Фотометрический анализатор для экспресс-анализа газовой среды Советский патент 1992 года по МПК G01N21/25 G01N31/22 

Изобретение относится к устройствам для определения микроконцентраций различных вредных компонентов в воздухе с испоьзованием индикаторных элементов и фотометрирования полученной окраски рабочего участка элемента от воздействия на него определяемого компонента, может быть использовано для экспресс-анализа загрязнений промышленных выбросов в нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство, содержащее корпус, выполненный в виде кассеты с реактивной бумагой, устройство перемещения и реакционную камеру.

Недостатком этого устройства является невысокая надежность и небольшой ресурс работы, который определяет количество анализов устройства без перезаправки его реактивной бумагой (1000 анализов при длине реактивной бумаги 10 м).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является фотометрическое устройство, включающее корпус.

держатель с индикаторным таблеточным элементом, реакционную камеру и оптическую головку.

Недостатком известного устройства является недостаточный ресурс работ-л таблеточного элемента (1000 разовых анализов при длине таблеточного элемента 100 мм).

Цель изобретения - повышение ресурса работы и надежности проведения анализа.

Поставленная цель достигаете тем, что в фотометрическом анализаторе для экспресс-анализа газовой среды, содержащем корпус, расположенный в корпусе держатель с индикаторным элементом, устройством перемещения индикаторного элемента в рабочее положение и реакционную камеру со штуцерами входа и выхода анализируемой газовой смеси и оптическую головку, установленную соосно с реакционной камерой, корпус выполнен в виде ра ьемной компакт-кассеты, внутри которой расположено устройство перемещения индикаторного элемента, выполненное в виде протягивающего приспособления для кольцевой перемотки индикаторного этеме нта

сл

с

ч

х| О

00

N О

при этом анализатор дополнительно снабжен диффузионным генератором паров газовой смеси для регенерации чувствительного слоя индикаторного элемента, жестко установленным внутри кассеты на опорах и выполненным в виде сосуда, ось которого перпендикулярна плоскости индикаторного элемента, а оптическая головка установлена в пазе, выполненном на стенке корпуса, к которой примыкает реакционная камера с возможностью ее перемещения в направляющих перпендикулярно плоскости индикаторного элемента, а реакционная камера дополнительно снабжена гайкой, Г-образной скобой и запорной защелкой, при этом гайка выполнена со срезом, на котором шарнирно установлена Г-образная скоба, запорная защелка жестко закреплена напротив Г-образной скобы на внешней поверхности реакционной камеры, а реакционная камера выполнена с возможностью коаксиального перемещения совместно с гайкой вокруг оси держателя,

На фиг.1 представлен один из вариантов фотометрического анализатора с оптическим контролем окрашенного пятна индикаторного элемента; на фиг.2 - другой вариант фотометрического анализатора, но с визуальным контролем окрашенного пятна.

Фотометрический анализатор содержит корпус 1, с расположенным внутри его индикаторным элементом 2, выполненным в виде закольцованной петли обратимой индикаторной полимерной ленты, реакционную камеру 3 со штуцерами входа 4 и выхода 5 анализируемой газовой смеси, оптическую головку 6, диффузионный генератор 7 паров газовой смеси для регенерации чувствительного слоя индикаторного элемента 2 и устройство кольцевой перемотки 8 индикаторного элемента 2.

Корпус 1 выполнен в виде разъемной компакт-кассеты, имеющей в верхней своей части паз 9, в котором установлена плоская крышка 10 реакционной камеры 3 на пластинчатой пружине 11. Корпус 1 внутри имеет направляющие ролики 12 и полозки 13 для направления индикаторной ленты, а разъемные крышки 14 корпуса 1 выполнены с гибкими защелками 15.

Оптическая головка 6 установлена в пазе 9 корпуса 1 с возможностью ее перемещения в направляющих 16, подпружиненных пружинами 17, перпендикулярно плоскости индикаторного элемента 2, причем оптическая головка 6 имеет перемещение на расстоянии 2-3 мм от индикаторного элемента 2. В рабочих каналах оптической головки 6 установлены светодиод 18, фотодиод 19 и сменные светофильтры 20. Сверху оптическая головка 6 имеет крышку 21 с разъемной колодкой 22.

Внутри корпуса 1 установлен диффузионный генератор 7 паров газовой смеси, который выполнен в виде сосуда 23, установленного жестко на опорах 24, 25 внутри корпуса 1, ось которого перпендикулярна плоскости индикаторного элемента 2 и за0 креплен в непосредственной близости (на расстоянии 1-1,5 мм) под чувствительным слоем индикаторного элемента 2. Сосуд 23 плоскость верхнего основания которого параллельна плоскости индикаторного эле5 мента 2, имеет внутри небольшую емкость 26 (с объемом 0,5 мл), заправленную жидким продуктом, который диффундирует пары газовой смеси через конусное отверстие с пробкой 27, имеющей перемещение в на0 правляющих 28 с помощью кнопочного устройства, представляющего собой шток-кнопку 29 с витой пружиной 30 и фиксатором 31с плоской пружиной 32 Кнопочное устройство имеет два положения:

5 первое - кнопка-шток 29 утоплена в нижней стенке корпуса 1 (емкость 26 открыта) и второе - кнопка-шток 29 отжата (емкость 26 закрыта пробкой 27).

Устройство кольцевой перемотки 8 ин0 дикаторного элемента 2 выполнено в виде фрикционной пары двух роликов 33, 34, один из которых покрыт снаружи пищевой резиной и имеет свободное вращение на оси 35, а другой выполнен из пластполиме5 ра и жестко связан со съемной рукояткой 36 протягивающего приспособления индикаторного элемента 2.

Фотометрический анализатор (фиг.2) вместо оптической головки 6 содержит ци0 лиидрический держатель 37, снабженный изнутри вкладышем 38 с продольными направляющими 39, а снаружи - гайкой 40 и имеющий в своей верхней части разъем с реакционной камерой 3 в виде шарнирного

5 соединения прозрачной крышки 41 реакционной камеры 3 через Г-образную скобу 42, установленной на срезе гайки 40, которая имеет совместно с реакционной камерой 3 коаксиальное перемещение вокруг оси де0 ржателя 37, Разъем реакционной камеры 3 с держателем 37 фиксируется запорной пружинной пластинчатой защелкой 43. жестко закрепленной одним концом на крышке 41 напротив Г-образной скобы. Фотометриче5 ский анализатор с визуальным контролем окраски индикаторного элемента может быть заправлен как закольцованной петлей обратимой индикаторной ленты, так и рулоном индикаторной полимерной ленты (см. фиг.2). Для беспрепятственного перемещения индикаторной ленты в направляющих 39 держателя 37, последний снабжен направляющими роликами 44, установленных в верхней и нижней частях держателя 37. На крышке 41 реакционной камеры 3 сверху под прозрачным стеклом 45 помещен эталон сравнения 46 с имитаторами окрасок, охватывающих диапазон измерения концентраций компонентов с помощью индикаторного элемента 2.

Фотометрический анализатор работает следующим образом.

Предварительно в корпус 1 заправляют индикаторный элемент 2 чувствительный к определяемому компоненту, а в емкость 26 диффузионного генератора 7 заливают жидкий продукт, пары которого регенерируют окрашенную индикаторную ленту (например: при определении паров соляной кислоты в воздухе берут индикаторную ленту, которая изменяет свой цвет от желтого до фиолетового при анализе, в емкость 26 заливают водный раствор аммиака, пары которого способны удалять цветные фиолетовые пятна, т.е обращать ленту после анализа до восстановления желтого исходного цвета ленты без изменения ее., чувствительности) После этого подключают с помощью разъемной колодки 22 анализатор к устройству, преобразующему интенсивность цветной окраски рабочего участка индикаторной ленты в цифровую информацию - концентрацию определяемого компо- нента в воздухе (в качестве такого устройства может быть использован переносной портативный отражательный фотометр для экспресс-анализа). Затем подсоединяют фотометрический анализатор к аспиратору и прокачивают анализируемый воздух через анализатор с расходом 1 дм /мин и набирают пороговую оптическую плотность на чувствительном слое индикаторной ленты, одновременно фиксируя время анализа. Показания концентрации определяемого компонента снимают по цифровому табло отражательного фотометра.

При использовании фотометрического анализатора с визуальным контролем окраски индикаторной ленты значение концентрации определяемого компонента определяют из условия функциональной зависимости концентрации от времени анализа, т.е. времени накопления оптической плотности окрашенного пятна на ленте, соответствующей оптической плотности эталона сравнения

После проведения цикла измерения индикаторную ленту переводят на новый рабочий участок с помощью рукоятки 36, слегка

отжимая рукой от ленты оптическую головку 6 (при использовании анализатора с визуальным контролем перед прел тжкой ленты разгерметизировывают реакционную камеру и освобождая ленту путем поворота гайки 40), затем герметизируют реакционную камеру 3 и снова подают в анализатор анализируемый газ, цикл измерения повторяют При полном использовании закольцо0 ванной петли индикаторной лент (или рулона ленты) проводят ее регенерацию (освобождение от цветных пяген), путем кратковременного включения диффузионного генератора и подачи паров газовой

5 смеси, зафиксировав шток-кнопку 29 в первом положении, на чувствительный слой ленты с одновременной ее перемоткой по тракту.

С помощью закольцованной петли об0 ратимой индикаторной полимерной лепты (общая длина ленты петли 200 мм) при числе циклов обратимости равном 50U (после этого количества циклов обратимости лента уменьшает свою чувствительность) obecne5 чено около 10000 разовых анализов (при использовании рулона индикаторной полимерной ленты диаметром 100 мм и длиной 300 м обеспечено только за один цикл более 30000 разовых анализов)

0Благодаря тому, что в фотомет рическом

анализаторе использована обратимая индп каторная полимерная лента устройство кольцевой перемотки лен гы диф|| узионннц генератор и элементы надежной серметпэз5 ции реакционной камеры (пружинные направляющие, гайка с Г-образной скобой и запорной защелкой) в 10 раз повышен ресурс работы анализатора обеспечено надежное проведение анализа и повышена

0 точность оценки индикационного эффекта ленты с использованием визуального контроля. Формула изобретения 1 Фотометрический анализатор для экспресс-анализа газовой среды содержа5 щий расположенный в корпусе держатель для индикаторного элемента устройство перемещения индикаторного элемента в рабочее положение и реакционную камеру со штуцерами входа и выхода энапитируемой

0 газовой смеси и оптической ГОЛОБКОЙ установленной соосно с реакционной камепой отличающийся что с целью повышения ресурса работы и нгдожности проведения анализа, корпус выполнен в ви5 де разъемной компакт-кассеты, внутри которой расположено устройство перемещения индикаторного эламента, выполненное в виде протягивающею приспособпе1шя для кольцевой перемотки индикаторного элемента, при этом анализатор дополнительно

снабжен диффузным генератором паров газовой смеси для регенерации чувствительного слоя индикаторного элемента, жестко установленным внутри кассеты на опорах и выполненным в виде сосуда, ось которого перпендикулярна плоскости индикаторного элемента, причем плоскость верхнего основания сосуда параллельна плоскости индикаторного элемента, а оптическая головка установлена в пазу, выполненном на стенке корпуса, к которой примыкает реакционная камера с возможностью ее перемещения в направляющих перпендикулярно плоскости индикаторного элемента.

0

2. Анализатор по п.1, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности оценки индикационного эффекта индикаторного элемента при визуальном контроле, реакционная камера дополнительно снабжена гайкой, Г-образной скобой и запорной защелкой, при этом гайка выполнена со срезом, на котором шарнирно установлена Г- образная скоба, запорная защелка жестко закреплена напротив Г-образной скобы на внешней поверхности реакционной камеры, а реакционная камера выполнена с возможностью коаксиального перемещения совместно с гайкой вокруг оси держателя,

Сущность изобретения: индикаторный элемент помещен в виде закольцованной петли обратимой индикаторной ленты в кассету, которая внутри дополнительно снабжена устройством кольцевой ее перемотки и диффузионным газогенератором паров газовой смеси для регенерации чувствительного слоя индикаторной ленты, а оптическая головка помещена в гнезде кассеты с возможностью ее коаксиального перемещения в подпружиненных направляющих над лентой. 2 ил.

21 19 22 20 18

1

II

12

24

26 28

31

30

29

ФИГ Л

12

46