Устройство для измерения концентрации газов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/02 

111 .Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при кинетических исследованиях химических процессов, а также для измерений в мальгх объемах. Известен датчик для измерения элек тропроводности, содержащий кольцевые электроды, разделенные изолирующими участками С1. Однако, наличие у датчиков внешнего поля приводит к поляризации и делает его чувствительным к месторасположению, что сказывается на точности измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уст ройство для измерения концентрации газов, растворимых в анализируемой среде, включающее корпус для анализируемой среды, снабженный газопроницаемой пробкой, газоподводящую трубку, пропущенную одним концом через пробку и содержащую на погружаемом во вре мя измерений в среду конце внутренний и внешний электроды, связанные с измерительной системой 2. Однако при использовании данного устройства ввод газов в ячейку через трубку приводит к периодическим отключениям внутреннего электрода пузырьками от анализируемого раствора, и, как следствие, к погрешностям измерений. Кроме того, становится необ ходимым применение дополнительных средств, обеспечивающих перемешивани анализируемой среды и ее прокачку через трубку для постоянного омывани электродов. Применение дополнительны средств для перемешивания и прокачки жидкостей среды усложняет конструкцию И ограничивает ее применимость. Цель изобретения - упрощение конструкции путем совмещения функций средств ввода газов, перемешивания .анализируемой среды и омывания ею электродов, повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения концентраций газов, растворимых в анализируемой среде, включающем корпус для анализируемой среды, закрываемый газопроницаемой пробкой, газоподводя щую трубку, пропущенную одним концом через пробку и содержащую на погружа емом во время измерений .в среду конце внутренний и внешний электроды, связанные с измерительной системой. 7 на погружаемую во время измерений в анализируемую среду части трубки выполнено отверстие. Кроме того, отверстие расположено перед внутренним электродом на пути виде эллипса и конусообразного профиля, большее основание которого расположено на внешней поверхности стенки трубки. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - зависимость скорости V прокачки анализируемой среды от расхода GL газа-носителя; на фиг.4 - зависимость постоянной времени датчика от расхода газа-носителя. Устройство содержит корпус 1 для анализируемой жидкой среды 2, закрываемый газопроницаемой пробкой 3, трубку 4, имеющей на внутренней и внешней поверхностях электроды 5 и 6, подсоединенные изолированными проводниками 7 к схеме измерения, состоящей из усилителя-преобразователя 8, генератора 9 прямоугольных импульсов и измерителя lO, к которому подключен, например самописец (не показан). Через патрубок 11 на внешнем конце трубки 4 осуществляется подача исследуемых газов, по ходу движения которых в погруженной в среду 2 части трубки перед электродами выполнено отверстие 12 эллиптичной, как наиболее предпочтительной, формы, хотя : последняя может-быть произвольной, например, круглой, квадратной. Для вывода из корпуса устройства нераст- воренных газов служит канал 13 в пробке 3. Работа устройства поясняется на примере определения концентрации НС1, выделяющегося в ходе реакции поликонденсации и выносимого из реактора (не показан) с помощью инертного газа-носителя-азота. Заполнив корпус 1 дозированным количеством жидкости 2 (например бидистиллята) и закрыв его пробкой 3, в которой закреплена трубка с электродами - собственно датчик электропроводности, помещают устройство в термостат, в котором поддерживается необходимая температура с точностью ±0,01°С. HCt, поступающий через патрубок 11 вместе с азотом, растворяясь, будет изменять электропроводность жидкости - анализируемой среды 2. Напряжение, пропорциональное электропроводности раствора, преобразуется (усили вается, детектируется и т.д.) в измерительном канале и регистрируется например, с помощью самописца . Точность измерений HCt составляет + 0,05% в интервале концентраций . ...10 моль.- л . В устройстве используется стеклян ная трубка с внутренним диаметром мм, в которой электроды 5 и 6 устанавливаются коаксиально (это исключает влияние на результаты измерений местоположения датчика) и располагаются на расстоянии 1,5 RBH (Rg -внутренний радиус трубки) от нижнего края. Эллиптичное отверстие 12 имеет размеры, превышающие в 1,52 раза внутреннее сечение трубки и конусообразный профиль 14, сопрягаемый с внешней и внутренней стенками трубки скруглениями (разрез А-А на фиг.1). Причем ошибка минимальна, когда профиль отверстия конусообразный при расположении его большего основания со стороны внешней поверхности стенки трубки. Наличие отверстия в трубке придае ;ейфункции насоса импульсного (пульсирующего) действия, обеспечивающего

1,см сен реверсивное (в зависимости от расхрда газа) движение анализируемой среды 2, при котором происходит смешиваг ние поступающего газа с жидкостью, его растворение и омывание раствором электродов 5 и 6. Установлено, что при малых расходах газа жидкость всасывается через нижний конец трубки и выходит. через отверстие 12, т.е. массообмен осуществляется по часовой стрелке, При некотором критическом расходе газа жидкость остается в корпусе 1 неподвижной, а при дальнейшем увеличении расхода - начинает двигаться в обратную сторону, входя в трубку 4 через отверстие 12 и выходя через ее нижний конец. Предлагаемое устройство в отличие от известных имеет простую конструкцию, содержащую всего один ввод для газа, в которой датчик электропроводности совмещает в себе функции насоса и мешалки, обеспечивающих массообмен в измеряемом объеме. Это обеспечивает возможность миниатюризации как самого .датчика, так и устройства в целом, и, как следствие - возможность проведения измерений параметров химических (технологических) процессов при малых концентрациях исходных реагентов.

А-А

-1

/3 -2

Фиг.2

Фиг.д

Q, /1-cfH

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ, растворимых в анализируемой среде, включающее корпус для анализируемой среды, снабженный газопроницаемой пробкой, газоподводящую трубку, пропущенную одним концом через пробку и содержащую на погружаемом во время измерений в среду конце внутренний и внешний электроды, связанные с измерительной системой. отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции путем совмещения функций средств ввода газов, перемешивания анализируемой среды и омывания ею электродов на погружаемой во время измерений в анализируемую среду части трубки вьтолнено отверстие. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что отверстие расположено перед внутренним электродом по пути ввода газа. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, отверстие вьтолнено в сечении в виде i эллипса. 4.Устройство по пп. 1 и 3, 6 tличающееся тем, что отверстие выполнено конусообразного профиля, большее основание которого рас положено на внешней поверхности стенки трубки.

5- Qtа

25 50т т Т.сен

ФигЛ