ТЕРМОМАГНИТНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР Советский патент 1973 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к газоанализаторам, применяемым преимущественно для контроля и автоматического регулирования в системах кондиционирования воздуха на летательных аппаратах и объектах космического назначения. Известные термомагнитные газоанализаторы, содержащие камеру с входным-и и выходными каналами, магнитные полюса, между которыми расположена часть камеры, источник тепла, неточны и имеют низкую чувствительность. Эти недостатки обусловлены влиянием тепловой жонвекции при изменении направления и величины гравитационного ноля, возникающего во время эксплуатации в космических условиях, влиянием теплопроводности неопределяемых компонентов газовой смеси. Известно устройство для определения концентрации парамагнитного газа, содержащее -камеру для анализируемой смеси, расположенную соосно камере с возможностью вращения обойму, на которой установлены полюсные магнитные наконечники. Это устройство имеет низкий выходной сигнал, подвержено влиянию сил гравитации. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения. Эта цель достигается выполнением отводящего патрубка по оси симметрии камеры, против которого своим отверстием устанавливается трубка, соединенная с измерителем давления; установкой магнитных полюсов на обойме, вращающейся с постоянной скоростью вокруг оси симметрии :камеры, к которым прикреплен диск из непрозрачного для инфракрасных лучей материала с окнами, расположенными вблизи магнитных полюсов в направлении вращения; выполнением основания камеры, обращенного к диску, из материала, прозрачного для инфракрасных лучей. На фиг. 1 -показана схема предложенного термомагнитного газоанализатора; на фиг. 2- диск с окнами и положение магнитных полюсов. Газоанализатор состоит из цилиндрической камеры / с входным 2 и отводящим 3 патрубками и перфорированной боковой стенкой 4. Отводящий патрубок 3 установлен по оси симметрии камеры. Против патрубка 3 соосно расположена трубка 5, соединенная с измерителем давления 6. Магнитные наконечники 7 смонтированы на обойме 8, вращающейся с постоянной скоростью вокруг оси симметрии камеры. На обойме закреплен диск 9 из непрозрачного для инфракрасных лучей материала с окна.ми }0, расположенными вблизи магнитных полюсов в направлении вращения. В качестве носителя тепла используются инфракрасные лучи. Стенка // камеры выполнена из материала, прозрачного для инфракрасных лучей.

Газоанализатор работает следующим образом.

Во входной патрубок 2 под давлением РО, обеспечивающим ламинарный режим истечения, близкий к :критическому, подается увлажненная парами воды исследуемая кислородсодержащая газовая смесь. Пройдя через отверстия боковой стенки 4, газовая смесь поступает в камеру. Вращающиеся с постоянной скоростью магнитные полюса создают вращающееся магнитное поле, а инфракрасные лучи, проходя в окна W диска 9, - вращающееся тепловое поле.

При отсутствии парамагнитного газа, например кислорода, в анализируемой газовой смеси не возникает термомагнитной конвекции, поэтому вращающиеся магнитное и тепловое поля не могут вызвать движения анализируемого газа, так как не могут образовать вращательного движения газа в камере. В отводящем патрубке устанавливается ламинарный режим истечения. В трубке 5 формируется давление, близкое к давлению РО, вследствие малых потерь на расстояние от отверстия отводящего патрубка до отверстия трубки 5.

При иаличии кислорода за счет термомагнитной конвекции во вращающихся неоднородных магнитном и тепловом полях частицы газа также преобразуют вращательное движение в камере. При перемещении частичек вращающегося газа от периферии к центру камеры их угловая скорость будет возрастать в соответствии с законом сохранения количества давления. В отводящем патрубке произойдет турбулизация газового потока, в приемной трубке давление резко уменьщится за счет смены режима газового потока, особенно на участке между отверстием отводящего натрубка камеры и входным отверстием трубки 5. По величине давления в трубке можно суднть о концентрации кислорода в исследуемой газовой смеси.

Синхронно вращающиеся магнитное и тепловое поля устраняют тепловую конвекцию от сил гравитации, а многократное вращательное

их воздействие на анализируемую кислородсодержащую газовую смесь усиливает термомагнитную конвекцию. Сдвиг окон диска 9 относительно магнитных полюсов в сторону вращения обеснечивает сдвиг максимальных значений теплового и магнитного полей, что приводит к увеличению температурного градиента и к усилению термомагнитной конвекции. Увлажнение исследуемого газа парами воды осуществляется с целью эффективности нагрева исследуемой газовой смеси инфракрасными лучами.

В качестве источника инфракрасных лучей для космических объектов целесообразно использовать естественные источники излучения, например Солнце.

Меняя скорость вращения магнитного и теплового полей, можно переводить газоанализатор с одного дианазона измерения на другой, что позволит применять его при многопредельном измерении газового состава в системах жизнеобеспечения.

Отсутствие электронной аппаратуры обусловливает высокую надежность работы предлагаемого газоанализатора при длительных орбитальных полетах.

Предмет изобретения

1.Термомагнитный газоанализатор, содержащий цилиндрическую камеру для прохода анализируемой смеси, расположенную соосно камере с возмол1ностью вращения обойму, на которой установлены полюсные магнитные наконечники, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и чувствительности измерения, одно из оснований камеры выполнено из прозрачного для инфракрасных лучей материала, параллельно этому основанию на обойме установлен непрозрачный диск, в котором выполнены окна, предпочтительно перед Л1агнитными наконечниками, в направлении их вращения.

2.Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что боковая стенка камеры выполнена перфорированной, а отводящий патрубок установлен в центре одного из ее оснований.

инфракрасные лучи.

10