Устройство для анализа газов Советский патент 1978 года по МПК G01N1/22 

1

Изобретение относится к устройствам для анализа газовых смесей в технологических нроцессах, особенно для анализа состава контролируемой атмосферы внутри замкнутых камер, например, в металлургических печах.

Известно устройство для анализа газов, содержащее анализатор и пробоотборно-дозирующую приставку 1.

Недостатками данного устройства являются малая производительность анализа и ручной отбор и дозирование проб газа.

Наиболее близко к изобретению устройство для анализа газов, содержащее хроматограф, пробоотборник, блок управления и регистратор 2.

Недостатками этого устройства являются невозможность повторного анализа проб газа, отсутствие автоматизации при отборе проб и малая производительность работы.

С целью автоматизации отбора газовых проб в ходе технологического процесса в предлагаемом устройстве пробоотборник выполнеи в виде диска с подводящими и отводящими коллекторными канавками и связанной с инми системой распределительных каналов с клапанами, каждая пара которых соедипепа с двухкамерными сосудами для отбора п хранения газовых проб, а также релейно-механическим блоком управления пробоотборника.

Предлагаемое устройство позволяет; осуществить автоматический дискретный отбор проб газовых смесей в специальные двухкамерные сосуды по заданной временной ирограмме с пределами регулирования времени отбора пробы в каждый сосуд от 30 с до 10 мин; хранить отобранные пробы в течение длительного времени; автоматически поочередно вводить отобранные в сосуды пробы в

разделнтельные колонки хроматографии; проводить выборочиый отбор проб в любой из сосудов или повторный (или контрольный) анализ проб из любого сосуда.

На фиг. 1 представлена блок-схема нрсдлагаемого устройства для анализа га:;ов; на фиг. 2 - нробоотборнпк, общий вид.

Устройство содержит: хроматограф 1; блок

2управления хроматографом; регпстратор 3 (электронный нотенцпометр ЭНН-09-ЗЛ);

пробоотборник 4; блок 5 управления пробоотборником; объект 6 с исследуемым -азом. например нлазменно-дуговая нечь (ПДН). Входной газовы канал пробоотборника 4 связан трубоироводом с объектом G исследуемого газа, а выходиой - с хроматографом 1. Блок 5 управления пробоотборником связан электрически с хроматографом 1, регистратором

3и пробоотборником 4.

Пробоотборник 4 (фиг. 2) состоит из диска 7, выполненного из органического стекла в виде шайбы, и двенадцати двухкамерных сосудов 8. На торцовой стороне диска 7 проточены две нары концентричных одна относительно другой коллекторных канавок 9 и 10 нрямоугольного сечения. В промежутках между канавками каждой иары расноложены, но внешней и виутренней окружностям, равномерно но двенадцать цилиндрических распределительных каналов И и 12, объединенных нонарно каналом 13. Для герметизации системы коллекторных канавок 9 и 10 н каналов 11 н 12, а также для разделения коллекторных канавок между собой по краям канавок н в середине между парами канавок сделаны пазы, в KOTOpBie уложены три резииовые кольцевые ирокладкн 14, перекрытые сверху прокладкой 15, вынолиенной в виде шайбы из топкой вакуумпой резииы. Все неречисленные детали зажаты между двумя металлическими дисками 16 и 17, стяиутыми между собой всиомогательиыми деталями и болтами (на чертеже не показано).

В теле диска 7 выполнены также еше два канала 18 и 19, соедиияюш,иеся с каждой нарой коллекторных канавок 9, 10.

Поверх нрокладки 15 над отверстием каждого распределительного канала 11 и 12 в диске 16 имеются отверстия, в которых размепдены клананы 20. Каждый кланам 20 ирижимает нрокладку 15 к отверстиям каналов 11 и 12, образуюш,их седло клапана, и тем самым перекрывает его. Клананы 20 прижимаются кронштейнами 21, толкателями 22, размещенными в отверстиях дисков 16 и 17 но двум окружностям - внутренней и внешней, и цилиндрическими пружинами 23. С лицевой стороны толкатели 22 снабжены головками 24, которые одновременно закрепляют кронштейны 21 на толкателе.

Со стороны металлического диска 17 расположены на одной оси механизмы 25 и 26 привода с роликовыми толкателями 27 и 28, причем ролики толкателей расноложены строго по радиусам, на которых расположены толкатели 22.

8 для отбора и депоннрования газовых проб вынолнены сообш,аюш,имися и двухкамерными, нижняя камера 29 соединена с верхней камерой 30 опуш,еппой впиз трубкой 31, которая не доходит до дна камеры 29 на 2-3 мм. Кроме того, нижняя камера 29 имеет вывод в виде трубки 32, нроходяш,ей через камеру 30 и заканчиваюшуюся ниппелем с накидной гайкой. Камера 30 также имеет сверху ниннельпый вывод. Эти выводы служат для соединения камер трубопроводами 33 с каналами 13 диска 7 и трубопроводами 34 с распределительной воздушной коробкой 35, которая в свою очередь соединена трубопроводом 36 с диафрагменпым насосом 37.

Объект 6 с исследуемым газом трубопроводом 38 соединен с иатекателем (регулятор расхода) 39 противопылевым фильтром 40 и

диафрагменным насосом 41. Последний Т)убопроводом 42 соедннеи с каналом 43 и каналом 18 - с коллекторной канавкой 10. Ko.iлекторная канавка 9 каналом 19 и трубопроводом 44 соедине га с фильтром 45 осушки газа, трехходовым крапом 46, служацдим для сброса газа из камеры 29 сосуда 8, запорным клананом 47 и крап-дозой 48, находяшимся в хроматографе.

Для исключения необходимости вакуумирования камер 29 сосудов 8, носледние на 95- 98% своего объема занолнены жидкостью, не ноглогцаюш,ей газы, например, насышенным раствором иоваренной соли в воде (иа чертеже жидкость показана в камере 30, когда камера 29 заиолпена газовой нробой).

При использовании устройства спачала удаляют из камер 29 сосудов 8 оставшийся газ, для чего приподнимают толкателн 22 за головки 24 (внешний ряд толкателей) и поворачивают их влево или вправо иа буртик (иа чертеже не иоказап), зафиксировав в приподнятом положении. При этом клаианы 20 освобождаются н за счет деформации прокладки 15 принодинмаются, открывая каналы 11. Затем открывают трехходовой кран 46 на выброс газа в атмосферу, и газ, паходяш,ийся в камерах 29, под давлением жидкости, имеюш,ейся в камере 30, выходит по трубке 32, трубопроводу 33, каналам 13 и 11 в коллекторные канавки 9 и далее по каналу 19, трубоироводу 44, через фильтр 45 и кран 46 в атмосферу.

После удаления газа камеры 29 занолняются жидкостью, перетекаюшей из верхних камер 30. Устройство готово к работе. Затем открывают клапан того сосуда, который будет занолняться при отборе первым, а на реле устанавливают длительность отбора пробы, например, 5 мип.

Перед началом отбора газа включают реле, натекателем 39 регулируют скорость нодачи газа так, чтобы заполнение камеры 29 продолжалось 25-30 с. В случае избыточного давления в объекте 6 исследования (ПДП) газ идет самотеком, если же давление равно атмосферному, то включают насос 41. Газ из объекта 6 но пробопроводу 38, через натекатель 39, фильтр 40, насос 41, но трубопроводу 42, капалам 43 и 18 попадает в коллекторую канавку 10 и оттуда при открытом клапане но каналам 12 и 13, трубопроводу 33 и трубке 32 - в нижнюю камеру 29 сосуда 8. Имеюш,аяся там жидкость по трубке 31 вытесняется в верхнюю камеру 30 сосуда 8.

Длительность полного заполнения камеры 29 составляет с нри времени отбора 5 мин, остальное время - свыше 25-30 с - иостуиающий газ ироходит но тр/бке 31 и, барботируя через жидкость, удаляется по трубопроводу 34 и раснределительную коробку 35 в атмосферу. При этом в камере 29 происходит не менее чем няти-шестикратный обмен газа, что нозволяет удалить из системы оставшийся газ от предыдушего опыта и о iiaKoiiiiгь в клмере 29 1аз, соотистствхчопии тсмюлогьчсским условиям данного опыта. По истечении уста110 5, времени отбора (5 мни) при иомонти унравляющего блока клаиаи 20 закрывает заиолиеииый сосуд 8 и отк)Ы -;ает елсдующи для принятия очсредHoii норции газа. Длительность нереключеиня кланаиор. 3-4 с. Для анализа ироб газа блок 5 унранлсмшя пробоотборником включает цнкл нер1юго отбора нз выборочного сосуда ирн HOMOHUI насоса привода краиа-дозы. Длительность их работы 1820 с. В это время пасос 37 через трубопровод 36 и распределительиую коробку 35 по трубопроводу 34 закачивает воздух в верхнюю часть камеры 30. Предлагаемое устройство позволяет упорядочит) отбор и анализ газовых смесей нрн плазмеино-дуговом переплаве металлов и силавов в контролируемой газовой атмосфере, полиостью исключает ручной труд по отбору ироб и их введению в хроматограф. Наличие герметизпрованиой замкпутоГ газовой системы с многократной степенью обмена 1Т130ВЫХ )б в от.тсльных се элементах полностью исключает загрязнение отобранных .тля аналнза смесей агмосферным воздухом. Фор м у л а 3 о б р е т е н и я Устройство для анализа газов, содержащее хроматограф, пробоотборник, блок уиравлення н регистратор, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что. с пелью автоматпзапии отбора газовых проб в ходе техпологического иропесса, пробоотборппк выполпеп в виде диска с подводящими и отводящими коллекторпымп канавками п связаипой с пнмп системой расиределительиых каиалов с клапаиами, каждая пара которых сосдппеиа с двухкамерными сосудами для отбора п храпения газовых проб, а также релейно-механнческим блоком унравлеиня пробоотборника. Источиикп ппформации, ирииятые во виимание при экспертизе 1.Авдеева Л. Л. и др. Контроль топлива на электростанциях. .., «Эиергия, 1973. с. 299. 2..Лвторскос свидетельство СССР № 346661, кл. С 01N 1/20, 1970.