УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 2002 года по МПК B01F3/02 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и, в частности, к устройствам для приготовления парогазовых смесей. Оно может найти применение для градуировки и поверки газоаналитических приборов.

Известно устройство для приготовления градуировочных парогазовых смесей, содержащее герметичный сосуд с легколетучим веществом, растворенным в растворителе, температура кипения которого выше температуры кипения легколетучего вещества. Сосуд снабжен мембраной, проницаемой для паров легколетучего вещества, и установлен в термостатируемом канале, через который продувают постоянный поток газа. Пары легколетучего вещества, выходящие из сосуда через проницаемую мембрану, поступают в потоке газа, образуя парогазовую смесь. Для определения содержания пара в газе сосуд периодически извлекают из термостатируемого канала и взвешивают, определяя изменения его веса (см. Авт. св. СССР 934298, MПK G 01 N 1/00, 1980).

Недостатком известного устройства является сложность процедуры определения содержания пара в газе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для приготовления градуировочной парогазовой смеси, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный веществом, крышку, перекрывающую горловину сосуда, приспособление для разбавления пара газом, выполненное в виде тройника, один конец которого соединен с линией для подвода газа (воздуха), второй конец соединен с внутренним объемом сосуда, а третий конец - с линией для отвода парогазовой смеси, побудитель расхода и детектор для контроля содержания пара в газе, последовательно установленные в линии для отвода парогазовой смеси (см. заявку 2000101585 от 25 января 2000 г).

Известное устройство позволяет осуществлять изменение концентрации в газе путем изменения расхода газа, температуры сосуда и концентрации вещества в растворе, частично заполняющем сосуд. Недостатком известного устройства является то, что изменение расхода газа производится вручную механическим способом путем изменения положения регулировочного винта в канале для подвода газа в сосуд. Это снижает удобство пользования устройством.

Задача изобретения состоит в разработке такого устройства для приготовления парогазовых смесей, которое обеспечивает возможность автоматического поддержания заданного содержания пара в газе в широком диапазоне концентраций.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для приготовления парогазовых смесей, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный веществом, крышку, перекрывающую горловину сосуда, приспособление для разбавления парогазовой смеси, выполненное в виде тройника, один конец которого соединен с линией для подвода газа, второй конец соединен с внутренним объемом сосуда, а третий конец - с линией для отвода парогазовой смеси, побудитель расхода газа и детектор для контроля содержания пара в газе, последовательно установленные в линии для отвода парогазовой смеси, в котором согласно изобретению приспособление для разбавления парогазовой смеси газом снабжено компрессором, предназначенным для повышения давления в приспособлении для разбавления и установленным в линии для подвода газа в приспособление для разбавления. Это обеспечивает возможность регулирования содержания пара в газе в широких пределах путем изменения давления на выходе компрессора, установленного на входе приспособления для разбавления.

Другим отличием предлагаемого устройства является то, что оно снабжено микропроцессорным блоком управления, вход которого соединен с электрическим выходом детектора, а один из управляющих выходов соединен с источником электрического питания компрессора, установленного в линии подвода газа в приспособление для разбавления парогазовой смеси. Это обеспечивает возможность автоматического регулирования содержания пара в парогазовой смеси на выходе устройства.

Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что линия для подвода газа в приспособление для разбавления снабжена каналом для сброса части потока газа в атмосферу, размещенным между компрессором и приспособлением для разбавления, причем в канале для сброса части потока газа установлено регулируемое пневмосопротивление.

Другим отличием предлагаемого устройства является то, что приспособление для разбавления парогазовой смеси газом снабжено вторым компрессором, предназначенным для снижения давления газа в приспособлении для разбавления, источник электрического питания которого соединен с одним из управляющих выходов микропроцессорного блока управления, причем выход первого компрессора и вход второго компрессора соединены с линией для подвода газа в приспособление для разбавления через патрубки, в которых установлены управляемые запорные клапаны.

В числе отличий устройства следует отметить то, что оно снабжено газовой линией для подвода газа в сосуд для насыщения, выходной конец которой установлен в непосредственной близости от дна сосуда, и дополнительным побудителем расхода, установленным в линии для подвода газа в сосуд.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема одного из возможных вариантов выполнения предлагаемого устройства;
на фиг. 2 - принципиальная схема предпочтительного варианта выполнения устройства;
на фиг.3 - принципиальная схема устройства с дополнительным поддувом газа в сосуд для насыщения.

Устройство содержит сосуд 1 для насыщения газа парами вещества, частично заполненный веществом 2. Вещество 2 в сосуде 1 может находиться в чистом виде, например в виде жидкости, в растворенном виде (раствор вещества в подходящем растворителе, например аммиака в воде) или в поглощенном (сорбированном ) состоянии, когда вещество распределено на сорбенте. Сосуд 1 снабжен крышкой 3, перекрывающей горловину сосуда 1. На крыше 3 закреплен тройник 4, служащий в качестве приспособления для разбавления газа парами вещества. Один конец тройника 4 соединен с линией 5 для подвода газа (например, воздуха), второй конец тройника 4 соединен с внутренним объемом сосуда 1, насыщенным парами вещества 2, а третий конец тройника 4 - с линией 6 для отвода парогазовой смеси. В газовой линии 6 последовательно установлены побудитель 7 расхода газа и детектор 8 для контроля содержания пара в газе. В линии 5 для подвода газа установлен компрессор 9, предназначенный для повышения давления газа в тройнике 4. Компрессор 9 снабжен регулируемым источником 10 питания постоянного напряжения. Устройство снабжено микропроцессорным блоком 11 управления работой устройства, вход 12 которого соединен с электрическим выходом детектора 8, а выход 13 соединен с регулируемым источником 10 питания компрессора 9.

Сосуд 1 снабжен газовым натекателем 14, служащим для уравнивания давления во внутреннем объеме сосуда 1 с атмосферным давлением. Линия 5 для подвода газа снабжена каналом 15 для сброса части потока газа в атмосферу, в котором установлено регулируемое пневмосопротивление 16.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент приводятся в действие побудитель 7 расхода газа и компрессор 9. При этом побудитель 7 расхода газа отбирает газ, насыщенный парами вещества, из внутреннего объема сосуда 1 через линию 6 для отвода парогазовой смеси. Компрессор 9 нагнетает газ (воздух) через линию 5 для подвода газа в тройник 4, где разделяется на два потока. Один из потоков создает повышенное давление в конце тройника, соединенном с сосудом 1, и препятствует отбору газа, насыщенного парами вещества из внутреннего объема сосуда 1. Второй поток разбавляет газом (воздухом) парогазовую смесь, поступающую в линию 6 для отвода парогазовой смеси. Детектор 8 (фотоионизационный детектор) измеряет концентрацию пара в газе и вырабатывает соответствующий электрический сигнал. Сигнал с выхода детектора 8 поступает на вход 12 микропроцессорного блока 11 управления, который осуществляет сравнение измеряемой концентрации пара с заданной, и в случае отклонения измеряемой концентрации от заданной вырабатывает управляющий сигнал, который с выхода 13 микропроцессорного блока 11 поступает на вход регулируемого источника 10 питания компрессора 9.

При превышении измеряемой концентрации пара в газе заданной концентрации микропроцессорный блок 11 управления вырабатывает управляющий сигнал, который с помощью регулируемого источника 10 питания увеличивает производительность компрессора 9, повышает давление газа в приспособлении 4 для разбавления парогазовой смеси и уменьшает отбор газа, насыщенного парами вещества 2 из сосуда 1 до тех пор, пока измеряемая с помощью детектора 8 концентрация пара в газе не сравняется с заданной. Если измеряемая детектором 8 концентрация пара в газе становится меньше заданной концентрации, то микропроцессорный блок 11 управления вырабатывает управляющий сигнал, который с помощью регулируемого источника 10 питания уменьшает производительность компрессора 9. При этом уменьшается давление газа в приспособлении 4 для разбавления парогазовой смеси, увеличивается отбор газа, насыщенного парами вещества 2 из сосуда 1, и повышается концентрация пара в газе до тех пор, когда измеряемая с помощью детектора 8 концентрация пара в газе не сравняется заданной концентрацией.

Изменение концентрации пара в газе в линии 6 для отвода парогазовой смеси в предлагаемом устройстве осуществляется путем изменения напряжения питания, подаваемого от источника 10 питания к компрессору 9. Связь между концентрацией пара в газе и напряжением питания задается с помощью микропроцессорного блока 11 управления.

Наличие канала 15 для сброса части потока газа, соединенного с линией 5, оптимизирует режим работы компрессора, обеспечивая плавное регулирование давления газа в приспособлении 4 для разбавления, а также постоянство расхода газа на выходе устройства.

Наличие газового натекателя 14, выполненного в виде капилляра и установленного на крышке 3 сосуда 1, обеспечивает постоянство давления газа во внутреннем объеме сосуда 1 при любых режимах работы компрессора 9.

Изображенное на фиг.2 устройство отличается от описанного выше тем, что приспособление 4 для разбавления парогазовой смеси газом снабжено вторым компрессором 17, источник 18 электрического питания которого соединен с управляющим выходом 19 микропроцессорного блока 11 управления. При этом газовый выход 20 компрессора 9 и газовый вход 21 компрессора 17 соединены с линией 5 для подвода газа в приспособление 4 для разбавления через управляемые запорные клапаны 22 и 23 соответственно.

Особенностью работы этого варианта выполнения устройства является то, что при отключении с помощью клапана 22 компрессора 9 от газовой линии 5 и подключении к этой линии компрессора 17 с помощью клапана 23, компрессор 17 создает в приспособлении 4 пониженное давление, благодаря чему концентрация пара в приспособлении 4 увеличивается. При этом газ (воздух) поступает во внутренний объем сосуда 1 через газовый натекатель 14. Это существенно расширяет диапазон концентраций пара в парогазовой смеси, выводимой из сосуда 1 для насыщения по газовой линии 6 с помощью побудителя 7 расхода газа. Испытания данного варианта устройства показали, что, варьируя режимы работы компрессоров 9 и 17, можно изменять концентрации пара в газе в диапазоне, охватывающем три порядка величины концентрации.

Изображенное на фиг.3 устройство отличается от устройства, изображенного на фиг.1, тем, что оно снабжено газовой линией 24 для подвода газа в сосуд 1 для насыщения, выходной конец которой установлен в непосредственной близости от дна сосуда 1, и дополнительным побудителем 25 расхода газа, установленным в газовой линии 24. Этот вариант выполнения устройства является оптимальным для тех случаев, когда вещество 2, частично заполняющее сосуд 1, представлено в жидком виде (в виде жидкого вещества или в виде раствора вещества в подходящем растворителе). При наличии газовой линии 24 насыщение газа парами вещества в сосуде 1 осуществляется путем пропускания газовых пузырьков через слой жидкого вещества 2 в сосуде 1. Это повышает скорость массообмена и обеспечивает быстрое достижение равновесного состояния пара вещества во внутреннем объеме сосуда 1, расположенном над уровнем жидкости в сосуде 1.

Изобретение относится к устройствам для приготовления парогазовых смесей и может найти применение для градуировки и поверки газоанализаторов. Устройство содержит сосуд для насыщения газа паром, приспособление для разбавления парогазовой смеси в виде тройника, один конец которого соединен с линией для подвода газа, второй конец соединен с внутренним объемом сосуда, а третий конец - с линией для отвода парогазовой смеси, в которой установлены побудитель расхода газа и детектор для контроля содержания пара в газе. В линии для подвода газа в приспособление для разбавления установлен компрессор. Устройство снабжено микропроцессорным блоком управления, вход которого соединен с электрическим выходом детектора, а один из управляющих выходов соединен с источником электрического питания компрессора. Технический результат состоит в автоматическом поддержании заданного содержания пара в газе в широком диапазоне концентраций. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для приготовления парогазовых смесей, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный веществом, крышку, перекрывающую горловину сосуда, приспособление для разбавления парогазовой смеси газов, выполненное в виде тройника, один конец которого соединен с линией для подвода газа, второй конец соединен с внутренним объемом сосуда, а третий конец - с линией для отвода парогазовой смеси, побудитель расхода и детектор, последовательно установленные в линии для отвода парогазовой смеси, отличающееся тем, что приспособление для разбавления парогазовой смеси газом снабжено компрессором, предназначенным для повышения давления газа в приспособлении для разбавления и установленным в линии подвода газа в приспособление для разбавления. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено микропроцессорным блоком управления, вход которого соединен с электрическим выходом детектора, а один из управляющих выходов соединен с источником электрического питания компрессора. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что линия для подвода газа в приспособление для разбавления снабжена каналом для сброса части потока в атмосферу, размещенным между компрессором и приспособлением для разбавления, причем в канале для сброса части потока газа установлено регулируемое пневмосопротивление. 4. Устройство по п. 1, или 2, или 3, отличающееся тем, что приспособление для разбавления парогазовой смеси газом снабжено вторым компрессором, предназначенным для снижения давления газа в приспособлении для разбавления, источник электрического питания которого соединен с одним из управляющих выходов микропроцессорного блока управления, причем выход первого компрессора и вход второго компрессора соединены с линией для подвода газа в приспособление для разбавления через патрубки, в которых установлены управляемые запорные клапаны. 5. Устройство по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что оно снабжено газовой линией для подвода газа в сосуд для насыщения, выходной конец которой установлен в непосредственной близости от дна сосуда, и дополнительным побудителем расхода, установленным в линии для подвода газа в сосуд.