Устройство для анализа газов Советский патент 1937 года по МПК G01N27/18 G01N1/22 

Автором настоящего изобретения предлагается устройство для анализа дымовых газов на углекислый газ, окись углерода и водород. Устройство основано на измерении теплопроводности исследуемого газа и выполнено в виде мостика Уитстона, у которого одна пара плеч нагреваемых сопротивлений омывается исследуемым газом, а вторая пара сопротивлений-газом, прошедшим дожигательную печь.

На фиг. 1 изображена общая схема газоанализатора, а на фиг. 2-электрическая схема того же газоанализатора.

Анализируемый газ непрерывно просасывается через керамический фильтр К и газовсасывающую трубку Е водяным эжектором Э или другим насосным устройством. Скорость просасывания газа в этой части устройства не влияет на точность измерения и nosiTOMy может быть принята любой, наиболее подходящей для данного случая.

Для оценки разрежения, создаваемого эжектором, в схеме газоанализатора предусматривается жидкостный манометр Af обычного типа.

Для эжекции газа, в случае применения водяного эжектора, берется вода из хозяйственного водопровода или водопровода охлаждения у соответствующей печи или котла. Поэтому отпадает необходимость в устройстве специального водопровода для газоанализаторов, что удещевляет работы по устройству газового анализа.

В точке Г газозаборного трубопровода приключается газовая линия газоанализатора.

В точке Д газовая .пиния разветвляется на два потока: один проходит через дожигательную печь /7 с катализатором горения из окиси меди, а другой-мимо нее. Оба потока после этого проходят через водяной охладитель О,. Охладитель имеет стоки для конденсированных водяных паров в сосуды - сборники 5 конденсата, служащие и гидравлическим затвором.

Расположение дожигательной печи до охлаждения уменьшает расход электроэнергии на обогрев печи, так как в печь поступают газы достаточно высокой температуры.

В предлагаемой схеме газоанализатора дожигательная печь располагается в газовом потоке до измерительной камеры СО и Н.,, вследствие

чего устраняется необходимость вести дожигание газов в измерительной камере, а измерительные сопротивления в камерах газоанализатора СО и Н., защищаются от повреждения при высокой температуре. Кроме того, устраняется порча газоанализаторов вследствие перерождения платины и потери каталитических свойств. После охлаждения газы направляются через ватный фильтр Ф в измерительные камеры /, //, ///, VI газоанализатора химической неполноты горения CO-fH,.

В анализаторе CO-j-H. каждая газовая линия разветвляется по двум камерам. Всего передатчик СО+Н., имеет четыре измерительных камеры, в которых помещаются электрические платиновые сопротивления, подогретые электрическим током. Эти сопротивления образуют плечи мостика Уитстона так, что противоположные плечи мостика находятся в газовом потоке одного состава (фиг. 2); плечи /, 4 находятся в .камере /, // и омываются дожженными газами; плечи 2-3 находятся в камере ///, IV и омываются недожженными газами.

Разные теплопроводности газов, вследствие изменения процентного содержания составляющих в измерительных камерах вызывают изменение .температуры и, следовательно, сопротивления плеч мостика Уитстона.

Дожженный газ после прохождения через камеры передатчика СО и H.j поступает в измерительные камеры (VII, VIII) газоанализатора COg.

Газ же, нрошедший через камеры IV и /// передатчика СО и Hj, направляется в аспиратор Л,.

Принцип действия и конструктивное оформление передатчика COj совершенно аналогичны передатчику СО и Н.,. Газоанализаторы на содерн ание СОз в дымовых газах состоят также из четырех камер V, VI, Vfl и VIII. Через камеры VII и К///просасывается испытуемый газ и через камеры V и VI-воздух. Для устранения ошибок измерения, вследствие разности температур, газ и воздух предварительно пропускаются через охладитель О,.

Единство принципа измерения , и

конструктивного оформления создает полную взаимозаменяемость измерительных плеч, измерительных камер и целых передатчиков CO-f-H., и СО., между собой; это облегчает и удешевляет заводское производство, упрощает и облегчает эксплоатацню, ремонт Н поверку газоанализаторов.

Для просасывания испытуемого газа по газопроводу и через измерительные камеры применены три аспиратора: Л)-для недожженного газа, А.,- для дожженного газа, А.,-для воздуха.

Аспираторы представляют собой сосуды из оцинкованного железа емкостью 10-12 л.

Запас воды в них рассчитывается на непрерывноезасасывание 30-50 сл-г в минуту газа в течение одной смены (8 часов). Постоянство скорости газа в измбфительных камерах определяется постоянством скорости вытекания воды из аспираторов. Для этой цели аспираторы выполняются так, чтобы они при заданной емкости имели небольшие размеры в высоту (250- 300 мм) и чтобы в то же время выпускной регулирующий вентиль В находился ниже аспираторов на 3-4 м.

Изменение напора в 300 мм, при общем напоре около 3500 мм, мало будет влиять на изменение скорости вытекания воды, а следовательно, и на изменение ежеминутного количества испытуемого газа, просасываемого через камеры газоанализатором СОг и СО+Нг.

Просасывание газов аспираторами дает большое преимущество, потому что подобное устройство обеспечивает постоянный поток газа, независимо от величины сопротивления га зопроводов, чем достигается большая правильность и устойчивость газового анализа.

По истечении определенного времени (например 8 часов), аспираторы автоматически снова заряжаются водой. Это производится следующим образом. Вода из эжектора Э поступает в небольшой сосуд Б, емкостью л, в котором при помощи переливной трубы поддерживается постоянный уровень. Из этого сосуда

вода с постоянной скоростью поступает в бак Б. емкостью 35-40 л. Емкость этого бака соответствует емкости трех аспираторов с небольшим запасом. В баке вода постепенно накопляется с таким расчетом, чтобы к моменту -зарядки аспираторов в нем накопилось соответствующее количество воды. Бак снабжен сифоном, который начинает действовать, как только вода в баке поднимается до определенного уровня. Через сифон С вода переливается в приемную колонку К, из которой по трубе Т поступает в аспираторы Л,, Л., и А.. Вода заполняет аспираторы до определенного уровня, после чего избыток воды сливается через U-образные трубки У, У., У:,. Эти же U-образные трубки служат также и гидравлическим затвором. Для предохранения от переполнения бак Б. и колонка К снабжены переливами.

Газ, находящийся в аспираторах, дает среднюю пробу газа за смену, поэтому может быть использован для получения среднего процентного содержания CO.J. Средний процент COj за смену может быть получен либо анализом газа в аспираторе прибором Орса, либо, что еще лучше, средний процент СО., определяется предлагаемым газоанализатором и регистрируется на ленте. Это производится следующим образом. Когда заполненные газом аспираторы вновь заряжаются водой, то находящийся в них газ вытесняется обратно через измерительные камеры.

Так как газоанализатор, действующий на принципе теплопроводности, указывает процентное содержание СО.2 независимо от направления потока газов, то в этом случае газоанализатор укажет и зарегистрирует средний процент СОз за смену. Если продолжительность этого анализа сделать 10-15 минут в конце смены, то без всяких предварительных подсчетов и промежуточных измерений будет четко определен и записан в определенное время один из показателей работы техперсонала.

Изменение газового состава в аспираторе, вследствие поглощения водой, не имеет места, так как от эжектора подается вода, насыщенная газом.

Автоматический анализ газа из аспиратора дает возможность определить газовый состав средней пробы газов, определить средний процент СО., СО, Н., и исключает необходимость применения специальных счетчиков СО., и CO-j-H.,. При применении газоанализаторов с регистраторами исключается необходимость производить какие-либо подсчеты или планих1етрирование диагра.мм для определения средних процентов СО., и других газов.

Электрическая схе.ма предлагаемых газоанализаторов (фиг. 2) состоит:

1)из мостика Уитстона с четырьмя плечами из платиновой проволоки, помешенными в четыре измерительные камеры газоанализатора на СО и Н.„

2)Из мостика Уитстона с четырьмя плечами из платиновой проволоки,помешенными в четыре из.мерительные камеры газоанализатора на СО.,.

Оба мостика идентичны, имеют одинаковые электрические и конструктивные данные и поэтому вполне взаимозаменимы.

В одной из вершин каждого мостика имеется переменное сопротивление Cj, С„ для установки электрического нуля.

Оба мостика включены последовательно в цепь 3 источника тока.

Набор приборов к газоанализаторам состоит из прибора, указывающего СОо, прибора, указывающего CO-j-Hj, и регистрирующего прибора.

В качестве указателей, и регистратора используются электрические приборы У, У, с крестообразными катушками, включенными в мостики Уитстона (логометры в мостиковой схеме).

Таким выборо.м и включением электрических приборов достигается чувствительность измерения и независимость его от колебания напряжения источника тока.

Предлагаемые газоанализаторы могут питаться как от источника переменного тока, так и от источника постоянного тока.

Род тока будет влиять только на выбор электрических измерительных приборов (указателей и регистратора).

Предмет изобретения.

1. Устройство для анализа газов, основанное на измерении теплопроводности исследуемого газа и выполненное в виде моста Уитстона, одна пара включенных в противоположные плечи сопротивлений которого омывается исследуемым газом, а вторая пара сопротивлений газом, прошедшим дожигательную печь, отличающееся тем, что, с целью определения в газе обшего содержания СО после дожигания, служаш,ие для протягивания дожженного газа каналы /, //измерительной камеры соединены с каналами V7/, V/// второй измерительной камеры известного газоанализатора.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что для просасывания исследуемого газа через измерительные камеры применены аспираторы Л А и Л, периодически наполняемые водой посредством сифона С из бака Б.

Ф иг. 1

к авторскому свидетельству IL И, Трощенкона

52005

Фиг. 2