ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР Советский патент 1931 года по МПК G01N27/18 

Изобретение касается электрических газоанализаторов, в которых содержание отдельных компонентов определяется по изменению электрического сопротивления металлического проводника, вследствие изменения его температуры в атмосфере исследуемых газов. При помощи предлагаемого электрического газоанализатора имеется в виду получить возможность по показаниям трех приборов с достаточной для практики точностью определять содержание в отходящих газах двуокиси углерода, окиси углерода и водорода.

На чертеже фиг. 1-3 изображают схемы газоприемников.

Непрерывно засасываемый с постоянной скоростью газ, пройдя через холодильник и фильтры, проходит последовательно через три газоприемника, электрическая схема которых представлена на фиг. 1.

Электрическая схема каждого из газоприемников является схемой мостика Уитстона. В газоприемнике I платиновые плечи 1 и 4 мостика помещены в канале, через который просасывается газ, а плечи 2 и 3 - в канале, где находится воздух. Реостат 5 служит для установки гальванометра A на нуль при предварительном просасывании только воздуха через газовый канал. В газоприемнике II платиновое плечо 7 мостика находится в газовом канале, плечо 9 - в воздушном, плечи же 6 и 8 выполнены из материала, температурный коэфициент которого близок к 0 (например, мангалин), и, кроме того, сопротивление их подбирается так, чтобы через плечи 7 и 9 проходил ток достаточной силы для нагрева их до температуры, при которой возможно каталитическое сгорание СО и Н₂. Реостат 10 служит для установки гальванометра В на нуль, при просасывании через газовый канал только воздуха. В газоприемнике III платиновые плечи 11 и 14 мостика помещены в газовом канале, а плечи 12 и 13 - в воздушном. Реостат 15 предназначен для той же цели, что и в первых газоприемниках. Источник тока с постоянным напряжением включается к контактам 16.

При пропускании через газоприемники газа, содержащего кроме воздуха только CO₂, показания гальванометра А будут пропорциональны процентному содержанию CO₂, гальванометр В будет стоять на нуле, а показания гальванометра С будут также пропорциональны процентному содержанию CO₂; таким образом, гальванометры A и С градуируются на процентное содержание СО₂ в газах. При пропускании газа, содержащего также СО, показания гальванометра A будут зависить только от содержания CO₂; показания же прибора В будут пропорциональны процентному содержанию СО. Так как СО сгорает в газоприемнике II в СН₂, при чем один объем СО, сгорая, дает один объем CO₂, то прибор С будет показывать больше прибора A на столько процентов CO₂, сколько процентов СО было в газах (т.-е. CO₂+CO). Наконец, при пропускании газа, содержащего CO₂, СО и Н₂, получается следующее: так как теплопроводность водорода приблизительно в 12 раз больше таковой CO₂, то прибор A будет показывать процентные содержания CO₂ минус 12, умноженное на процентное содержание в газах Н₂ (т.-е. CO₂ - 12Н₂); так как теплотворные способности СО и Н₂ приблизительно равны, то прибор В будет показывать СО+Н₂. Наконец, так как во втором газоприемнике СО и Н₂ сгорят, то прибор С покажет, как и в случае отсутствия водорода, CO₂ в газах + CO₂, получившуюся от сгорания СО в CO₂ (т.-е. CO₂+СО). Для того, чтобы получить полное сгорание СО и Н₂, в газоприемнике II имеется отверстие для засасывания добавочного воздуха. Величина этого отверстия регулируется при градуировке приборов. Пусть просасываемый газ содержит Х% - CO₂, Y% - СО и Z% - Н₂; показание гальванометра первого газоприемника - A, второго - В и третьего - С. Тогда, на основании вышеизложенного, получаются следующие уравнения:

1) X-12Z=A;

2) Y+Z=B;

3) Х+Y=C.

Решая их, получают;

Таким образом, имея показания трех приборов, можно с достаточной для практики точностью определить процентное содержание CO₂, СО и Н₂. Ясно, что чем меньше разность показаний приборов С - A, тем меньше СO и Н₂ в отходящих газах.

На фиг. 2 представлено видоизменение электрической схемы, при котором имеется всего два гальванометра, при чем один из них сразу дает разность показаний С - A. Здесь мостики газоприемников I и III имеют общие постоянные плечи 2 и 4, выполненные из материала с температурным коэфициентом, близким к 0. В газоприемнике I плечо 1 омывается просасываемыми газами, а плечо 3 находится в воздушном канале. В газоприемнике III плечо 6 находится в газовом канале и 7 - в воздушном. Реостаты 5 и 8 служат для установки гальванометров на 0. Обмотка подвижной рамочки гальванометра состоит из двух частей, имеющих общую точку, включаемую в точку 14 между общими плечами 2 и 4; другие концы обмотки включаются соответственно к движкам 15 и 16 реостатов 8 и 5. Таким образом, одна часть обмотки подвижной рамочки гальванометра включается в диагональ мостика газоприемника 1, а другая в диагональ мостика газоприемника III. При таком включении обмоток отклонение гальванометра будет пропорционально разности отклонений, какие бы получились при действии каждой обмотки в отдельности (т.-е. сразу получают С - A).

Нулевой реостат 5 имеет положение движка 16, при котором размыкается соединенная с ним обмотка гальванометра, и установка стрелки гальванометра на нуль, при пропускании воздуха через рабочие каналы газоприемников, производится сперва реостатом 8, при выключенном движке 16 и затем реостатом 5 - при включенном том же движке. Схема газоприемника II выполняется точно так же, как и в первом варианте. Газы проходят через газоприемники последовательно в порядке I, II, III.

На фиг. 3 представлена схема, при которой гальванометр Н₂ дает сразу процентное содержание Н₂. Эта схема отличается от схемы фиг. 1 только включением гальванометра Н₂, имеющего три самостоятельных обмотки, намотанных на подвижной рамочке; одна из них включается параллельно гальванометру A, другая - параллельно гальванометру В и третья - в диагональ газоприемника III (соответственно гальванометру С на фиг. 1). Включение производится так, что направление токов в обмотках, включенных параллельно A и В, одинаково и противоположно направлению тока в обмотке от газоприемника III. Таким образом показания гальванометра получаются пропорционально С - А - В. Чтобы получить показания, пропорциональные

достаточно подобрать добавочное сопротивление во всех трех обмотках.

Гальванометры, употребляемые в этих схемах, или типа Депре д′Арсонваля, в случае питания установки постоянным током, или динамометрического типа с основным магнитным полем постоянной величины, при питании переменным током.

1. Электрический газоанализатор, в котором содержание отдельных компонентов определяется по изменению электрического сопротивления металлического проводника, вследствие изменения его температуры в атмосфере исследуемых газов, вызываемого или изменением теплопроводности или сгоранием газов на его поверхности, отличающийся тем, что в целях одновременного определения содержания в газах двуокиси углерода, окиси углерода и водорода, применены три газоприемника с заключенными в них ветвями мостиков Уитстона и соответственно три гальванометра, показания первого и третьего из которых зависят от теплопроводности проходящих через газоприемники газов, а показания второго - от количества газов, сгорающих в газоприемнике.

2. Видоизменение газоанализатора (фиг. 1), означенного в п. 1, отличающееся тем, что мостики Уитстона I и III газоприемников включены между собой параллельно, имеют две общих ветви 2 и 4 и один гальванометр, обмотка подвижной рамочки которого разделена на две части, включаемые одна в диагональ мостика 1, а другая III - газоприемников (фиг. 2).

3. Видоизменение газоанализатора, означенного в п. 1, отличающееся тем, что гальванометр III имеет на подвижной рамочке три самостоятельных обмотки, включаемых две параллельно гальванометрам А - газоприемника 1 и В - газоприемника II, а третья в диагональ мостика газоприемника III (фиг. 3).