ГИГРОМЕТР ТОЧКИ РОСЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК G01W1/11 

Изобретение относится к технике измерения влажности газов. Преимущественная область использования - измерение влажности сжатых газов по точке росы.

Известен гигрометр точки росы, содержащий измерительную камеру, основание с расположенным в нем охлаждаемым стержнем (штангой), конденсационное зеркало, детектор точки, магистраль анализируемого газа, органы управления и контроля /1/.

Данный гигрометр точки росы позволяет измерять точку росы сжатых газов только при использовании специальных охлаждающих агентов и их паров (жидкий азот, диоксид углерода в твердом или жидком состоянии и т.п.), что существенно ограничивает область его использования.

Известен гигрометр точки росы, содержащий измерительную камеру, конденсационное зеркало с основанием, в котором выполнен канал для подвода охлаждающего агента, детектор точки росы, магистраль анализируемого газа, органы управления и контроля /2/.

Этот гигрометр точки росы позволяет измерять точку росы сжатых газов путем дросселирования сжатых газов, а также с помощью специальных охлаждающих агентов как и в /1/. В то же время данный гигрометр точки росы не позволяет использовать для измерения точки росы сжатых газов (для охлаждения конденсационного зеркала) электрическую энергию, что также ограничивает область его использования.

Известен гигрометр точки росы, содержащий измерительную камеру, основание с расположенной в нем термобатареей, конденсационное зеркало, установленное на основании в контакте с термобатареей, детектор точки росы, магистраль анализируемого газа, органы управления и контроля /3/, принятый за прототип.

Данный гигрометр точки росы позволяет измерять точку росы сжатых газов только при использовании электрической энергии (для охлаждения "холодного" спая термобатареи), что существенно ограничивает область его использования.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи по расширению области применения гигрометра точки росы.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в возможности использования любого из основных источников получения отрицательных температур (охлаждающих агентов, дросселирования сжатых газов, термоэлектрического охлаждения).

Указанный результат достигается тем, что по варианту 1 в гигрометре точки росы, содержащем измерительную камеру, основание с расположенной в нем термобатареей, конденсационное зеркало, установленное охлаждаемой поверхностью на основании в контакте с термобатареей, детектор точки росы, магистраль анализируемого газа, органы управления и контроля, в верхней части основания выполнена кольцевая проточка, полость которой сообщена с открытым участком охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и с термобатареей, при этом в боковой стенке кольцевой проточки установлено дроссельное устройство под углом к открытому участку охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и выполнены каналы для подвода хладагента и выхода газа, сообщенные с полостью кольцевой проточки. По варианту 2 в гигрометре точки росы, содержащем измерительную камеру, основание с расположенной в нем термобатареей, конденсационное зеркало, установленное охлаждаемой поверхностью на основании в контакте с термобатареей, детектор точки росы, магистраль анализируемого газа, органы управления и контроля, в верхней части основания выполнена кольцевая проточка, полость которой сообщена с открытым участком охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и с термобатареей, при этом в боковой стенке кольцевой проточки выполнены каналы для подвода хладагента и выхода газа, сообщенные с полостью кольцевой проточки, а дроссельное устройство установлено по оси термобатареи, перпендикулярно к охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала.

Отличительные от прототипа признаки изобретения заключаются в том, что в предлагаемом гигрометре точки росы по варианту 1 в верхней части основания выполнена кольцевая проточка, полость которой сообщена с открытым участком охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и с термобатареей, при этом в боковой стенке кольцевой проточки установлено дроссельное устройство под углом к открытому участку охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и выполнены каналы для подвода хладагента и выхода газа, сообщенные с полостью кольцевой проточки. По варианту 2 в верхней части основания выполнена кольцевая проточка, полость которой сообщена с открытым участком охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и с термобатареей, в боковой стенке кольцевой проточки выполнены каналы для подвода хладагента и выхода газа, сообщенные с полостью кольцевой проточки, при этом дроссельное устройство установлено по оси термобатареи, перпендикулярно к охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала.

Варианты практической реализации предлагаемого изобретения иллюстрируются чертежами, на которых показаны гигрометр точки росы по варианту 1 (фиг.1) и гигрометр точки росы по варианту 2 (фиг.2).

Гигрометр точки росы включает измерительную камеру 1, входную газовую магистраль 2, источник световых лучей 3, световод 4, смотровой тубус 5, световод 6, фотоприемник 7, выходную газовую магистраль 8 с манометром 9, основание 10 с кольцевой проточкой 11 и каналами подвода хладагента 12 и выхода газа 13, дроссельное устройство 14, термобатарею 15 с радиатором 16, конденсационное зеркало 17 с датчиком температуры 18 (органы управления на фиг.1 и 2 не показаны).

Источник световых лучей 3, световод 4, конденсационное зеркало 17, световод 6, фотоприемник 7 и электрическая схема (на фиг.1 и 2 не показана) представляют собой детектор точки росы.

В варианте 1 дроссельное устройство 14 установлено в боковой стенке кольцевой проточки 11 под углом к открытому участку охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала 17, а в варианте 2 дроссельное устройство 14 установлено по оси термобатареи 15, перпендикулярно к охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала 17.

Гигрометр точки росы работает следующим образом. Световые лучи, исходящие от источника световых лучей 3, по световоду 4 направляются на рабочую поверхность конденсационного зеркала 17 и, отражаясь, по световоду 6 попадают в фотоприемник 7, вызывая электрический сигнал в цепи детектора точки росы. Одновременно с этим анализируемый газ по входной газовой магистрали 2 подается в полость измерительной камеры 1 и, обтекая рабочую поверхность конденсационного зеркала 17, по выходной газовой магистрали 8 сбрасывается в атмосферу.

В момент образования росы на поверхности охлаждаемого конденсационного зеркала 17 интенсивность световых лучей, попадающих на фотоприемник 7, в результате рассеяния света скачкообразно уменьшается. Температура конденсационного зеркала 17, измеренная в этот момент с помощью датчика температуры 18, принимается за точку росы анализируемого газа.

Охлаждение конденсационного зеркала 17 может производиться путем дросселирования сжатого газа, парами охлаждающих агентов и с помощью электрической энергии, что позволяет существенно расширить область использования предлагаемого гигрометра точки росы.

При охлаждении конденсационного зеркала 17 путем дросселирования сжатого газа по варианту 1 сжатый газ подается в дроссельное устройство 14 (фиг.1), дросселируется и, обтекая открытый участок охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала 17 (в полости кольцевой проточки 11) под углом, например, от 15 до 30°, охлаждает его и затем по каналу выхода газа 13 сбрасывается в атмосферу.

При охлаждении конденсационного зеркала 17 путем дросселирования сжатого газа по варианту 2 сжатый газ подается в дроссельное устройство 14 (фиг.2), дросселируется и, обтекая всю открытую охлаждаемую поверхность конденсационного зеркала 17 через зазоры термоэлектрических элементов (на фиг.2 не показано), охлаждает его и затем по каналу выхода газа 13 также сбрасывается в атмосферу. При этом в кольцевой проточке 11 может быть выполнено несколько каналов для выхода газа.

При охлаждении конденсационного зеркала 17 с помощью охлаждающих агентов их пары по каналу подвода хладагента 12 поступают в полость кольцевой проточки 11, омывают всю открытую охлаждаемую поверхность конденсационного зеркала 17 через зазоры термоэлектрических элементов (на фиг.1, 2 не показано), охлаждают его и затем по каналу выхода газа 13 сбрасываются в атмосферу.

При охлаждении конденсационного зеркала 17 с помощью электрической энергии электрическое напряжение подводится к термобатарее 15, в результате чего холодный спай термобатареи 15 охлаждается, а тепло горячего спая с помощью радиатора 16 отводится в атмосферу.

По сравнению с прототипом предлагаемый гигрометр точки росы позволяет измерять точку росы сжатых газов при наличии любого из основных источников получения отрицательных температур (сжатого газа, охлаждающего агента, электрической энергии), в результате чего существенно расширяется область его использования.

Экономический эффект, ожидаемый от использования предлагаемого гигрометра точки росы, определить на данной стадии разработки не представляется возможным.

Источники информации

1. Deaton, W.M., and Frost, E.M. Jr. "Bureau of Mines Apparatus for Determining the Dew Point of Gases Under Pressure". Bureau of Mines Report of Investigations 3399, May 1938.

2. Измеритель примесей в сжатых газах. Патент РФ №2191372, 20.10.02, G 01 N 25/56.

3. Влажность. Измерение и регулирование в научных исследованиях и технике. Том 1. Принципы и методы измерения влажности в газах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967, с.138-145.

Гигрометр точки росы относится к технике измерения влажности газов. Преимущественная область использования - измерение влажности сжатых газов по точке росы. Гигрометр точки росы включает измерительную камеру, входную магистраль, источник световых лучей, световод, смотровой тубус, световод, фотоприемник, выходную газовую магистраль с манометром, основание с кольцевой проточкой и каналами подвода хладагента и выхода газа, дроссельное устройство, термобатарею с радиатором, конденсационное зеркало с датчиком температуры. Технический результат: предлагаемый гигрометр точки росы позволяет измерять точку росы сжатых газов при наличии любого из основных источников получения отрицательных температур (сжатого газа, охлаждающего агента, электрической энергии), в результате чего существенно расширяется область его использования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гигрометр точки росы, содержащий измерительную камеру, основание с расположенной в нем термобатареей, конденсационное зеркало, установленное охлаждаемой поверхностью на основании в контакте с термобатареей, детектор точки росы, магистраль анализируемого газа, органы управления и контроля, отличающийся тем, что в верхней части основания выполнена кольцевая проточка, полость которой сообщена с открытым участком охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и с термобатареей, при этом в боковой стенке кольцевой проточки установлено дроссельное устройство под углом к открытому участку охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и выполнены каналы для подвода хладагента и выхода газа, сообщенные с полостью кольцевой проточки.2. Гигрометр точки росы, содержащий измерительную камеру, основание с расположенной в нем термобатареей, конденсационное зеркало, установленное охлаждаемой поверхностью на основании в контакте с термобатареей, детектор точки росы, магистраль анализируемого газа, органы управления и контроля, отличающийся тем, что в верхней части основания выполнена кольцевая проточка, полость которой сообщена с открытым участком охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала и с термобатареей, при этом в боковой стенке кольцевой проточки выполнены каналы для подвода хладагента и выхода газа, сообщенные с полостью кольцевой проточки, а дроссельное устройство установлено по оси термобатареи перпендикулярно к охлаждаемой поверхности конденсационного зеркала.