Прибор для приготовления газовых смесей Советский патент 1986 года по МПК B01F3/02 

1212528

2. Прибор поп. 1, отличаю- нено в виде полых игл разной длинь щ и и с я тем, что устройство для выпуска приготовленной смеси выполсообщающихся с полостью его имекяцей мембрану.

ячейки.

Изобретение отноеится к приборам, прёдна,значенным для приготовления газовых смесей заданного состава, и может быть использовано для получения чистого кислорода и его смешения с газообразным топливом для последую щего определения теплотворной способности газообразного топлива в калориметрах или для приготовления калибровочных газовых смесей, используемых для метрологического обеспег чения газоа1|ализаторов.

Цель изобретения - повьшение точности, ускорение процесса приготовления газовой смеси и повышение качества готового продукта. I - -На фиг. 1 изображен предлагаеьай прибор, общий вид, на фнг.2 - устройство для вьшуска приготовленной смеси.

Прибор содержит прозрачный напорный сосуд 1, внутри которого расположен прозрачньй смесительный сосуд 2 на стенке которого нанесены деления в объемных единицах. На токопроводах 3, проходящих через, эластичное донышко 4 напорного сосу- Iда 1, приварены электроды 5, вьшол- ненные в виде параллельных пластин. Токопроводы 3 соединены между собой шарнирно при помощи диэлектрической пластины 6, на которой закреплен якорь 7 вибратора. Питание вибра- тора и электролизера 8 ос ществляет- ся от блока 9 питания. Включается . прибор выключателем 10, а полярность электролизера изменяется переключателем 11. Устройство для отбора газов состоит из, сосуда 12 с кранами 13, 15 и редуктора 16. Посредством крана 17 смесительный сосуд 2 сообщен с устройством для выпуска приготовленной смеси 18, состоящим из ячейки 19 игл 20 и 21 разной длины, корпуса 22. Устройство закреплено на стенке корпуса прибора 23.

нено в виде полых игл разной длинь

сообщающихся с полостью его имекяцей мембрану.

ячейки.

Ячейка; 19 (фиг. 2) состоит из корпуса 24, крышки 25 с отверстиями, эластичной мембраны 26, донышка 27, к которому припаян изолятор

28. Через изолятор 28 приходит высоковольтный электрод 29. Все устройства, узлы и детали распо- ложены в корпусе 23. На крьш1ке 30 установлен термометр 31 для контроля

за температурой газа и кран 32.

Прибор работает следующим об- разом.

.Заполняется газом сосуд 12 для отбора проб. Для заполнения сосуда

подключают редуктор 16 к газовой сети или к баллону с газом и закрывают краны 14, 15 и 17. После чего наполняют сосуд газом и закрьгоают кран 13. Смесительный и напорный сосуды заполняют электролитом. Для этого открывают краны 32 и 17. Электролит в обоих сосудах устанавливается на одном уровне, так как последние являются сообщающимися.

Получение кислорода.

Исходное положение прибора: выключатель 10 Сеть выкл., переключатель 11 в положении Ог, краны 32 и 17 открыты, сетевая вилка включена к розетку 220В, 50 Гц. Выключатель 10 устанаь-тивают в положение Сеть вкл., при этом начинает работать вибратор 7 и электролизер 8. На электроде 5, размещенном в смесительном сосуде 2, вьщеляется кислород, которьй через кран 17 и иглу 20, ячейку 19 и иглу 21 уходит в атмосферу. На электроде 5, размещенном в напорном сосуде, вьщеляется

водород, который уходит в атмосферу через кран 32. При электролизе - пузырьки газа не задерживаются на электродах 5, так как последние вибрируют. Отсутствие пузырьков на

электродах позволяет получить точное количество газа, а также значительно уменьшает затраты электроэнергии на его пблучение. Электроды вибрируют ввиду того, что переменное магнитное поле заставляет коле- баться якорь вибратора 7. Посредством шарнирно закрепленной диэлектрической пластины 6.через токопроводы 3 вибрация передается на пластинчатые электроды 5. После продувки газовых- каналов закрывают кран 17, при этом смесительньй сосуд 2 начинает заполняться кислородом. Необходимый для получения газовой смеси объем кислорода определяют по шкале, нанесенной на смесительном сосуде 2, после чего выключают блок 9 питания вибратора 7 и электролизера 8 выключателем 10. Для приготовления газовой смеси из сосуда 12 в смесительный сосуд 2 подают испытуемый газ в количестве, необходимом для получения газовой смеси заданного состава, для чего открывают краны 14 и 15. Контроль поступившего испытуемого газа ведется по шкале на смесительном сосуде 2. Приготовив газовую смесь, закрывают краны 14 и 15.

Получение калибровочной смеси.

Для получения калибровочной газовой смеси кислород-водород после получения необходимого количества кислорода в смесительном сосуде 2 меняют полностью полярность на электродах электролизера при помощи переключателя 11, который устанавливают в положение Н.. При этом на электроде 5, размещенном в смесительном сосуде 2, выделяется водород. Получив необходимое количество водорода, выключают питание прибора выключателем 10, а переключатель 11 устанавливают в положение Oj. Калибровочная смесь готова к заполнению ячеек для отбора проб. Подготовка газов к смешению, а также приготовление газовой смеси происходит при постоянной температуре.

Заполнение ячеек в устройстве для выпуска приготовленной смеси.

Для заполнения ячеек газовой смесью необходимо установить ячейку .19 таким образом (фиг.2), чтобы игл 20 и 21 прошли через отверстия в крьш1ке 15 и прокололи мембрану 26. Затем открывают кран 32, при этом напорный сосуд 1 соединяется с атмосферой. Открыв кран 17, смесительный сосуд 2 соединяют с ячейкой

212528

19. Под давлением столба жидкости в напорном сосуде 1 газовая смесь продувается через ячейку. Продув через ячейку 5-6 объемов газовой .

5 смеси (необходимое количество уста - навливается по шкале на смесительном сосуде в зависимости от объема ячейки), ячейку опускают так, чтобы короткая игла 21 вьш1ла ,из нее, а длин10 ная игла 20 осталась внутри. Закры вают краны 32 и 17, после чего снимают ячейку, заполненную газовой смесью заданного состава. Крышку 25 поворачивают на 20-30 так, чтобы

5 отверстия в крышке сместились по .,.,; отношению к отверстиям в корпусе 24, Давление смеси в ячейке принимается равным барометрическому в момент приготовления смеси плюс давление 20. столба воды составляющего разницу между уровнем в напорном и смесительном сосуде. В дальнейшем ячейку с газовой смесью используют в микрокалориметре для определения

25 теплотворной способности газообразного топлива, для калибровки микрокалориметров и газоанализаторов.

Работа прибора в автоматическом режиме.

Определяют производительность i электролизера 8 и измеряют ее, а также устанавливают постоянный расход газа. Для определения производительности, электролизера по кислороду (фиг. 1) открывают краны 32

и 17, переключатель 11 устанавливают в положение 0, выключателем 10 включают вибратор 7 и электролизер 8, через 2-3 мин выключают прибор выключателем 10, закрьшают кран 17, таким образом фиксируется уровень электролита в смесительном сосуде 2.Одновременно включают секундомер и выключатель 10. Через 30-40 с (определяют визуально скорость заполнения смесительного сосуда кислородом) одновременно выключают секундомер и выключатель 10, таким образом фиксируют нижний уровень электролита в смесительном сосу де. Разность уровней составит объем полученного кислорода. Объем полученного кислорода, разделенный на время его приготовления, зафиксированное секундомером, является про55 изводительностью электролизера по кислороду, мл/с. Изменения проводят .3-4 раза, после чего усредняют его результат. Производительность элек30

40

45

тролизера конкретного прибора по кислороду к водороду величина постоянная и вносится в его паспорт. Про- веряют производительность электролизера один раз в год. Расход газа определяют по расходу пропана или других газов и их смесей, близких по плотности к исследуемому газу. Для установления определенного расхода исследуемого газа кран 15 выполнен четырехпоэиционным. Нулевая позиция кран закрыт. Первая, вторая и третья позиции - кран открыт и устройство для отбора газов соединяют через калиброванные отвер стия в кране 15 со смесительным сосудом 2. Минимальное отверстие в кране - позиция i - соответствует минимальному расходу и устанавливается при работе с высококалорийными газами. Сред1. нее - позиция 2 - соответствует нор- |мальному расходу и устанавливается- при работе .среднекалорийными газами. Максимальное - позшщя З - со

ответствует максимальному расходу и устанавливается при работе с низкокалорийными газами. , .

Проверка расхода газа через каждое калиброванное отверстие производится так же, как и проверка про- изводительности электролизера методом заполнения смесительного сосуда 2 при одновременном измерении времени заполнения с помощью секундомера Расход газа через каждое калиброванное отверстие в каждом конкретном приборе величина постоянная и вносится в паспорт. Проверку расхода газа через каждое из калиброванных отверстий проводят один раз в год газом, указанным в паспорте прибора При работе прибора в автоматическом .режиме иглы 20 и 21 соединяют пр И помощи ячейки 19. Изменение температуры газовой смеси на 2 С соответствует 1% изменения ее объема. Изменение давления на 8 ммрт.ст также соответствует изменению ее объема -«-на 1%. При расчете коли- честно газовой смеси приводится к Г нормальным условиям 20 С и 760 мм рт.cf. Термостатирование смесительного сосуда 2 осуществляется электролитом находящимся в напорном сосуде 1.

0 Температура электролита поддерживается терморегулятором с точностью ± 0,. При составлении газовой смеси вручную давление газовой смеси принимают равным атмосферному (баро5 метрическому) Р в данный момент времени плюс давление столба воды L , , равное разнице уровней в напорном и смесительном сосудах в момент конца заполнения ячейки. При работе

0 прибора в автоматическом режиме давление в смесительном сосуде поддерживают постоянным автоматически за счет изменения разницы уровней в напорном и смесительном сосудах.

5 Автоматическая регулировка в приборе осуществляется следзтощим образом; PQ - атмосферное (барометрическое) давление в данный момент времени; Prej давление исследуемого газа в

0 смеси; давление кислорода в смеси; Рц - давление водяного столба Р(„ - давление газовой смеси.

Так как , и Р величины постоянные, то РСМ Praj Ог ве, личина постоянная. С другой стороны РСМ а РН изменений Р соответственно изменяется Р таким образом, чтобы Рр„ оставалось величиной постоянной.

0

В предлагаемом приборе достигается получение смесей газов с большей точностью при одновременном уменьшении времени на их приготов- 5 ление, а также улучшение общих экс- плуат ционных характеристик прибо- ра.