Газовый хроматограф Советский патент 1987 года по МПК G01N30/34 

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к газовой хроматографии, для аналитического контроля в химической промышленности.

Целью изобр.етения является повышение надежности работы,

На чертеже представлена газовая схема хроматографа.

Газовый хроматограф содержит защиную оболочку 1, разделенную на три секции. Первая секция 2 включает аналитические блоки - дозатор 3, колонку 4 и детектор 5, а вторая секция 6 - электронные блоки (не показаны). Секции 2 и 6 соединены с атмосферой и с основным источником 7 продувочного газа через первое и второе исполнительные устройства 8 и 9, снабженные соответствую1и 1ми управляющими камерами 1 О и 1,

В третьей секции 12 размещено снабженное управляющими камерами 13 и 14. третье исполнительное устройство 15, через которое секции 2 и 6 связаны с резервным источником 16 продувочного газа. Управляющая камера 13 подключена к выходу размещенного в линии основного продувочного газа сужающего устройства 17,, а управляющая камера 14 - к термометру 18, выполненному в виде манометрического термометра, установленного: на нагревателе 19 основного продувочного газа, поступающего в секцию 2. В линиях подачи водорода и анализируемого продукта, по дключенных к третьей секции 12, установлены исполнительные устройства 20 и 21, снабженные управляющими камерами 22 и 23 соединенными между собой, с манометром 24 и пневмоэлектропреобразовате лем 25, связанным с кнопкой 26 включения электропитания хроматографа, В линиях водорода и анализируемого продукта установлены также блоки 27 и 28 контроля максимального расхода водорода и анализируемого продукта, включающие мембранные элементы 29 и 30 и дроссели 31 и 32,

В третьей секции 12 размещены вьтолненные также на мембранных элементах блоки 33 и 34 контроля минимального давления в cooтвeтcтвyюuJJ x секциях 2 и 6, блок 35 контроля минимального расхода основого продувочного газа, а также блок 36 контроля максимального давления основного про

5

0

5

0

5

0

Б

0

5

дувочного газа. Мембранные элементы всех блоков контроля имеют проточные- камеры и содержат в них пару типа сопло- заслонка. Кроме того, кажддай из указанных мембранных элементов снабжен управляющей камерой. Блок 36 контро- ля максимального давления основного продувочного газа представляет собой трехмембранное пневмореле с размещенной в одной из его проточных камер пружиной задания. Управляющие камеры мембранных элементов 29 и 30 блоков 33 и 34 контроля и мембранного элемента блока 35 контроля минимального расхода основного продувочного газа также снабжены соответствующими пружинами задания, при этом управля- щие камеры мембранных эдементов 29 и 30 связаны с соответствующими проточными камерами этих элементов и с атмосферой, а линии подачи водорода и анализируемого продукта подключены непосредственно к соплам мембранных элементов 29 и 30 и дросселям 3 и 32, Управляющие камеры мембранных элементов блоков контроля 33-35 связаны соответственно с внутренними полостями секций 2 и 6 и выходом сужающего устройства 17, причем проточная камера мембранного элемента блока 35 контроля соединена с входом сужающего устройства 17, Сопла мембранных элементов блоков 33 и 34 контроля минимального давления основного продувочного газа.в секциях 2 и 6 соединены с входом сужающего устройства 1 7 через сопло мембранного элемента блока 35 контроля минимального расхода продувочного газа, При этом на выходе сопла мембранного элемента блока 35 контроля установлен дроссельный делитель 37, подключенный к манометру 24, Управляющая камера трехмембранного реле блока 36 контроля максимального давления подключена к секции 2 параллельно управляющей камере мембранного элемента блока 33 контроля минимального давления , при этом одно из сопел трехмембранного реле блока 36. контроля, установленное в той же проточной камере, что и пружина задания, связано с выходом третьего исполнительного устройства 15 и с управляющей камерой 10 первого исполнительного устройства 8, а другое сопло - с входом сужающего устройства 17, Выход трехмембранного реле блока 36 контро

ля подключен к управлягошей камере 11 второго исполнительного устройства 9.

Описанная схема блоков контроля хроматографа может быть реализована на основе элементов УСЭГО1А,

Устройство работает следующим образом.

После включения электропитания и выхода хроматографа на режим (при достижении заданной температуры анализа и соблюдении условий взрывозащи ты) проба анализируемого продукта и водород (газ-носитель) подаются из соответствующих линий через дозатор 3 на колонку 4, где проба делится на составляющие ее компоненты, а затем компоненты пробы поступают в детектор 5 (катарометр), в котором проводится их качествеиньш и количествен- ный анализ, В случае применения плаз менно-ионизационного детектора (ГШД) в к ачестве газа-носителя применяются другие газы (азот, гелий и др.), а водород используется дпя создания ионизирующего пламени в ПИД, Теплоно .сителем для нагрева аналитических блоков служит основной продувочный газ, подаваемый через нагреватель 19

Взрывозащита хроматографа обеспе- чивается продувкой основным продувочным газом (воздухом) секций 2 и 6 в которых устанавливается давление, предотвращающее попадание в продуваемые полости наружной атмосферы, При утечке водорода или анализируемого продукта внутри секции 2 вследствие разгерметизации соответствующих линий подачи продувочный воздух обеспечивает их разбавление до взры- вобезопасных концентраций (меньше нижнего предела взрываемости), При этом блоки контроля хроматографа обеспечивают соблюдение следующих заданных условий взрьтозащиты,

Минимальный расход продувочного воздуха должен соответствовать максимально возможным расходам утечек водорода и анализируемого продукта, создавая их необходимое разбавление, а давления в секциях 2 и 6 должны быть не менее 100 Па,

Подача резервного продувочного газа (азота), включаемого при отказе основного источника продувочного газа (продувочного воздуха), должна исключить контакт наружной атмосферы с нагретыми частями внутри оболочки 1.

Выполнение первого условия взры- ,, возащиты обеспечивается следующим образом.

При подаче воздуха от основного источника 7 на сужающем устройстве 17 устанавливается перепад давлений, соответствующий текущему .значению его расхода, а во внутренних полостях секций 2 и 6 устанавливаются определенные избыточные давления,

В том случае, когда перепад давлений меньше, чем значение перепада,- заданное пружиной мембранного элемента блока 35 контроля, сопло этого элемента закрыто. При увеличении расхода продувочного воздуха указанное сопло открывается, сообщая линию, соединяющую сопла.мембранных элементов блоков 33 и 34 контроля, через дроссельный делитель 37 с входом сужающего устройства 17, Поскольку при этом в указанную линию поступает продувочный воздух, то в случае, когда избыточное давление в секциях 2 и 6 становится больше, чем 00 Па, происходит срабатывание мембранных- элементов блоков 33 и 34 контроля (сопла этих элементов закрываются), в результате чего давление в линии, соединяющей сопла мембранных элементов блоков 33 и 34 контроля, повы- щается до значения, достаточного для срабатывания пневмоэлектропреобразо- вателя 25 и исполнительных устройств 20 и 21, которые включают подачу водорода и анализируемого продукта к дозатору 3, Это давление контролируется по манометру 24, показывающему готовность хроматографа к работе; Выключение электропитания производится с помощью кнопки 26,

Любое аварийное изменение режима подачи продувочного воздуха во время работы хроматографа, вызывающее умень- щение расхода продувочного воздуха или снижение давления в полостях 2 и 6 менее 100 Па, приводит к сбросу давления из линии, соединяющей сопла мембранных элементов блоков 33 и 34 контроля и отключению в результате этого электропитания и подачи водорода и анализируемого продукта.

После устранения причины аварийного нарушения в линии, соединяющей сопла мембранных элементов блоков 33 и 34 контроля, давление восстанавливается, вновь позволяя включить хроматограф в работу с помощью кнопки 26,

Поскольку максимальные расходы утечек из линий, подключенны к дозатору 3, не могут быть больше максимальных расходов-S этих линиях, то обеспечение первого условия взрыво- защиты достигается также ограничением в соответствующих линиях расходов водорода,и анализируемого продукта дросселями 31 и 32, а также ограни- чением давления на входах этих дросселей с помощью мембранных элементов 29 и 30, блоков 27 и 28 контроля.

Эти мембранные элементы срабатывают при достижении давления на входах дросселей 31 и 32 величины, превышающей значение дaвлeнийj заданное пружинами задания мембранных элементов 29 и 30. При этом избыток давления срабатывается через сопло мембранного элемента 29 или 30 блока 27 или 28 контроля, не допуская увеличения расхода водорода или анализируемого продукта в линиях, подключенных к дозатору 3,

В случае отказа основного источника 7 продувочного газа, в результате которого происходит отключение электропитания хроматографа, для соблюдения второго условия взрывозащи- ты в секцию 2, нагретую до температуры анализа, и в секцию 6 с помощью третьего исполнительного устройства 15 подается азот, в результате чего в указанных секциях поддерживается избыточное давление, исключающее проникновение в них окружающей среды, являющейся взрывоопасной. При этом, ,в момент отказа основного источника 7 в соответствии с температурой анализа на выходе манометрического термометра 18 формируется да-вление, открывающее исполнительное устройство 15, В результате резервный продувочный газ (азот) поступает в управляющие камеры 10 и 11 первого и второго исполнительных устройств 8 и 9, закрывает их и подается в секции 2 и .6, поддерживая в них избыточное давление. После остывания внутренней полости секций 2 и соответствующего снижения давления на выходе термометра 18 третье исполнительное устро ство 15 под действием своей пружины закрывается, прекращая подачу азота

При нарушении нормального режима продувки секций 2 и 6, которое может Произойти, например, при отказе первого исполнительного устройства В,

32222Р

связанного с атмосферой, давление в секциях 2 и 6 повышается. При этом усилие, развиваемое этим давлением в управляющей камере трехмембранного реле блока 36 контроля, становится больше усилия, создаваемого пружиной задания этого реле, В результате сопло, связанное с входом сужающего 1Q устройства 17, подключается к управляющей камере 11 второго исполнительного устройства 9, вследствие чего последнее закрывается, прекращая подачу основного продувочного газа в 15 секции 2 и ft. При снижении избыточного давления в секциях 2 и 6 до допустимого уровня (не более 6 кПа), второе исполнительное устройство 9

вновь открывается, восстанавливая связь основного источника 7 продувочного газа с секциями 2 и 6.

Формула изобретения

1, Газовый хроматограф, содержащий защитную оболочку, разделенную на три секции,, первая и вторая из которых включгаот соответственно аналитические блоки и блоки электроники и соединены через, снабженные управляющими камерами первое и второе исполнительные устройства с атмосферой и основньм источником продувочного газа, а в третьей секции размещены третье исполнительное устройст-- во, через которое первая и вторая секции связаны с резервным источником продувочного газа, а также установленные в линиях водорода и анализируемого продукта блоки контроля максмального расхода водорода и анализируемого продукта, включающие мембранные элементы и дроссели, и выполненные на мембранных элементах блок контроля минимального давления и блок контроля минимального расхода основного продувочного газа, подключенный к сужшощему устройству, -установленному на выходе основного источника продувочного газа, при этом мембранные элементы всех блоков контроля содержат пару типа сопло - за- - слонка, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, сопло мембранного элемента блока контроля минимального давления основного продувочного газа соединено с входом сужающего устройства через сопло мембранного элемента блока контроля минимального расхода основного, продувочного газа, а линии водорода и анализируемого продукта связаны непосредственно с соплами мембранных элементов соответ ствующих блоков контроля максимального расхода водорода и анализируемого продукта и с дросселями этих блоков.

2, Хроматограф по п,1, о т л и - чающийся Тем, что третье исполнительное устройство снабжено второй управляющей камерой, при этом

322228

одна из управляющих камер подключена к выходу сужающего устройства, а . другая - к термометру секции аналитических блоков,

3, Хроматограф по пп, 1 и 2, О Т - личающийся тем, что хроматограф снабжен блоком контроля максимального давления основного про- -|Q дувочного газа, подключенным к секции аналитических блоков и связанным с выходом третьего исполнительного устройства и с управляющей камерой второго исполнительного устройства.

ВОЗ&/Х

Азот ц. О Линия Ьодорода

Линия ана/шзи.- уемого продуита

26

Составитель Л.Жаркова Редактор А.Ворович Техред А.Кравчук Корректор Л.Бескид

- - -« ------- . -ей-- -,,.,.. -., «вв.-ч -

Заказ 382.6/40 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,- 4

Изобретение относится к газовому анализу, в частности к газовой хроматографии. Целью изобретелия является повышение надежности работы. В газовом хроматографе в линиях водорода и анализируемого продукта установлены блоки контроля максимального расхода, включающие мембранные элементы (МЭ) и дроссели, причем линии подачи максимального расхода водорода и анализируемого продукта подключены непосредственно к соплам МЭ и дросселям. В секции пневмоавтоматики размещены вьтолненные из МЭ блоки контроля минимального давления в двух секциях анализа и блоки электроники в секциях минимального расхода основного продувочного, газа, подключенного к сужающему устройству и блоку контроля максимального давления основного продувочного газа. МЭ всех блоков контроля снабжены управляющими камерами и проточными камерами с парой типа сопло - заслонка. Сопла МЭ блока контроля минимального давления основного продувочного газа соединены с входом сужающего устройства через сопло Ю блока контроля минимального расхода основного продувочного газа. Снабжение второй управляющей камеры исполнительным устройством, осуществляющим подачу резервного газа, исклю-. чает возможность нехватки газа в момент аварийного снижения подачи продувочного газа, а снабжение хроматографа блоком контроля минимального расхода основного продувочного газа устраняет возможность деформации оболочки хроматографа при авари шом по- вьщгении давления в секциях аналитического и электронного блоков. 2 з,п. ф-лы, 1 ил. (П