УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ГАЗОВ НА КОНТРОЛЬНУЮ ТРУБКУ Российский патент 1998 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к технике отбора проб сжатых газов и воздуха при контроле в них содержания примесей масла, влаги, окиси углерода, двуокиси углерода и других примесей преимущественно линейно-колористическим методом с использованием индикаторных трубок. Требования к промышленной чистоте газов, газообразных сред и сжатого воздуха по составу, содержанию и контролю посторонних примесей установлены стандартами ГОСТ Р 50 555-93. Классы чистоты газов, ГОСТ 17 433-80. Сжатый воздух. Классы загрязненности. и др.

Отсутствие в них рекомендаций по применению промышленных средств контроля содержания масла в газах высокого давления подтверждает особую актуальность данного направления разработок.

Известен способ и устройство для определения качества сжатого газа, в частности содержания масла, включающий установку индикаторной трубки в устройство для отбора пробы газов и подвод к нему анализируемого газа [1]. Устройство содержит входной штуцер, запорно-регулирующий вентиль, индикаторную трубку и измеритель расхода газа. Сжатый газ подводят к входному штуцеру устройства, где с помощью запорно-регулирующего вентиля его давление снижают до малого избыточного, с которым его пропускают через индикаторную трубку.

Индикаторная трубка представляет собой прозрачную трубку, заполненную пластмассовой крошкой и специальным красителем фирмы "Klystone Aniling and chemical Co", реагирующим на присутствие масла. После продувки анализируемого газа, длящейся в течение нескольких часов, измеряют длину окрашенной части и с помощью калибровочного графина определяют содержание масла в газе.

Недостатком такого устройства является необходимость длительного пропускания газа через индикаторную трубку в процессе анализа. Кроме того, недостаточна точность анализа из-за осаждения некоторого количества масла в запорно-регулирующем вентиле в процессе редуцирования газа.

Известен "АУЭР-контрольно-измерительный прибор НР" 3188-701 фирмы "АУЕРГЕЗЕЛЛЬШАФТ ГМБХ", предназначенный для контроля сжатого воздуха на содержание водяных паров, масла, окиси и двуокиси углерода с применением индикаторных трубок (проспект фирмы "Drager", Германия). Контроль примесей в сжатом воздухе производят на соответствие требованиям ДИН-стандарта 3188 к сжатому воздуху из компрессоров и баллонов, используемому для дыхания в глубоководном оборудовании.

Прибор представляет собой устройство для отбора пробы воздуха, состоящее из входного штуцера с переходником, к которому подсоединен манометр, редуктор, понижающий давление воздуха до небольшого избыточного, запорно-регулирующий вентиль регулировки расхода воздуха, измеритель расхода и подсоединенную к нему с помощью держателя контрольную (индикаторную) трубку.

Недостатками устройства, как и в предыдущем случае, являются недостаточная скорость и точность анализа.

Наиболее близким к изобретению является устройство для отбора проб системы контроля сжатого воздуха [2], предназначенное для контроля в нем концентраций различных загрязнений - примесей масла, влаги, окиси и двуокиси углерода с использованием стандартных контрольных (индикаторных) трубок "National Drager Jnc."
Устройство содержит штуцер входа воздуха, корпус с каналами, регулятором давления, запорным и регулирующим клапанами, измеритель расхода воздуха и измерительную камеру с индикаторной трубкой.

Измерительная камера выполнена в виде трубчатого корпуса с входным и выходным каналами и отверстием с прорезью, закрытой по длине смотровым стеклом. В отверстии корпуса расположен ниппель с кольцевыми уплотнениями, имеющий упорный бурт, входной и выходной каналы, сообщающиеся с входным штуцером корпуса входным концом индикаторной трубки, при этом входной конец индикаторной трубки присоединен к выходному каналу ниппеля с помощью уплотнительного конца. Снижение давления сжатого воздуха до небольшого избыточного осуществляют регулятором давления на входе устройства, поэтому оно также обладает недостатком - длительностью отбора пробы и недостаточной точностью из-за осаждения примесей масла в регуляторе давления в процессе редуцирования, а также в клапанах и в измерителе расхода газа, подключенных по ходу газа до измерительной камеры с чувствительным элементом. Большое количество элементов газовой схемы, подключенных до чувствительного элемента требует длительных продувок при контроле содержания влаги.

Задача изобретения - улучшение технико-эксплуатационных характеристик, а именно повышение представительности отбора проб газов высокого давления, точности, скорости и безопасности контроля содержащихся в них примесей.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для отбора проб газов на контрольную трубку, содержащем измерительную камеру, выполненную в виде корпуса с входным и выходным штуцерами и крышкой, ниппель с кольцевыми уплотнениями, расположенный в отверстии корпуса камеры, поджатый крышкой и имеющий упорный бурт, входной и выходной каналы, сообщающиеся с выходным штуцером корпуса и контрольной трубкой, например, индикаторной, расположенной в измерительной камере и присоединенной к ниппелю с помощью упругого уплотнительного элемента, измеритель расхода газа, подключенный за измерительной камерой по ходу газа, запорный и запорно-регулирующий элементы, запорно-регулирующий элемент подключен между измерительной камерой и измерителем расхода газа, контрольная трубка присоединена к ниппелю выходным концом, а в корпусе выполнены один или несколько дренажных каналов, соединяющих отверстие измерительной камеры с атмосферой и расположенных на участке между кольцевым уплотнением ниппеля и упорным буртом, при этом площадь проходного сечения дренажного канала или суммарная площадь проходных сечений нескольких каналов больше площади проходного сечения входного штуцера корпуса измерительной камеры. Кроме того, диаметр отверстия во входной части корпуса измерительной камеры больше диаметра ниппеля, а дренажные каналы могут быть выполнены в крышке корпуса измерительной камеры.

На фиг. 1 показан общий вид прибора; на фиг. 2 - конструкция измерительной камеры и газовая схема прибора; на фиг. 3 - дренажные отверстия в крышке корпуса измерительной камеры.

Прибор состоит из кожуха 1 (фиг. 1), закрытого боковыми крышками 2, на одной из которых нанесены надписи, определяющие порядок работы при проведении анализа.

Подвод анализируемого газа от газовой сети осуществляют через штуцер 3. Внутри прибора установлен запорный вентиль впуска 4, измерительная камера 5, регулируемый дроссель 6, запорно-регулирующий вентиль выпуска 7 и измеритель расхода газа - ротаметр 8. На выходе ротаметра 8 установлен штуцер 9 для подсоединения дренажной линии. Элементы газовой схемы 3^oC8 соединены в приборе трубопроводами.

Измерительная камера 5 состоит (фиг. 2) из цилиндрического корпуса 10, ниппеля 11. В корпусе 10 выполнено осевое отверстие 12 для установки ниппеля 11 с контрольной трубкой 13, причем диаметр отверстия во входной части корпуса 10 измерительной камеры больше диаметра ниппеля 11, а также входной штуцер 14 с каналом впуска 15 и выходной штуцер 16 с каналом выпуска 17 газа.

В ниппеле 11 выполнен упорный бурт 18, выдвижной вытаскиватель 19, который для уменьшения габаритов убирают в гнездо 20 ниппеля 11 и фиксируют от выпадания штифтом 21. Для герметизации полости высокого давления камеры 5 в ниппеле 11 выполнены канавки 22, в которых установлены резиновые уплотнительные кольца 23. Выпуск анализируемого газа происходит через канал 24 в ниппеле 11, выходное отверстие канала 25 расположено между уплотнительными кольцами 23 на уровне канала выпуска 17 и выходного штуцера 16 корпуса 10. В корпусе 10 выполнены радиальные отверстия 26, являющиеся дренажными каналами, соединяющими осевое отверстие 12 измерительной камеры 5 с атмосферой и расположенные на участке между кольцевым уплотнением 23 ниппеля 11 и упорным буртом 18. Суммарная площадь проходных сечений дренажных каналов больше площади проходного сечения входного штуцера корпуса измерительной камеры.

Для выхода газа и предохранения кольца 23 от среза при установке ниппеля на посадочной поверхности на уровне отверстия выпускного канала 17 выполнена канавка 27 со скругленными краями. На нижнюю часть ниппеля 11 насажена втулка 28 из упругого материала, в которую плотно вставляют сменную контрольную трубку 13. Ниппель 11 с контрольной трубкой 12 поджат в отверстии корпуса измерительной камеры крышкой 29.

Контрольная трубка представляет собой цилиндрический корпус, заполненный слоем наполнителя, задерживающего определяемый компонент. В трубку могут помещать дополнительные слои наполнителя, для удаления из анализируемого газа примесей, мешающих определению основного компонента. Количество осевшего в трубке компонента определяют с применением высокочувствительных анализаторов, построенных на различных методах измерения (флуоресцентных, инфракрасных и др.).

Концентрацию измеряемого компонента (мг/м³) определяют из отношения массы поглощенного в контрольной трубке вещества (мг) к объему пропущенной через нее пробы газа (м³).

К разряду контрольных трубок относится, в частности, линейно-колористическая индикаторная трубка, представляющая собой ампулизированную трубку из прозрачного материала (силикатного стекла), заполненную слоем индикаторного порошка. Индикаторный порошок состоит из зерен адсорбента (носителя), на поверхности которого закреплен слой реагента (индикатора), изменяющего окраску при взаимодействии с анализируемым компонентом газовой смеси (масло, вода, окись углерода, двуокись углерода др.). Для анализа трубку вскрывают (надрезают и обламывают ее концы с обеих сторон), устанавливают в пробоотборное устройство и через нее пропускают определенный объем анализируемого газа. Об измеряемой концентрации судят по длине изменившего окраску слоя индикаторного порошка. Чувствительность анализа и индикационный эффект усиливаются за счет применения ампульного патрона с растворителем.

Устройство для отбора проб газов (например, при определении содержания масла в газах) работает следующим образом.

При открытии запорного вентиля впуска 4 анализируемый газ под давлением до 40 МПа попадает в измерительную камеру 5. Далее газ проходит через регулируемый дроссель 6, ограничивающий максимальный расход анализируемого газа, и поступает в запорно-регулирующий вентиль 7, с помощью которого по ротаметру 8 устанавливают требуемый расход газа. В процессе пропускания газа через индикаторную трубку 13 содержащиеся в газе примеси масла поглощаются наполнителем. При этом происходит окрашивание наполнителя по длине трубки в зависимости от концентрации масла и времени продувки.

Уплотнительное кольцо 23 и плотная посадка индикаторной трубки в упругой трубке 28 исключают возможность прохода газа помимо входного отверстия индикаторной трубки. Присоединение индикаторной трубки 13 к ниппелю 11 выходным концом позволяет предохранить ее от разрушения в зоне высокого давления, так как она уравновешена по давлению.

Индикаторные трубки рассчитаны на малые линейные скорости газа для предотвращения проскока масла и выноса сорбента наполнителя. При высоком давлении в рабочей камере через индикаторную трубку проходит при малых линейных скоростях большее количество газа, поэтому в индикаторную трубку за единицу времени поступает большее количество масла, чем при низком давлении. Таким образом, благодаря подключению запорно-регулирующего вентиля 7 за измерительной камерой 5 и размещению индикаторной трубки 13 в зоне высокого давления стало возможным сократить время отбора пробы газа до нескольких минут. Поскольку газ поступает прямо на индикаторную трубку 13 под рабочим давлением, исключается инерционное осаждение сконденсировавшегося масла в процессе его редуцирования, при этом повышается представительность отбора проб газов высокого давления и точность контроля содержания в них примесей.

Через установленное время запорным вентилем 4 перекрывают подачу газа и при падении поплавка ротаметра отвинчивают крышку 29 измерительной камеры. При наличии давления внутри измерительной камеры 5 поворот крышки 29 вызовет перемещение ниппеля 11, разгерметизацию кольцевого уплотнения 23 и выпуск газа из камеры через зазор между осевым отверстием и ниппелем и дренажные каналы 26 в атмосферу.

Поскольку суммарная площадь проходных сечений дренажных каналов 26 больше площади проходного сечения входного штуцера корпуса 14, сброс давления газа из измерительной камеры 5 обеспечивается даже при незакрытом запорном вентиле 4, что повышает безопасность работы с прибором. Дренажные каналы 30 могут быть выполнены в крышке 29 корпуса измерительной камеры (фиг. 3).

Так как диаметр отверстия 12 во входной части корпуса 10 больше диаметра ниппеля 11, в процессе эксплуатации облегчается его установка и извлечение из измерительной камеры за счет уменьшения длины хода уплотнительных колец и сил трения.

Затем от ниппеля 11 отсоединяют индикаторную трубку 13.

Для определения концентраций масла границу начала наполнителя индикаторной трубки совмещают с нулевым делением шкалы. Значение концентрации масла в газе в мг/м³ определяют сравнением длины окрашенного слоя наполнителя индикаторной трубки со шкалой.

Контроль содержания в газах других примесей осуществляют аналогичным образом.

Конструкция измерительной камеры высокого давления 5 позволяет за несколько секунд производить установку и извлечение контрольной трубки из прибора, что в сочетании с уменьшением времени пропускания газа существенно сократило время анализа.

При этом прибор помимо вышеуказанных технко-эксплуатационных качеств имеет малые габариты (280 х 120 х 240, без ротаметра) и массу (3,5 кг), прост и удобен в работе, не требует высокой квалификации обслуживающего персонала.

Использование: для отбора проб сжатых газов и воздуха при контроле в них содержания примесей масла, влаги, окиси углерода, двуокиси углерода и других примесей преимущественно линейно-колористическим методом с использованием индикаторных трубок. Сущность изобретения: устройство для отбора проб газов на контрольную трубку содержит измерительную камеру, выполненную в виде корпуса с входным и выходным штуцерами и крышкой, ниппель с кольцевыми уплотнениями, расположенный в отверстии корпуса камеры, поджатый крышкой и имеющий упорный бурт. Устройство имеет входной и выходной каналы, сообщающиеся с выходным штуцером корпуса и контрольной трубкой, например, индикаторной, расположенной в измерительной камере и присоединенной к ниппелю с помощью упругого уплотнительного элемента. Устройство имеет измеритель расхода газа, подключенный за измерительной камерой по ходу газа, запорный элемент и запорнорегулирующий элемент, подключенный между измерительной камерой и измерителем расхода газа. Контрольная трубка присоединена к ниппелю выходным концом. В корпусе выполнены один или несколько дренажных каналов, соединяющих отверстие измерительной камеры с атмосферой и расположенных на участке между кольцевыми уплотнением ниппеля и упорным буртом. Площадь проходного сечения дренажного канала или суммарная площадь проходных сечений нескольких каналов больше площади проходного сечения входного штуцера корпуса измерительной камеры. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для отбора проб газов на контрольную трубку, содержащее измерительную камеру, выполненную в виде корпуса с входным и выходным штуцерами и крышкой, ниппель с кольцевыми уплотнениями, расположенный в отверстии корпуса камеры, поджатый крышкой и имеющий упорный бурт, входной и выходной каналы, сообщающиеся с выходным штуцером корпуса и контрольной трубкой, например индикаторной, расположенной в измерительной камере и присоединенной к ниппелю с помощью упругого уплотнительного элемента, и измеритель расхода газа, подключенный за измерительной камерой по ходу газа, запорный и запорно-регулирующий элементы, отличающееся тем, что запорно-регулирующий элемент подключен между измерительной камерой и измерителем расхода газа, контрольная трубка присоединена к ниппелю выходным концом, а в корпусе выполнены один или несколько дренажных каналов, соединяющих отверстие измерительной камеры с атмосферой и расположенных на участке между кольцевым уплотнением ниппеля и упорным буртом, при этом площадь проходного сечения дренажного канала или суммарная площадь проходных сечений нескольких каналов больше площади проходного сечения входного штуцера корпуса измерительной камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметр отвертия во входной части корпуса измерительной камеры больше диаметра ниппеля. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что один или несколько дренажных каналов выполнены в крышке корпуса измерительной камеры.