Устройство типа Сименса для анализа газов Советский патент 1935 года по МПК G01N27/00 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для анализа газов типа Сименса, в которых плечи моста Уитстона защищены от непосредственного омовения газами и плечи, помещенные в эталонном газе, имеют больщее сопротивление, чем плечи, помещенные в испытуемом газе. В предлагаемом устройстве, с целью получения не зависящих от колебаний напряжения в питающей сети показаний измерительного прибора, сопротивления плеч моста Уитстона рассчитаны таким образом, чтобы разность между величиной произведения омываемых испытуемым газом плеч моста и величиной произведений сопротивлений плеч моста, омываемых эталонным газом, изменялась обратно пропорционально изменению тока в питающей сети.

На чертеже фиг. 1 изображает схему установки предлагаемого устройства; фиг. 2, 3--блок передатчика в продольном и вертикальном разрезах; фиг. 4, 5-деталь блока; фиг. 6-электрическую схему устройства.

Предлагаемый газоанализатор (фиг. 1) состоит из передатчика / для COg и СО-|-Н2, соединенного с ним холодильника 2, эжектора 3, контрольного фильтра 4 и электрических указывающих приборов.

Монтаж всех этих элементов является обычным и газовая половина передат(149}

чика (фиг. 2,3) состоит из металлического блока, в котором сделаны два широких и один узкий каналы. Эти каналы связаны между собой двумя отверстиями. Таким образом каналы для СО и CO-j-Ha щунтируют главный газовый канал. Весь газ, засасываемый из борова, поступает в центробежный газовый канал, который находится на одинаковом расстоянии от камер для COg и CO-j-Hs. На некотором расстоянии от входа в главный канал газы разветвляются на три части и, пройдя отверстия, омывают измерительные ячейки, затем потоки снова соединяются и уносятся эжектором. Перемещение газов в каналах обеспечивается кроме разности движений в в точках входа и выхода газов еще благодаря конвекционному потоку, образуемому постоянно нагретыми нитями.

Отверстия у входа и выхода газов выбраны таким образом, что значительные изменения скорости газов в главном канале мало влияют на скорость газов в измерительных каналах и совершенно не влияют на погрешность аппарата.

Плечи моста СО2 укрепляются на специальной конструкции стоечке (фиг. 4), представляющей собой две бакелитовые втулочки, жестко скрепленные центральным металлическим стержнем. В каждой из втулочек, по обе стороны от центрального стержня, расположены

контактные стержни, между которыми натягиваются плечи моста Уитстона, сделанные в виде спиральных пружинок из тонкой платиновой проволоки. Вся эта система помещается в металлическую оболочку-экран Л Форма экрана / - овальный цилиндр с продольной щелью. Проволоки сопротивления расположены по обе стороны от щели и защищены от непосредственного омывания газами. Поступающий газ проникает внутрь экрана через щель благодаря диффузии и конвекции газов.

Такое устройство измерительной стоечки вместе с экраном полностью обеспечивает зависимость показаний СОз от изменения скорости газов.

Измерительное устройство выполнено из одного сопротивления, омываемого газом (фиг. 1, 2), другого совершенно одинакового, компенсационного, находящегося в воздухе и двух постоянных сопротивлений. Все эти сопротивления соединены по схеме моста Уитстона (фиг. 6). Измерительные и компенсационные плечи нагреваются током до температуры приблизительно в 100°.

Когда через камеры просасывается воздух,, мост находится в равновесии и стрелка указателя показывает 0% СОзКогда же вместо воздуха просасываются отходящие газы, в которых содержится СОг, мост выходит из равновесия и стрелка гальванометра указывает соответствующий процент СОз- Это неравновесие наступает вследствие того, что теплопроводность СОз приблизительно вдвое меньше теплопроводности воздуха. Вследствие этого измерительное плечо, помещенное в газ, оказывается более нагретым, чем компенсационное плечо, находящееся в воздухе. Более высокая температура газового плеча вызывает увеличение омического сопротивления его и на вершинах моста получается разность потенциалов, обуславливающая ток в гальванометре.

Принципиальное отличие передатчика СО-|-Н2 от передатчика СОз состоит в том, что увеличение сопротивления измерительного плеча вызывается не разной теплопроводностью относительно воздуха, а сгоранием СО-|-Н2 на поверхности платиновой проволоки, нагретой до 400-500°.

Кроме того применяется ровная более толстая платиновая проволока, закрепляемая в стойке, имеющая конструкцию

аналогичную смычку.

Из анализа формулы для выражения тока через гальванометр газоанализатора

-

:/где / -ток через гальванометр

/ -весь ток через мост , - сопротивления, омываемые газом с температурным коэфициентом

2, 3 - сопротивления, помещенные в воздух с температурным коэфициентом

Z - знаменатель. Из этого следует, что

AI А2 8 4Числитель выражения равен нулю. Но при пропускании газа произведение делается больше R2R3 мост становится неравновесным и ток через гальванометр пропорционален всему току через мост и разности - вследствие того, что она тоже зависит от тока.

Следовательно, равенство омических сопротивлений не приводит к нужным результатам. Задача сделать показания аппарата независимыми от колебания напряжения, а это возможно при условии, что разность KiR - изменяется обратно пропорционально всему току. Для этого необходимым условием является RiR меньше при протекании воздуха.

При пропускании же газа сделается больше вследствие влияния теплопроводности.

Теперь пусть ток / увеличится. Тогда увеличится ток через каждое плечо и увеличится их сопротивление. Но произведение RoRg возрастет больше вследствие первоначальной величины и разность RiR.i-RyRs уменьшится. Правильным расчетом можно подобрать сопротивление так, чтобы и тогда ток через гальванометр / оставался неизменным.

Такая же картина получается и при уменьшении тока через мост. Только теперь уже уменьшится больше.

чем и разность возрастет. При более подробном рассмотрении этого вопроса не нужно забывать, что кривая возрастания сопротивления тонкой нити при увеличении тока загибается круто вверх.

Предмет изобретения.

1. Устройство типа Сименса для анализа газов, в котором плечи моста Уитстона защищены от непосредственного омовения газами и плечи, помещенные в эталонном газе, имеют ббльшее сопротивление, чем плечи, помещенные в испытуемом газе, отличающееся тем, что, с целью получения не зависящих

от колебаний напряжения в питающей сети показаний измерительного прибора, сопротивления плеч моста Уитстона рассчитаны таким образом, чтобы разность между величиной произведения омываемых испытуемым газом сопротивлений плеч моста и величиной произведения сопротивлений плеч моста, омываемых эталонным газом, изменялась обратно пропорционально изменению тока в питающей сети.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что защищающий сопротивление ветвей моста Уитстона от непосредственного омовения газами экран выполнен в виде овального цилиндра с продольной щелью.