Устройство для экспоненциального разбавления газов Советский патент 1983 года по МПК G01N31/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПОНЕНШЬ ЛЬНОГО РАЗБАВЛЕНИЯ ГАЗОВ

1 , Изобретение относится к газовой хроматографии и предназначено для градуировки детекторов хроматографов. Известно устройство для градуировки детекторов методом экспоненциального разбавления, содержащее смесительную емкость, внутри которой расположена магнитная мешалка-вентилятор Однако это устройство характеризуется наличием зон со слабым перемешиванием из-за сложной геометрии смесительной емкости, способствующей созданию застойных зон, что снижает степень перемешивания. Из-за неоднородного перемешивания смеси на практике имеет место значительное отклонение от экспоненциального закона разбавления, вслед-ствие чего снижается точность градуиров ки хроматографа. Известно также устройство для проверки линейности показаний газового, хроматографа,, содержащее смесительную емкость, внутри которой расположено уст ройство для перемешивания, выполненное в виде трех лопастей, расположенных на валу 2 . Недостатками данного устройства являются медленное перемешивание за счет точечного ввода примеси и сложность изготовления устройства. Наиболее близким к изббретению является устройство для экспоненциального разбавления газов, содержащее сферическую емкость, внутри которой расположено приспособление для перемешивания смеси, линии ввода газа-носителя примеси и вывода газовой смеси. Приспособление для перемешивания вьшолнено в виде закрепленных на валу крыльчаток, расположенных в приспособлениях для разбивки газовых потоков Г 3 Т , Недостатком этого устройства является низкое качество выводимого продукта, что обусловлено несоответствием между сферической формой емкости и сложной несферической формой мешалки. приводящим к созданию застойных зон, где перемешивание осуществляется неэффективно. Причем в устройстве иэ-за сложности Д1шамической системы и плохо го обтекания быстро уменьшается скорос потоков, ввод примеси осуществляется в периферийной части смесителя, практически в точке, что затрудняет и замедляет перемешивание. Это приводит к сни жению точности приготовления смеси. Целью изобретения является повышени точности приготовления смеси с заданным законом изменения состава во времени. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для экспоненциального разбавления газов, содержащем сферичес кую емкость, внутри которой расположен приспособление для перемешивания смеси линии ввода газа- осителя, примеси и вывода газовой смеси, приспособлеиие для перемешивания смеси выполнено в виде полого шара, соединенного с выходом линии ввода газа-носителя и примеси, и расположено в центре сферической емкости на конце линии ввода с возможностью вращения вркруг ее оси, при этом ось каждого J бтверстия-сопла расположена под углом к горизонтальной касательной и лежит в плоскости, образованной касательной и радиусом, проведенным в точку касания. Оси отверстий-сопел шара ориентированы таким образом, что под действием реактивных сил струй газа, выходящих из отверстий-сопел, осуществляется вращение полого щара вокруг оси общей линии ввода, при это обеспечивается изотропное распределение газа-носителя и примеси по всему объему сферической емкости и повышается точность приготов ления смеси заданного состава. . На фиг. 1 приведена конструкция устройства для экспЕокенциального разбавления газов; на фиг. 2 - предпочтительный вариант вьшолнения устройства для перемешивания газовой смеси (разрез А-А на фиг. 1). Устройство содержит сферическую емкость 1, выполненную из двух частей, скрепленных винтами 2, и предназначенную для перемешивания в ней газа-носителя с примесью, линии ввода 3 газа-носителя и линии ввода 4 примеси, переходящие в общую линию ввода 5, которая входит в верхнюю часть сферического сосуда 1 и соединена с ней с помощью гер метического соединения 6, например сварочного. В центре сферического сосуда 1 на KOJffle линии ввода 5 размещено приспособление для перемешивания, выполнеНное в виде полого шара 7, которое сочленяется с линией ввода 5 посредством двух сферических линий 8 и 9, например тефлоновых, и втулки 1О со стопорным винтом 11, образующих газовой подшипник при наличии потока газа, поступающего rto линии ввода 5 в полый шар 7 под давлением. На поверхности полого шара 7 выполнены отверстия-сопла 12, оси которых ориентированы единообразно и расположены под углом к горизонтальной касательной и лежат в плоскости, образованной касательной и радиусом, проведенным в точку касания, что обеспечивает при вращении шаровой полости 7 объемный изотропный ввод газа-носителя и примеси во внешнюю сферическую емкость 1 и эффективное газодинамическое перемешивание. Перед линией вывода 13 размещен отражающий экран 14, служащий для предотвращения прямого попадания в линию вьшода 13 выходящих струй из полого щара 7. Экран 14 вьтолнен в виде тонкой пластины, прикрепленной на ножке к внутренней поверхности сферической емкости 1. Отражакший экран 14 обеспечивает с внутренней поверхностью сферической емкости 1 диффузионный вывод газовой смеси. .Линия вьюода 13 размешена под углом 60-120 по отношению к линии ввода для устранения влияния первичной ориентации. В предпочтительном варианте вьшолнения (см. фиг. 2) полый шар 7 имеет два соосно расположенные отверстия, Ё которых расположен конец линии ввода 5, выполненный с отверстиями 15 для подачи газа-носителя и примеси и имеюший заглушку 16 с отверстием 17. Прохождение газа через зазоры между линией ввода 5 и поверхностями соосно расположенных отверстий 15 и заглушкой 16 обеспечивает газовую смазку при враще НИИ Полого щара 7. В случае применения устройства для приготовления паро-газовой смеси, оно помещается - термостате, например, применяемом для термостатирования хроматографических колЬнок. Устройство работает следующим образом. Газ-носитель через линию ввода 5 под давлением в несколько атмосфер подают в полый шар 7. При этом между сферическими шайбами 8, 9 и 10 и поверхностью полого шара 7, а также между поверхностями линии 5 и вводного отверстия полого шара 7 Т1О5шляется газовая подушка (смазка), толщина которой и величина потока через зазоры регулируется втулкой 10 со стопорным 5 винтом

Из полого шара 7 газ истекает через отверстия-сопла 12 н зазоры между шайбами 8 и 9 внешней поверхностью линии ввода 5 и поверхностью вводимого от верстия полого шара 7, создавая газовую смазку. Под действием реактивных сил, возникающих при истечении газовых струй через отвер гия-сопла 12, происходит вращение полого шара 7, установленного 5

на газовом подшипнике. Газ-носитель поступает в линию вывода 13, подключён ную к входу хроматографа. При установившемся потоке газа-носителя при посто5шном расходе iy через вводную линию 20 5 вводят известное количество G испытуемого газа или пара (примеси) в полый шар 7. Примесь вместе со струями газаносителя при вращении полого шара 7 изотропно распределяется по всему объе- 25 му сферической емкости 1. Перемешивание получаемой смеси происходит за счет механического воздействия истекающих через отверстия-сопла 12 вращающихся, струй и вихреобрлзных потоков, образо- 30 ВИВШИХСЯ при отражении струй от внутренних стенок сферической емкости 1.

.Это приводит к получению в кажд;ый момент времени одно родной смеси, которая выводится через линию вьтода 13 к де- 35 тектору хроматографа. При этом регистрируют изменение показаний детектора хроматографа по мере разбавления газа в устройстве до тех пор, пока сигнал детектора не станет меньше уровня шу- 40

мрв. Концентрация примеси в момент времени Ь задается выражением (),

.У,

V - объем внешней емкости. Предлагаемое устройство в сравнении с Прототипом позволяет приготовление газовой смеси и тем самым по выситъ точность градуировки хроматографов.

Формула и зоб р.е те н и я

I

. Устройство для экспоненциального разбавления газов, содержащее сферическую емкость, внутри которой расположи-. но приспособление для перемешивания смеси, линии ввода-газа осителя, примеси и вывода смеси, о т л и ч а ю-щ е - е с я тем, что, с целью повышения точности изготовления смеси с заданным законом изменения состава во времени, приспособление для перемешивания смеси вьшолнено в виде полого iuapa, соединенного с выходом линии ввода газа« 41осителя и примеси, и расположено в центре сферической емкорти на конце линии ввода с воамонсностью вращения вокруг ее оси, при этом ось каждого отверстия-сопла расположена под углом к горизонтальной касательной и лежит в плоскости, образованной касательной и радиусом, проведенным в точку касания. Источники информации,

принятью во внимание при экспертизе

3.Патент; США № 3911723 кл. 73/1 R, 1975 (прототип).