Газоанализатор Советский патент 1986 года по МПК G01N7/04 

6 с контактами, подключенными к фотЬэлектронной следящей системе 8 для фиксации уровня жидкости в КТ 3„ Дозатор 9 газовой пробы расположен

в нижней части ПС 1 а слое инертной жидкости, снле5жен коническим поворртным вкладышем 10 с продольными и радиальными каналами,, 3 ил.

Изобретение относится к определению концентрации газов при избирательном поглощении исследуемого компонента химреактивом-абсорбентом, может быть использовано в химической и металлургической промышленности и позволяет повысить точность измерения и сократить время анализа. Газоанализатор содержит поглотительный сосуд (ПС) 1, заполненный абсорбентом 2 с частью его в виде столбика жидкости, находящегося в прозрачной капиллярной трубке (КТ) 3, установленной на крышке 4 ПС 1. По одну сторону КТ 3 расположена лампа 5 накаливания, а по другую - фотоэлемент to о ел ел со

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно - к определению концентрации газов при избирательном поглощении исследуемого компонента химическим реактивом-абсорбентом, и может быть использовано в химической, энергетической и металлургической промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения и сокращение времени анализа. . На фиг. 1 показан газоанализатор, вид; на фиг. 2 - дозатор газовой пробы; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Газоанализатор состоит из поглотительного сосуда 1, полностью заполненного абсорбентом 2, причем часть его находится в виде столбика жидкости в прозрачной капиллярной труб-. ке 3, установленной на крышке 4 поглотительного сосуда, с одной стороны прозрачной трубки жестко закреплена лампа 5 накаливания. С противоположной стороны от нее за прозрачной трубкой находится фотоэлемент 6, который контактаьш 7 подключен к измерительному устройству фотоэлектронной следящей системы 8 для фиксации уровня жидкости в прозрачной капиллярной .трубке. Дозатор 9 газовой пробы (фиг, 2) имеет конический поворотный вкладыш 10 с каналом 11, выходящим отверстием 12 на боковую стенку конического вкладьша. С одного торца его находится штуцер 13, к которому подводится проба газа, с противоположного торца на шпильке 14 при помощи двух гаек 15 укреплена ножка 16 колокола 17. Конический вкладыш 10 вставлен в жестко закрепленную в нижней части поглотительного сосуда 1 при помощи резьбы 18 втулку 19. Внутренняя стенка втулки 19 и внешняя поверхность конического вкладьшза 10 плотно притерты, но так, что последний может свободно вращаться внутри втулки, в боковой стенке втулки 19 имеется отверстие 20, совпадающее с окружностью вращения отверстия 12 и диаметром, равным

5 диаметру этого отверстия. Колокол 17 в открытом положении впускного устройства прикрывает отверстие 20 и совпадающее с ним в этот момент отверстие 12. Рычаг 21, находящийся

0 в ограничительном пазу фланца. 22 втулки, связан через исполнительный механизм поворота вкладьша (соленоид) 23 (фиг. 1) с фотоэлектронной следящей системой 8. Для предотвра5 щения начала реакции поглощения в момент впуска пробы анализируемого газа в поглотительньй сосуд налита инертная жидкость 24 с большей плотностью, чем абсорбент (например,

20 глицерин). Наклонные планки 25 служит для увеличения времени нахождения пробы анализируемого газа в . абсорбенте и обеспечения полноты реакции. Для выпуска остатка газа име25 ется выпускной клапан 26, который также связан с фотоэлектронной следящей системой 8. Установка начального уровня жидкости .(метка Q ) в трубке 3 осуществляется устройством

30 коррекции нуля, состоящим из резиновой мембраны 27, скобы 28 и регулировочного винта 29, установленным в отверстии в стенке поглотительного сосуда 1.,

, Принцип работы прибора заключается в следующем.

Проба анализируемого газа по штуцеру 13 дозатора газовой пробы 9, находящегося в открытом состоянии,

Q каналу 11 подходит к отверстию 12 и совпадающему с ним в этот момент отверстию 20, проходит через них и скапливается в слое инертной жидкости 24 под колоколом 17, прикрываюj щим отверстия, образуя пузырек. Уровень абсорбента в виде столбика жидкости в прозрачной капиллярной трубке 3 повышается по мере роста пузырька газа. В момент поднятия уровня жидкости до заданного значения (метка с)) устанавливаемого в зависимости от того, какой газ анализируется, фотоэлектронная следящая система 8 сработает, и соленоид 23 посредством рь1чага 21 поворачивает конический вкладьпп 10 относительно своей оси на 90 (фиг. 2). При этом колокол 17 так же, поворачиваясь на 90 вверх, выпускает отмеренную пробу газа 1 мл, а отверстие 12, повернувшись от отверстия 20 (на фиг. 3 показано пунктиром), тем самым прекращает подачу газа в поглотительный сосуд 1. Реакция поглощения еще не началась, так как пузырек газа находится еще в инертной жидкости. Как только пузырек газа пересечет границу, разделяющую абсор бент и инертную жидкость, реакция избирательного поглощения определяемого компонента газа началась. Пузырек газа проходит по наклонным планкам 25, реагирует с абсорбентом и скапливается в области вьшускного клапана 26. По мере поглощения определяемого компонента из пузырька газа уровень жидкости в прозрачной капиллярной трубке 3 понижается, что фиксируется при помощи фотоэлектронной следящей системы. Понижение уровня абсорбента непрерьшно регистрируется на записывающем устройстве (не показано) . В момент окончания реакции поглощения понижение уровня жидкости в прозрачной капиллярной . трубке 3 прекращается (метка Ь ), и фотоэлектронная следящая система вырабатывает сигнал открытия выпускного клапана 26. Как только оставшаяся проба газа выходит через выпускной клапан в атмосферу, он автоматически закрывается, а соленоид 23 посредством рычага 21 поворачива-ет конический вкладыш 10 впускного устройства вокруг -своей

О

оси на 90 в обратном направлении. При этом отверстия 12 и 20 вновь совмещаются и через них открывается доступ новой пробе газа под колокол 17, так же повернувшийся на 90 в обратном направлении, прикрьш собой отверстие 20. Начинается новый цикл. Запись наименьшего положения уровня жидкости в прозрачной капиллярной трубке 3 служит мерой концентрации определяемого компонента в смеси газа. В процессе эксплуажидкости в капиллярной трубке, отсутствие длительного процесса прокачки газа из-под измерительного колокола и из дозировочной бюретки в поглотительный сосуд, уменьшение вводимой пробы газа со 100 мл до 1 мл, что требует в 100 раз меньшего -расхода абсорбента, позволяет сократить время анализа одной пробы газа с 2-3 мин до 10-15 с, повьш1ение точности прибора в 2 раза.

Отказ от применения ртути в качестве затворной жидкости делает прибор безопасным в работе.

Повьш1ение точности применением капиллярной трубки для измерения объема газа видно из следующих расчетов.

Чтобы при отборе пробы газа объемом 1 мл уровень абсорбента в -прозрачной капиллярной трубке поднялся до 200 мм, выбираем диаметр ее по следующей формуле

)TD

Н V.

4

где D - диаметр прозрачной капиллярной трубки; Н - высота абсорбента в ней,

200 мм; V - объем абсорбента в ней,

2000

Определяем требуемый диаметр капиллярной трубки 394 тации прибора возможно некоторое понижение или повышение уровня жидкости в прозрачной капиллярной трубке 3 вследствие воздействия внешних факторов: выплескивание через выпускной клапан вместе с газом абсорбента, повьшгенная влажность анализируемого газа. Повернув винт устройства коррекции нуля и прогнув :резиновую мембрану 27 внутрь или наружу соответственно повышают или понижают уровень жидкости в прозрачной капиллярной трубке 3, тем самым устанавливая начальное положение его. Предлагаемый газоанализатор имеет следующие преимущества по сравнению с известным: исключение необходимости передачи прореагировавшего газа на расстоянии и в связи с этим - отсутствие переходных трубок, замена измерительного колокола на прозрачную капиллярную трубку, установленную на крышке поглотительного сосуда, применение фотоэлектронной сле25 дящей системы, для фиксации уровня . . 3, 56 мм нтг i При использовании газоанализатора с пределом измерения 0-5% в процессе реакции поглощения уровень будет понижаться на 5 мм. А изменение уровня абсорбента в прозрачной капиллярной трубке на 2 мм будет соответствовать концентрации 1%. Известные средства измерения мал1ых значений уровня позволяют измерять с погрешностью до 0,1 мм, что состав ляет 0,05% концентрации, т.е. абсолютная погрешность 0,05%.

Тогда относительная погрешность составит

0,1%.,

где- л - абсолютная погрешностьJ

0,05%. Y- относительная погрешностьJ

Q -О - разность между началом

ГЛОКС г

и КОНЦОМ шкалы, 5 мм

Существующие газоанализаторы с пределом измерения 0-5% имеют относительную погрешность 2-2,5%.

дозатор расположен в нижней части поглотительного сосуда в слое инерт15 ной жидкости и содержит неподвижную втулку с радиальным каналом, установленный в ней конический поворотный вкладыш с продольным и радиальным каналами, колокол, укрепленный

20 на торце вкладыша и расположенный при отборе пробы над отверстием во втулке, и механизм поворота вкладыша, устройство для измерения объема газа вьшолнено в виде капиллярной

25 трубки, и газоанализатор снабжен выпускЙьЫ клапаном, установленным на крьш1ке сосуда, мембраной с регулировочным винтом для коррекции нуля, установленной в отверстии, вы30 полненном в стенке сосуда, и фотоэлектронной следящей системой для фиксации уровня жидкости в капиллярной трубке,связанной с вьшускньм паном и механизмом поворота вкладьшга 39 3 о б р Форм е т е н и я у л а и Газоанализатор, включающий дозатор газовой пробы, поглотительный сосуд, заполненный абсорбентом, и устройство для измерения объема газа, подсоединенное к крьшке поглотительного сосуда, отличагощийс я тем, что, с целью повышения точности измерения и сокращения вре10 мени анализа, поглотительный сосуд заполнен инертной жидкостью плотностью, большей плотности абсорбента.