25 (Aviation regulations. Part 25. Airworthiness standards for transport category aircraft. 2008),
Figure 00000002
AP-33 (Aviation regulations. Part 33. Airworthiness standards for aircraft engines. 2012). This type of LL test is carried out for modern gas turbine engines in addition to bench tests, since the operating conditions of the engine on the bench and in real flight conditions are very different, which can lead to an error in assessing the purity of air taken from the gas turbine engine.

Известны устройства для отбора и хранения проб воздуха в виде стеклянных неградуированных газовых пипеток с двумя одноходовыми кранами, выполненных по ГОСТ 18954-73 «Прибор и пипетки стеклянные для отбора и хранения проб газа».Known devices for sampling and storing air samples in the form of glass ungraded gas pipettes with two one-way valves, made in accordance with GOST 18954-73 "Glass apparatus and pipettes for sampling and storage of gas samples."

Аналогичные устройства выполняются в виде канистр, описанных в стандарте ASTM (2001): «Standard Test Method for Determination of Volatile Organic Chemicals in Atmospheres (Canister Sampling Methodology), West Conshohocken, PA, American Society for Testing and Materials (ASTM Standard D5466-01)». При этом канистра с запорным вентилем используется либо предварительно отвакуумированной, либо отбор производится методом газового обмена (продувка канистры большим количеством воздуха).Similar devices are made in the form of canisters described in ASTM (2001): “Standard Test Method for Determination of Volatile Organic Chemicals in Atmospheres (Canister Sampling Methodology), West Conshohocken, PA, American Society for Testing and Materials (ASTM Standard D5466-01 ) ". In this case, the canister with a shut-off valve is used either pre-evacuated, or the selection is made by gas exchange (purging the canister with a large amount of air).

Известен патент US 5553508 от 10.09. 1996 г. «Portable intelligent whole air samplng system» («Портативная интеллектуальная система отбора проб всего воздуха»), содержащая пробоотборник из шприцов с поршнем внутри, установленных в съемные карусели с множеством съемных шприцов, в каждый пустой шприц путем вытягивания поршня через отверстие шприца поступает проба воздуха под управлением компьютерной программы системы отбора проб воздуха. С помощью блока управления, привода карусели, программируемого устройства осуществляется перемещение карусели электродвигателем посредством привода, также электрическая система управляет позиционированием шприцов и извлечением поршней из шприцов для отбора образцов воздуха. Карусель позволяет помещать съемные шприцы разного количества, размеров и типов.Known patent US 5553508 from 10.09. 1996 "Portable intelligent whole air samplng system", containing a sampler of syringes with a piston inside, mounted in removable carousels with many removable syringes, into each empty syringe by pulling the piston through the syringe opening an air sample is received under the control of a computer program for the air sampling system. Using the control unit, the carousel drive, the programmable device, the carousel is moved by the electric motor through the drive, and the electric system also controls the positioning of the syringes and the extraction of the pistons from the syringes for air sampling. The carousel allows you to place removable syringes of different quantities, sizes and types.

Однако, сложность конструкции, множество элементов управления снижает надежность системы, а увеличение габаритов требует дополнительного места на борту для размещения системы.However, the complexity of the design, many controls reduces the reliability of the system, and the increase in size requires additional space on board to accommodate the system.

Известен патент US 7824479 от 2.11.2010 г. «Apparatus And Method For Air Samplng» («Устройство и способ пробоотбора воздуха»), в котором устройство для отбора проб воздуха в салоне самолета содержит: датчик для обнаружения загрязнителей воздуха, процессор, регистратор данных, блок обнаружения нахождения устройства в воздухе (взлета самолета), блок управления регулировкой отбора проб и использованием адсорбирующих трубок, ручной триггер, множество адсорбирующих трубок, клапаны или другие блоки для изоляции адсорбирующих трубок от загрязнения и насос для всасывания воздуха через адсорбирующие трубки. В альтернативном устройстве используются мешки Tedlar® их поливинилфторидной пленки для забора проб воздуха.Known patent US 7824479 dated November 2, 2010 "Apparatus And Method For Air Samplng" ("Device and method for sampling air"), in which the device for sampling air in the cabin contains: a sensor for detecting air pollutants, a processor, a data logger , a unit for detecting a device in the air (take-off of an airplane), a control unit for adjusting the sampling and use of adsorbing tubes, a manual trigger, a plurality of adsorbing tubes, valves or other blocks for isolating the adsorbing tubes from contamination and a suction pump I air through the adsorption tube. An alternative device uses Tedlar® bags of their polyvinyl fluoride film for air sampling.

Недостатками данного устройства является использование адсорбирующих трубок, непригодных для забора проб слобоадсорбирующихся газов, и необходимость дополнительного места для размещения на борту аппаратуры забора проб воздуха.The disadvantages of this device are the use of adsorbent tubes unsuitable for sampling of adsorbed gases, and the need for additional space for placement on board air sampling equipment.

Также недостатком всех этих и аналогичных устройств является то, что для использования таких устройств необходимо большое количество операторов, присутствие которых на борту не всегда возможно, и само их присутствие может вводить дополнительные погрешности в эксперимент. При этом сборка большого количества этих устройств в один блок с автоматическими запорами для авиации не подходит из-за больших габаритов получающихся модулей.Another drawback of all these and similar devices is that the use of such devices requires a large number of operators whose presence on board is not always possible, and their very presence may introduce additional errors into the experiment. At the same time, assembling a large number of these devices into one unit with automatic locks for aviation is not suitable because of the large dimensions of the resulting modules.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, описанное в патенте US №2510657 от 6.06.1950 г. «Liqiud sampling device» («Пробоотборник жидкостей») и изображенное на фиг. 2 (прототип). Устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит корпус, куда собираются отобранные пробы жидкости посредством перемещения шаров на гибкой сцепке в трубке пробоотборнике, сечение которого близко в диаметру шаров. Дно данное устройство не предназначено для непрерывного забора проб воздуха в кабине летательного аппарата.The closest in technical essence to the present invention is the device described in US patent No. 2510657 dated 06/06/1950 "Liqiud sampling device" ("Sample of liquids") and shown in Fig. 2 (prototype). The device selected as a prototype contains a housing where collected fluid samples are collected by moving the balls on a flexible coupling in the tube of the sampler, the cross section of which is close to the diameter of the balls. The bottom of this device is not intended for continuous sampling of air in the aircraft cabin.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в уменьшении габаритов устройства без ухудшения его метрологических характеристик для возможности установки на летающую лабораторию или в кабину ЛЛ с целью автоматического (без участия оператора) непрерывного отбора в течение полета проб воздуха без использования прерывающих клапанов.The technical result to which the claimed invention is directed is to reduce the dimensions of the device without impairing its metrological characteristics so that it can be installed on a flying laboratory or in the LL cabin for the purpose of automatic (without operator intervention) continuous sampling during flight of air samples without the use of interrupt valves.

Для достижения указанного технического результата в устройстве автоматического отбора проб воздуха для последующего анализа на содержание слабоадсорбирующихся газов в кабине летательного аппарата (ЛА) или от авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), содержащем цилиндрический корпус, соединенным с ним пробоотборник с установленным внутри них рабочим органом, представляющим собой выполненный из шаров на гибкой сцепке тросик для сбора проб в пробоотборнике, пробоотборник выполнен в виде трубки, сужающейся к ее концу, и уложенной вокруг вала в виде спирали, куда свободно транспортируется гибкая сцепка тросик с шарами, выполненными из ферромагнитного сплава, образуя пробоотборник для отбора множества проб воздуха. Соосно с валом установлены электродвигатель с редуктором и сцеплением, выполненными с возможностью наматывать тросик на вал для транспортирования проб воздуха в пробоотборник из цилиндрического корпуса. Цилиндрический корпус выполнен из жесткого пластика с низким коэффициентом трения. Сечение цилиндрического корпуса и пробоотборника близко к диаметру шаров с возможностью пропускать вTo achieve the specified technical result in an automatic air sampling device for subsequent analysis for the content of weakly adsorbed gases in the cockpit of an aircraft (Aircraft) or from aircraft gas turbine engines (GTE), containing a cylindrical body, a sampler connected to it with a working body installed inside them, representing a cable made of balls on a flexible coupling for collecting samples in the sampler, the sampler is made in the form of a tube, tapering to its end, and laid g shaft in a spiral, which is transported freely flexible coupling cable with balls made of a ferromagnetic alloy, forming a sampler for sampling the plurality of air samples. An electric motor with a gearbox and a clutch is installed coaxially with the shaft, made with the ability to wind a cable onto the shaft for transporting air samples to the sampler from a cylindrical body. The cylindrical body is made of hard plastic with a low coefficient of friction. The cross section of the cylindrical body and the sampler is close to the diameter of the balls with the ability to pass in

пробоотборнике тросик электродвигателем во время сбора отобранных проб до момента контакта первого шара на тросике с связанным с редуктором концевым выключателем, расположенным перед сужением трубки пробоотборника. Цилиндрический корпус выполнен с впускным и выпускным отверстиями, расположенными в одном сечении, перпендикулярном корпусу. Впускное отверстие корпуса соединено через обратный клапан с выходом аспиратора при отборе проб в кабине ЛА или с выходом дросселя с редуктором при отборе от компрессора ГТД для сброса проб воздуха в корпус цилиндра между шарами рабочего органа. Выпускное отверстие соединено с прямым клапаном для сброса избытка воздуха при отборе проб во время полета ЛА, В устройство введен блок, связанный с электродвигателем, для управления скоростью протяжки шаров на тросике в пробоотборнике. Блок также соединен с тремя ограничителями - кольцевыми электромагнитами, из которых для дозированного изъятия отобранных проб два электромагнита расположены на межосном (относительно осей электромагнитов) расстоянии друг от друга, равным диаметру шара, и жестко закреплены на корпусе цилиндра, а третий электромагнит находится на заданном расстоянии между шарами, необходимом для забора выбранного объема пробы, и закреплен при помощи винта с возможностью передвижения, с фиксацией натяжения тросика в корпусе во время обратной перемотки и выдавливания проб воздуха на анализ в анализирующее устройство - хроматограф через прямой клапан для последующего анализа на содержание слабоадсорбирующихся газов в кабине ЛА или ГТД.the cable is sampled by the electric motor during the collection of samples until the first ball on the cable comes into contact with the limit switch connected to the gearbox, located before the tube of the sampler is narrowed. The cylindrical housing is made with inlet and outlet openings located in one section perpendicular to the housing. The inlet of the housing is connected through a non-return valve to the outlet of the aspirator during sampling in the aircraft cabin or to the output of the throttle with the reducer when sampling from the gas turbine compressor to discharge air samples into the cylinder body between the balls of the working body. The outlet is connected to a direct valve to discharge excess air during sampling during the flight of the aircraft. A unit connected to an electric motor is introduced into the device to control the speed of drawing the balls on the cable in the sampler. The block is also connected to three limiters - ring electromagnets, of which, for dosed sampling, two electromagnets are located at an interaxial (relative to the axes of the electromagnets) distance from each other, equal to the diameter of the ball, and are rigidly fixed to the cylinder body, and the third electromagnet is at a predetermined distance between the balls necessary for sampling the selected volume of the sample, and is fixed with a screw with the ability to move, with fixing the tension of the cable in the housing during rewind and squeezing air samples for analysis into an analyzing device — a chromatograph through a direct valve for subsequent analysis for the content of weakly adsorbed gases in the cockpit of an aircraft or gas turbine engine.

Более того, в устройство дополнительно введен маховик с валом, выполненные с возможностью ручной обратной перемотки сцепки с шарами на второй вал.Moreover, a flywheel with a shaft is additionally introduced into the device, made with the possibility of manual rewinding of the coupling with balls to the second shaft.

Такая конструкция при отборе значительного количества проб позволяет отказаться от применения электромагнитных клапанов и вакуумированных емкостей, а следовательно, существенно сокращает габариты устройства, что особенно важно для летных испытаний авиационных двигателей.This design when taking a significant number of samples eliminates the use of electromagnetic valves and evacuated containers, and therefore significantly reduces the dimensions of the device, which is especially important for flight tests of aircraft engines.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства автоматического отбора проб воздуха для последующего анализа на содержание слабоадсорбирующихся газов в кабинах летательного аппарата и от авиационных газотурбинных двигателей.In FIG. 1 is a diagram of the proposed device for automatic air sampling for subsequent analysis on the content of weakly adsorbed gases in the cockpit of an aircraft and from aircraft gas turbine engines.

Устройство автоматического отбора проб воздуха для последующего анализа на содержание слабоадсорбирующихся газов в кабине летательного аппарата или от авиационных газотурбинных двигателей содержит цилиндрический корпус 1 для сбора пробы посредством перемещения шаров 2 на гибкой сцепке - тросике 3 в трубке 4 пробоотборника, сечение которого близко в диаметру шаров, концевой выключатель 5. Корпус 1 выполнен с выпускным и впускным отверстиями. Впускное отверстие соединено через обратный клапан 6 с выходом аспиратора 7 при отборе проб в кабине ЛА или с выходом дросселя с редуктором (не показаны) при отборе проб от компрессора ГТД для сброса проб воздуха в цилиндрический корпус 1 между шарами 2 рабочего органа. Сброс избытка воздуха происходит через прямой клапан 8. Пробоотборник 4 выполнен в виде трубки, уложенной вокруг вала 15 в виде спирали с сужением к ее концу, куда свободно проходит тросик 3, но не проходят шары 2. Перед сужением трубки пробоотборника расположен концевой выключатель 5, соединенный с редуктором электродвигателя 9. Соосно с валом 15 для намотки свободного конца тросика установлен приводом 9, содержащий электродвигатель с редуктором и сцеплением. Также устройство содержит второй вал 10 с маховиком 11, три ограничителя - кольцевые электромагниты 12 (№1-3), из которых для дозированного изъятия отобранных проб два электромагнита расположены на межосном расстоянии друг от друга (относительно осей электромагнитов), равным диаметру шара, и жестко закреплены на цилиндрическом корпусе 1, а третий электромагнит №3 находится на заданном расстоянии между шарами 2, необходимом для забора пробы, закреплен при помощи винта 13 с возможностью передвижения, с фиксацией натяжения тросика 3 в корпусе 1 во время обратной переметки и выдавливания проб воздуха на анализ через прямой клапан 8 крайне правыйAn automatic air sampling device for subsequent analysis for the content of weakly adsorbed gases in the aircraft cabin or from aircraft gas turbine engines includes a cylindrical body 1 for collecting samples by moving the balls 2 on a flexible coupler - cable 3 in the tube 4 of the sampler, whose cross section is close to the diameter of the balls, limit switch 5. The housing 1 is made with exhaust and inlet openings. The inlet is connected through a non-return valve 6 to the outlet of the aspirator 7 during sampling in the aircraft cabin or to the output of the throttle with a gearbox (not shown) when sampling from the gas turbine compressor to discharge air samples into the cylindrical body 1 between the balls 2 of the working body. The excess air is discharged through the direct valve 8. Sampler 4 is made in the form of a tube laid around the shaft 15 in the form of a spiral with a narrowing to its end, where the cable 3 passes freely, but the balls do not pass 2. There is a limit switch 5 before the tube of the sampler is narrowed, connected to the gearbox of the electric motor 9. Coaxially with the shaft 15 for winding the free end of the cable is installed by the drive 9, containing an electric motor with a gearbox and a clutch. The device also contains a second shaft 10 with a flywheel 11, three limiters - ring electromagnets 12 (No. 1-3), of which two electromagnets are located at an interaxial distance from each other (relative to the axes of the electromagnets) equal to the diameter of the ball for dosed sampling of the selected samples, and rigidly fixed to the cylindrical body 1, and the third electromagnet No. 3 is at a predetermined distance between the balls 2, necessary for sampling, is fixed with a screw 13 with the ability to move, with fixing the tension of the cable 3 in the housing 1 in belt for backflowing and extruding air samples for analysis through direct valve 8, rightmost

электромагнит и пульт управления 14, электрически (не показаны)связанный с кольцевыми электромагнитам 12 и приводом 9.an electromagnet and a control panel 14, electrically (not shown) connected to the ring electromagnets 12 and the actuator 9.

Работа устройства.The operation of the device.

Устройство предназначено для отбора проб воздуха в кабине самолета или испытуемого двигателя на летающей лаборатории (ЛЛ). Отбор пробы происходит путем прокачивания воздуха (фиг. 1) через корпус 1 для сбора пробы посредством перемещения шаров 2 на гибкой сцепке - тросике 3, в трубке 4 пробоотборника, сечение которого близко в диаметру шаров. Отбор проб из кабины ЛА или от компрессора ГТД происходит непрерывно во время полета в корпус 1, продуваемого воздухом кабины через обратный клапан 6 аспиратором 7 или продуваемое воздухом через обратный клапан 6 через дроссель с редуктором компрессором ГТД, так как используется при этом избыточное давление воздуха ГТД. Сброс избытка воздуха происходит через прямой клапан 8. Шары на гибкой сцепке перемещаются в направлении пробоотбора (по часовой стрелке) путем наматывания тросика гибкой сцепки на вал 15 приводом 9 с изменяемой скоростью вращения, управляемой с пульта управления приводом 9. При касании первого шара концевой выключатель 5 отключает редуктор привода 9, после чего можно выполнять обратную перемотку. Ввод проб в анализирующее устройство (хроматограф) осуществляется с помощью ручной намотки в сторону, противоположную первоначальной намотки, цепочки шаров, выходящих из корпуса 1 для сбора проб, на вал 10 с маховиком 11. Шары 2 металлические, выполненные из ферромагнитного сплава, а корпус цилиндра выполнен из жесткого пластика с низким коэффициентом трения (тефлон). Ограничителями при обратной перемотке для дозированного изъятия отобранных проб служат три кольцевых электромагнита, два из которых - №1 и №2 размещаются на межосном расстоянии друг от друга, равным диаметру шара, и жестко закреплены на корпусе цилиндра, а третий электромагнит №3 находится на заданном расстоянии между шарами, необходимом для забора выбранного объема пробы, например, (5 диаметров шара) и крепится с возможностью передвижения, с фиксацией во время отбора проб с помощью винта 13. ПриThe device is intended for sampling air in the cockpit of an aircraft or test engine in a flying laboratory (LL). Sampling takes place by pumping air (Fig. 1) through the housing 1 to collect the sample by moving the balls 2 on a flexible coupling - cable 3, in the tube 4 of the sampler, the cross section of which is close in diameter to the balls. Sampling from the cockpit of an aircraft or from a gas turbine compressor takes place continuously during a flight into a casing 1, purged with air from the cockpit through a non-return valve 6 with an aspirator 7 or air-purged with air through a non-return valve 6 through a throttle valve with a gas turbine compressor, since the gas turbine overpressure is used . The excess air is discharged through the direct valve 8. The balls on the flexible coupling move in the sampling direction (clockwise) by winding the cable of the flexible coupling on the shaft 15 with a drive 9 with a variable speed controlled from the control panel of the drive 9. When the first ball is touched, the limit switch 5 disables the gearbox of the drive 9, after which you can rewind. Samples are introduced into the analyzing device (chromatograph) by manual winding in the direction opposite to the initial winding, a chain of balls coming out of the housing 1 for collecting samples onto a shaft 10 with a flywheel 11. Metallic balls 2 made of a ferromagnetic alloy, and the cylinder body made of hard plastic with a low coefficient of friction (teflon). Three ring electromagnets serve as limiters during rewinding for dosed sampling of samples, two of which - No. 1 and No. 2 are placed at an interaxial distance from each other equal to the diameter of the ball and are rigidly fixed to the cylinder body, and the third electromagnet No. 3 is at a predetermined the distance between the balls necessary for sampling the selected sample volume, for example (5 ball diameters) and is mounted with the possibility of movement, with fixation during sampling using screw 13. When

этом пульт управления задает двигателю такую скорость перемещения шаров, которая обеспечивает непрерывный отбор проб за все время полета, а концевой выключатель 5 при нажатии передним шаром 2 сцепки останавливает двигатель, т.е. отбор проб - перемещение шаров и выключает сцепление редуктора. Подачу отобранных проб из пробоотборника 4 на анализ осуществляют вручную вращением маховика 11 с валом 10 для намотки сцепки с шарами, при этом проба воздуха, ограниченная включением по очереди кольцевых электромагнитов 12 (№1-3) выдавливается через прямой клапан 8 перемещением вдоль оси подвижного электромагнита №3 после выкручивания винта-фиксатора 13. Электромагнит №2 включением фиксирует первый (левый) шарик цепочки. Далее дополнительно включается электромагнит №3. Шар, захваченный им, перемещается по оси цилиндра в направлении первого шарика. При этом проба воздуха выдавливается через прямой клапан 8 в дозатор хроматографа (не показан), где в последующем происходит ее анализ. Электромагниты при этом выключены. После окончания анализа включается магнит №1, и трос накручивается на вал 10 маховиком 11, после чего следующий шар фиксируется. Далее повторяются процедуры по выдавливанию следующей пробы воздуха, и так до окончания всей цепочки проб.In this case, the control panel sets the engine to such a speed of moving balls that provides continuous sampling for the entire duration of the flight, and the limit switch 5, when pressed by the front ball 2 of the hitch, stops the engine, i.e. sampling - moving balls and disengages the gear clutch. The supply of the selected samples from the sampler 4 for analysis is carried out manually by rotating the flywheel 11 with the shaft 10 for winding the coupling with balls, while the air sample, limited by the inclusion of ring electromagnets 12 (No. 1-3) in turn, is squeezed out through the direct valve 8 by moving along the axis of the movable electromagnet No. 3 after unscrewing the fixing screw 13. Electromagnet No. 2, by turning on, fixes the first (left) ball of the chain. Further, an electromagnet No. 3 is additionally turned on. The ball captured by it moves along the axis of the cylinder in the direction of the first ball. In this case, the air sample is squeezed out through the direct valve 8 into the dispenser of the chromatograph (not shown), where it is subsequently analyzed. The electromagnets are turned off. After the analysis is completed, magnet No. 1 is turned on, and the cable is screwed onto the shaft 10 with the flywheel 11, after which the next ball is fixed. Next, the procedure for extruding the next air sample is repeated, and so on until the end of the entire chain of samples.

Claims (2)

1. Устройство автоматического отбора проб воздуха для последующего анализа на содержание слабоадсорбирующихся газов в кабинах летательных аппаратов (ЛА) или от авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), содержащее цилиндрический корпус, соединенный с ним пробоотборник с установленным внутри них рабочим органом, представляющим собой выполненный из шаров на гибкой сцепке тросик для сбора проб в пробоотборнике, отличающееся тем, что пробоотборник выполнен в виде трубки, сужающейся к ее концу, и уложенной вокруг вала в виде спирали, куда свободно транспортируется гибкая сцепка тросик с шарами, выполненными из ферромагнитного сплава, образуя пробоотборник для отбора множества проб воздуха, соосно с валом установлены электродвигатель с редуктором и сцеплением, выполненными с возможностью наматывать тросик на вал для транспортирования проб воздуха в пробоотборник из цилиндрического корпуса, цилиндрический корпус выполнен из жесткого пластика с низким коэффициентом трения, сечение цилиндрического корпуса и пробоотборника близко к диаметру шаров с возможностью пропускать в пробоотборнике тросик электродвигателем во время сбора отобранных проб до момента контакта первого шара на тросике с связанным с редуктором концевым выключателем, расположенным перед сужением трубки пробоотборника, цилиндрический корпус выполнен с впускным и выпускным отверстиями, расположенными в одном сечении, перпендикулярном корпусу, впускное отверстие корпуса соединено через обратный клапан с выходом аспиратора при отборе проб в кабине ЛА или с выходом дросселя с редуктором при отборе от компрессора ГТД для сброса проб воздуха в корпус цилиндра между шарами рабочего органа, выпускное отверстие соединено с прямым клапаном для сброса избытка воздуха при отборе проб во время полета ЛА; в устройство введен блок, электрически связанный с электродвигателем, для управления скоростью протяжки шаров на тросике в пробоотборнике, блок также соединен с тремя ограничителями - кольцевыми электромагнитами, из которых для дозированного изъятия отобранных проб два электромагнита расположены на межосном (относительно осей электромагнитов) расстоянии друг от друга, равном диаметру шара, и жестко закреплены на цилиндрическом корпусе, а третий электромагнит находится на заданном расстоянии между шарами, необходимом для забора выбранного объема пробы, и закреплен при помощи винта с возможностью передвижения, с фиксацией натяжения тросика в корпусе во время обратной перемотки и выдавливания проб воздуха на анализ в анализирующее устройство - хроматограф через прямой клапан для последующего анализа на содержание слабоадсорбирующихся газов в кабине ЛА или ГТД.1. Device for automatic sampling of air for subsequent analysis for the content of weakly adsorbed gases in the cockpit of aircraft (LA) or from aircraft gas turbine engines (GTE), containing a cylindrical body, a sampler connected to it with a working body installed inside them, which is made of balls on a flexible hitch a cable for collecting samples in the sampler, characterized in that the sampler is made in the form of a tube, tapering to its end, and laid around the shaft in the form of a spiral, where flexible coupling of the cable with balls made of a ferromagnetic alloy is transported at the same time, forming a sampler for sampling a variety of air samples, an electric motor with a gearbox and a clutch mounted on the shaft mounted coaxially with the shaft, designed to wind the cable onto the shaft for transporting air samples to the sampler from a cylindrical body, cylindrical body made of hard plastic with a low coefficient of friction, the cross section of the cylindrical body and the sampler is close to the diameter of the balls with the possibility of skipping l in the sampler, the electric motor during the collection of samples until the first ball on the cable comes into contact with the limit switch connected to the reducer, located before the sampler tube is narrowed, the cylindrical body is made with inlet and outlet openings located in one section perpendicular to the body, the body inlet connected via a non-return valve to the outlet of the aspirator during sampling in the aircraft cabin or to the output of the throttle with the reducer when sampling from the gas turbine compressor to discharge air samples ear into the cylinder body between the balls of the working body, the outlet is connected to a direct valve to discharge excess air during sampling during flight of the aircraft; A block is inserted into the device that is electrically connected to an electric motor to control the speed of drawing balls on a cable in a sampler; the block is also connected to three limiters - ring electromagnets, of which two electromagnets are located at an interaxial (relative to the axes of electromagnets) distance from other, equal to the diameter of the ball, and rigidly fixed to the cylindrical body, and the third electromagnet is at a predetermined distance between the balls necessary for the fence selected specimen volume, and is secured by a screw with the possibility of movement, with locking in the housing the cable tension during the rewinding and squeezing air samples for analysis to the analysis apparatus - chromatograph through line valve for subsequent analysis on content slaboadsorbiruyuschihsya gases in the cockpit of aircraft or GTD. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено маховиком с валом, выполненными с возможностью ручной обратной перемотки сцепки с шарами на второй вал.2. The device according to p. 1, characterized in that it is additionally equipped with a flywheel with a shaft, made with the possibility of manual rewinding of the coupling with the balls on the second shaft.
RU2019120086A 2019-06-27 2019-06-27 Device for automatic sampling of air for further analysis for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft and from aircraft gas turbine engines RU2717458C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120086A RU2717458C1 (en) 2019-06-27 2019-06-27 Device for automatic sampling of air for further analysis for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft and from aircraft gas turbine engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120086A RU2717458C1 (en) 2019-06-27 2019-06-27 Device for automatic sampling of air for further analysis for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft and from aircraft gas turbine engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2717458C1 true RU2717458C1 (en) 2020-03-23

Family

ID=69943202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120086A RU2717458C1 (en) 2019-06-27 2019-06-27 Device for automatic sampling of air for further analysis for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft and from aircraft gas turbine engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2717458C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2510657A (en) * 1948-12-14 1950-06-06 Gilbert & Barker Mfg Co Liquid sampling device
US5553508A (en) * 1995-03-24 1996-09-10 University Corporation For Atmospheric Research Portable intelligent whole air sampling system
US7824479B2 (en) * 2007-02-27 2010-11-02 Building Research Establishment Ltd. Apparatus and method for air sampling
US9341547B2 (en) * 2013-08-29 2016-05-17 Brian J. David Automatic re-loading air-sampling and pneumatic transport system
RU2624159C1 (en) * 2016-10-14 2017-06-30 Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Device for air sampling from aviation gas turbine engines for testing in flying laboratories

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2510657A (en) * 1948-12-14 1950-06-06 Gilbert & Barker Mfg Co Liquid sampling device
US5553508A (en) * 1995-03-24 1996-09-10 University Corporation For Atmospheric Research Portable intelligent whole air sampling system
US7824479B2 (en) * 2007-02-27 2010-11-02 Building Research Establishment Ltd. Apparatus and method for air sampling
US9341547B2 (en) * 2013-08-29 2016-05-17 Brian J. David Automatic re-loading air-sampling and pneumatic transport system
RU2624159C1 (en) * 2016-10-14 2017-06-30 Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Device for air sampling from aviation gas turbine engines for testing in flying laboratories

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1718946B1 (en) Adapter for low volume air sampler
US11598697B2 (en) Air sample collection apparatus and methods for use
US8347688B2 (en) Method and apparatus for sample analysis
US6865926B2 (en) Method and apparatus for sample analysis
US10317320B2 (en) Automatic re-loading air-sampling and pneumatic transport system
US20070023641A1 (en) Conformational real-time atmospheric and environmental characterization sampling apparatus and method
RU2624159C1 (en) Device for air sampling from aviation gas turbine engines for testing in flying laboratories
RU2553296C1 (en) Aircraft cabin air sampler
RU2625234C1 (en) Device for selecting air samples in engine nacelles of aircraft gas turbine engines
CN108132166A (en) Sample absorber, Thermal desorption chamber device, sampling module and analytical equipment
RU2717458C1 (en) Device for automatic sampling of air for further analysis for content of weakly adsorbable gases in cabin of aircraft and from aircraft gas turbine engines
US4795614A (en) Apparatus for analysis of organic material
US9989444B2 (en) Flow timer for a sampling apparatus
RU2662763C1 (en) Method of toxic impurities average concentrations in the aircraft pressurized cabins air estimation and in the air coming from the gas turbine engines compressors, and device for its implementation
EP0611325A4 (en) Method and apparatus for sampling air contaminants.
RU2694371C1 (en) Method of assessing the gradient of toxic impurities in aircraft pressurized cabin air and the device for its implementation
US3700896A (en) Chemiluminescence air pollutants monitoring device
RU2681192C1 (en) Device for the selection of average for flight air samples from aircraft gas turbine engines while taking tests on flying laboratories
US10627321B2 (en) Air sampler
CN208187797U (en) Sample absorber, Thermal desorption chamber device, sampling module and analytical equipment
RU125704U1 (en) DEVICE FOR CONCENTRATION OF AIR IMPURITY OF AIRCRAFT GAS-TURBINE ENGINES
US5044860A (en) Analysis of organic material
CN102410949B (en) Sample preparation device for fire scene oxidant infrared spectrum testing
CN220983238U (en) Plant leaf gas interface mercury flux measurement and isotope analysis device
CH655798A5 (en) SAMPLE CHANGER FOR GAS CHROMATOGRAPHIC ANALYZERS.