Газохроматографический кран Советский патент 1989 года по МПК G01N30/24 

Между основанием 2 и крышкой 1 размещен золотник 3, соединеиньш с пневмоприводом 4, к одному из входов Р которого подключен дроссель 5 (фиг.З). Золотник 3 снабжен вертикальными каналами 6 и 7. Вертикальный канал 6 в исходном положении золотни ка 3 связан с атмосферой через отверстие 8 крьдики 1 и через отверстие 8 основания 2 с хроматографом 9 (вход десорбционной колонки). Второй вертикальный канал 7 выполнен П-образной формы и через отверстие 10 крышки 1 связан с хроматографом 9 (выход десорбционной колонки), а через отверстие 10 основания 2-е источником 11 газа-носителя.

Золотник 3 снабжен также продольными каналами 12, 13 и 14, 15. Продольный канал 12 через отверстия 16 и 17 крьппки 1 в исходном положении золотника 3 подключен к источнику 11 газа-носителя и к хроматографу 9, а продольный канал 13 в этом же положе- НИИ золотника 3 связан через отверстие 18 крьшки 1 с источником П газа- носителя. Продольные каналы 14 и 15 как в исходном, так и в рабочем положениях золотника 3 через отверстия 17 и 18 основания 2 соединены с дозирующей петлей 19. В исходном положении золотника 3 продольные каналы 14 и 13 через отверстия 20 и 21 основания 2 соединены с источником 22 анализируемого продукта и с атмосферой. Для исключения дополнительной ошибки дозирования, которая может возникнуть в результате изменений атмосферного давления, связь отверстия 21 с атмос- ферой целесообразно осуществлять через проточную камеру пневмоповтори- теля (не показан), управляющая камера которого образует герметично изо- лированньй от атмосферы объем. Продольные каналы 14 и J5 смещены один относительно другого, при зтом основные части этих каналов перекрываются (зона перекрытия 1), а части 1 ка

нала 15 и 1., канала 14 выступают за зону перекрытия соответственно в сторону пневмопривода 4 и в противоположную сторону (фиг.4). ltakcимaльнoe смещение каналов 14 и 15, характеризуемое величинами 1 и Ij, определяется, исходя из условия работоспособности крана, заключающегося в том, что в процессе движения золотника 3 в рабочее положение при достижении

каналом 14 отверстия 0 корпуса, связанного с источником газа-носителя, канал 15 должен разорвать свою связь с отверстием.2I, связанным с атмосферой. В противном случае происходит сброс пробы анализируемого продукта из дозирующей петли 19 в атмосферу.

Математически указанное условие работоспособности выражается уравне-. нием

(Ч - 1,)

t - 2d,

(О

где 1

2

1. (1,1э)

участки каналов 14 и 15, выступающие за зону перекрытия 1 (фиг.4); максимальная сумма длин

t, d участков 12 и 1

3«

шаг

соответственно шаг и диаметр отверстий корпуса .

Поскольку длина 1, зоны перекрытия всегда вьфажается уравнением

. 1, (t + d).

(2)

то максимальная сумма длин () продольных каналов 14 и 15 выражается как сумма длин 1 каждого из каналов и суммарного смещения, взятого из уравнения (1). В результате, суммируя выражения из уравнений (1) и (2), получают уравнение для максимального допустимого значения суммы продольных каналов 14 и 15, связанных с дозирующей петлей 19:

(S, + S), 3t. (3)

Это выражение показьгаает, что сумма длин указанных продольных каналов не превьшает утроенное значение шага отверстий корпуса.

Поскольку каналы 14 и 15 предлагаемого краМа выполняются со смещением одного относительно другого, а длина зоны перекрытия указанных каналов 1, согласно уравнению (2) выражается как

1, (t + d),

то при проектировании крана необходимо не выходить за пределы условия, согласно которому сумма длин S и S каналов 14 и 15 не превышает утроенное значение щага отверстий корпуса, но больше зоны перекрытия (1).

Указанное условие описывается неравенством

(t + d). S 1 -f S, 3t.

51

Кран работает следующим образом,

В исходном положении золотника 3 (фиг.З) дозирующая петля 19 заполня- ется анализируемым продуктом, поступающим от источника 22 через продольный канал 14 и сбрасывается в атмосферу через канал 15. При этом в исходном положении золотника 3 весовое количество вещества в дозирующей петле 19 зависит от давления анализируемого продукта в источнике 22. В этом же положении золотника 3 первый вертикальный канал 6 сообщает десорбци- онную колонку хроматографа 9 с атмосферой, а второй вертикальный канал 7 подключает к десорбционной колонке хроматографа 9 газ-носитель источника 1 I . Продбльный канал 12 подключает поток газа-носителя к анализирующей колонке хроматографа 9. При подаче к пневмоприводу 4 команд Р, 1 и Р О золотник 3 перемещается вправо (по стрелке) в сторону рабочего положения.

В процессе перемещения золотника 3 вправо происходит неодновременное переключение продольных каналов 14 и 15, соединенных с дозирующей петле 19. После перемещения золотника 3 вправо на величину диаметра (d) отверстий корпуса связь дозирующей петли 1 9 с источником 22 анализируемого продукта (газа) прерывается, но благодаря смещению канала 15 по отношению к каналу 14 на величину Ij (фиг.2) сохраняется связь петли 19 с атмосферой. Эта связь сохраняется в течение не менее 10 с, что предварительно настраивается путем регулирования скорости движения золотника 3 помощью дросселя 5 при условии выбора длин каналов 14 и 15 в соответствии с уравнением (3).

В течение указанного времени давление анализируемого газа в дозирующей петле 19 успевает выравняться с атмосферным. После прерывания связи дозирующей петли 1 9 с атмосферой дальнейшее движение золотника 3 вправо благодаря наличию смещения 1 канала 1 4 по отношению к каналу 1 5 приводит к тому, что дозирующая петля 19 соединяется с источником газа-носителя еще до момента достижения каналом 15 отверсти 8, связанного с хроматографом 9. В результате, к моменту достижения золотником 3 рабочего положения (фиг,4 давление в дозирующей петле 19 уста1

навливается равным давлению гапа-но- сителя. В то же время, поскольку пто- рой вертикальный канал 7 имеет П-об- разную форму, то, благодаря более длительному его включению по сравнению с первым вертикалы1ь м каналом 6, при движении золотника 3 вправо на выходе крана, связанном с хроматографом 9, - в отверстии 8 основания 2 почти непрерывно вплоть до рабочего положения (фиг.З) поддерживается давление, равное давлению газа-носителя. В результате при достижении рабочего положения на выход крана (где к этому моменту уже сформировывается давление газа-носителя) поступает точно отмеренное и приведенное к давлению газа-носителя весовое количество анализируемого продукта.

При этом, благодаря отсутствию перепада давления между давлением в дозирующей петле и давлением на выходе устройства, анализируемьш продукт поступает в хроматограф 9 без забросов по расходу.

Неодновременность включения вертикальных каналов 6 и 7 позволяет при обратном ходе золотника 3 из рабочего пАюжения в исходное осуществить такую последовательность действт, при которой вначале на выходе хроматографа 9 (вход десорбционной колонки) формируется давление газа-носителя и только после достижения золотником 3 исходного положения выход десорбционн й колонки подключается к атмосфере. Такая последовательность работы крана расширяет область его

применения, так как позволяет его использовать в хроматографах, работающих с высокой точностью.

Формула изобретения

Газ-охроматографический кран, содержащий корпус, на рабочих поверхностях которого выполнены с постоянным шагом отверстия, и пневмопривод,

соединенный с установленным в корпусе золотником, снабженным двумя продольными каналами, постоянно подключенным к дозирующей петле, а в исход- ном положении подключенными также к

источнику анализируемого продукта и к атмосфере, и двумя вертикальными каналами, первый из которых в исходном положении золотника подключен к атмосфере, а второй - к хромагогра

фу, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности дозирования, к одному из входов пневмопривода подключен дроссель, второй вертикальный канал выполнен П-образной формы, а продольные каналы расположены со смещением друг относительно друга и сумма длш этих каналов не превышает утроенное значение шага отверстий корпуса.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для формирования и ввода пробы, а также переключения потоков в газовых хроматографах. Целью изобретения является повышение точности дозирования. Кран имеет корпус, на рабочих поверхностях которого выполнены с постоянным шагом отверстия. В корпусе размещен золотник, соединенный с пневмоприводом, к одному из входов которого подключен дроссель. Золотник снабжен вертикальными каналами, первый из которых в исходном положении золотника подключен к атмосфере, а второй, имеющий П- образную форму, - к хроматографу. Золотник снабжен также двумя продольными каналами, постоянно подключенными к дозирующей петле, а в исходном положении подключенными также к источнику анализируемого продукта и к атмосфере, причем эти каналы смещены один относительно другого, и сумма длин этих каналов не превышает утроенное значение шага отверстий корпуса. Точность дозирования достигается за счет неодновременности включения продольных каналов, связанных с дозирующей петлей, и вертикальных каналов, связанных с хроматографом. 4 ил.

Фие.1

HJ

ill

Составитель Е.Рожковская Редактор И.Горная Техред Л.ОлийныкКорректор в.Гирняк

Заказ 6386/48

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг. 2

тЛ/txC

фие.З

.7

Подписное