АНАЛИЗАТОР ПЛОТНОСТИ ГАЗОВ Российский патент 1997 года по МПК G01N9/32 

Изобретение относится к аналитической технике, а именно, к средствам измерений плотности газов.

Известен пикнометрический анализатор плотности газов, содержащий пикнометр известного объема и массы и точные аналитические весы (Измерение в промышленности. Справочник. Под ред. П. Профоса, М. Металлургия, 1980, с. 365; Гаузнер С. Н. и др. Измерение массы, объема и плотности, М. Изд-во стандартов, 1982, с. 486 492). Измерение плотности сводится к взвешиванию пикнометра, заполняемого поочередно воздухом и анализируемым газом, и вычислению плотности газа по соответствующим соотношениям.

Недостатками пикнометрического анализатора является сложность и большая продолжительность анализа, связанная с необходимостью стабилизации температур анализируемого газа и воздуха, а также особые требования к условиям проведения измерений и квалификации персонала.

Наиболее близким по технической сущности из известных лабораторных анализаторов плотности газов к предложенному является эффузионный анализатор (Кириллин В.А. Шейндлин А.Е. Исследование термодинамических свойств веществ; М. -Л: Госэнергоиздат, 1963, с. 176 177), содержащий двухтрубный жидкостный дифманометр, измерительная трубка которого снабжена диафрагмой и устройствами фиксации начала и конца измерений, и электронный секундомер. Измерение плотности эффузионным анализатором сводится к определению времени истечения постоянного объема анализируемого газа, вытесняемого затворной жидкостью дифманометра через отверстие диафрагмы.

Недостатком эффузионного анализатора является сложность измерений, которая связана с необходимостью проведения операций по очистке аналитической камеры от следов газа, остающегося от предыдущего измерения (для этого используются вспомогательные устройства) и невысокая (0,5 1%) точность измерений (Кивилис С.С. Плотномеры, М. Энергия, 1980, с. 166 168).

Задачей разработки изобретения является создание удобного в эксплуатации и надежного средства измерений плотности газов для поверки и градуировки автоматических анализаторов плотности газов.

Технический результат увеличение точности эффузионного анализатора. Технический результат достигается тем, что в анализаторе плотности, содержащем двухтрубный жидкостный дифманометр, измерительная трубка которого снабжена диафрагмой и устройствами фиксации начала и конца измерения, верхний конец измерительной трубки дифманометра соединен с внутренней полостью сильфонной коробки, которая снабжена штуцером с вентилем. Штуцером с вентилем снабжена также измерительная трубка, причем этот штуцер врезан в измерительную трубку над устройством фиксации конца измерения, а вентиль соединен с линией анализируемого газа. Сильфон расположен во внутренней полости сильфонной коробки дном вниз с возможностью размещения в его внутренней полости калиброванного груза.

Данная конструкция эффузионного анализатора не требует при выполнении анализа изменения взаимного расположения труб дифманометра для создания избыточного давления.

Положительный результат от использования изобретения заключается в обеспечении удобства, надежности в эксплуатации. Кроме того, повышается точность определения анализируемых параметров.

На чертеже изображена схема анализатора плотности газов.

Анализатор плотности газов содержит двухтрубный жидкостный дифманометр 1, который состоит из измерительной и вспомогательной трубок 2 и 3, соединенных между собой и заполненных затворной жидкостью 4. Измерительная трубка снабжена диафрагмой 5 и устройствами 6 и 7 для фиксации начала и конца измерения, которые подключены к электронному секундомеру 8. Верхний конец 9 измерительной трубки 2 соединен линией 10 с внутренней полостью сильфонной коробки 11. Эта коробка снабжена штуцером 12 с вентилем 13. Измерительная трубка 2 также снабжена штуцером 14 с вентилем 15, к которому подведена линия 16 анализируемого газа.

Штуцер 14 врезан в измерительную трубку над устройством 7 фиксации конца измерений. Во внутренней полости сильфонной коробки 11 расположен сильфон 17, дно 18 которого обращено вниз и расположено напротив дна 19 коробки 11. Во внутренней полости 20 сильфона на его дне 18 может размещаться калиброванный груз 21.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения открываются вентили 13 и 15, к линии 16 подводится источник сжатого осушенного воздуха. Груз 21 извлекается из внутренней полости сильфона 17.

Воздух поступает через штуцер 14 и промывает измерительную трубку 2, диафрагму и внутреннюю полость сильфонной коробки 11.

При этом из названных элементов удаляют газ, оставшийся от предыдущего анализа. Затем последовательно закрываются вентили 15 и 13. Груз 21 размещается во внутренней полости 20 на дне 18 сильфона.

Сильфон под действием груза деформируется, его дно перемещается вниз и упирается в дно 19 сильфонной коробки, а давление во внутренней полости сильфона увеличивается. При этом уровень затворной части жидкости в измерительной трубке 2 уменьшается, а во вспомогательной трубке 3 - увеличивается. (В начальном положении уровни затворной жидкости в обеих трубках одинаковы отметка 0-0). Параметры устройства подобраны так, что уровень жидкости в измерительной трубке при размещении во внутренней полости сильфона 17 груза 21 опускается ниже устройства фиксации начала измерений. После размещения груза 21 включается в работу электронный секундомер. Тем временем из отверстия диафрагмы 5 происходит истечение анализируемого газа в атмосферу за счет избыточного давления во внутренней полости сильфона 17. Уровень затворной жидкости в измерительной трубке увеличивается. В момент времени, когда значение уровня достигает устройства 6 фиксации начала измерения, электронный секундомер начинает отсчет времени. Когда уровень жидкости достигает устройства 7 фиксации конца измерения, отсчет времени прекращается. На этом измерение плотности воздуха завершается.

К линии 16 подключается источник анализируемого газа и все описанные выше операции повторяются. В результате этих двух измерений определяется время истечения через диафрагму постоянного объема воздуха τ_в и анализируемого газа τ_a
Плотность анализируемого газа в нормальных условиях ρ_a рассчитывается по формуле

где ρ_в плотность воздуха в нормальных условиях.

Преимуществом предлагаемого технического решения является уменьшение относительной погрешности измерений плотности газа до значения ±0,1% простота конструкции и экспрессность измерения плотности.

Анализатор плотности газов может быть использован для экспрессных и точных измерений плотности газов в научных и заводских лабораториях.

Он может найти широкое применение при градуировке и поверке поточных автоматических анализаторов плотности газов в качестве образцового средства измерения.

Сущность изобретения: анализатор плотности газов содержит двухтрубный жидкостной дифманометр, измерительная трубка которого снабжена диафрагмой и устройствами фиксации начала и конца измерения, и электронный секундомер. Верхний конец измерительной трубки соединен с внутренней полостью сильфонной коробки, снабженной штуцером с вентилем для сообщения с атмосферой. Измерительная трубка также снабжена штуцером с вентилем, соединенным с линией анализируемого газа. Сильфон расположен во внутренней полости сильфонной коробки дном вниз с возможностью размещения в его внутренней полости калиброванного груза. При работе заявленного устройства сильфон под действием груза деформируется, при этом давление во внутренней полости сильфона увеличивается. В результате этого из отверстия диафрагмы происходит истечение анализируемого газа и изменение уровня жидкости в измерительной трубке. Измеряя время изменения уровня жидкости в измерительной трубке, рассчитывают плотность анализируемого газа в сравнении с плотностью воздуха. Преимуществом данного устройства является уменьшение относительной погрешности измерений плотности газа, простота конструкции и экспрессность метода измерения плотности. 1 ил.

Анализатор плотности газов, содержащий двухтрубный жидкостный дифманометр, измерительная трубка которого снабжена диафрагмой и устройствами фиксации начала и конца измерения, и электронный секундомер, отличающийся тем, что верхний конец измерительной трубки дифманометра соединен с внутренней полостью сильфонной коробки, снабженной штуцером с вентилем для сообщения с атмосферой, а измерительная трубка снабжена штуцером с вентилем, соединенным с линией анализируемого газа, при этом сильфон расположен во внутренней полости сильфонной коробки дном вниз с возможностью размещения в его внутренней полости калиброванного груза.