Ячейка теплового анализатора Советский патент 1978 года по МПК G01N27/14 G01N1/22 G01N11/04 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к первичным термокаталитнческим преобразвателям состава газовых сред тепловых средств измерения и может быть применено для анализа состава бинарных или J квазибинарных газовых смесей как в научных исследованиях, так и в системах контроля различными технологическими процессами.

Известна термокаталитическая ячейка, выполненная в виде камеры с входом и выходом для газа и содержащая размещенный вне зоны направленного потока чувствительный элемент и заслонку, причем вход и для газа расположены по одну сторону чувствительного элемента ril. Эта ячейка обладает невысокой чувствительностью и имеет невысокую точность в процессе измерения за счет влияния на ее выходной сигнал колебаний расхода анализируемой среды и коэф4ициента теплоотдачи.

Наиболее близким техническим решением t штедлагаемому изобретению является ячейка газоанализатора по твплопро водности, содержащая соединенную с магистралью подачи анализируемой среды проточную камеру, в которсй размешен термочувствительный элемент, включенный в элект|Л1ческую измерительную схему Однако,и это устройство не обладает достаточной чувствительностью.

Для повышения чувствительности н точности измерений, в предложеннсЛ ячейке на магистрали подачи анализируемся) среаы установлен с перекрестным расположением ламинарных и турбулентных дросселей пневматический мост, междроссельные камеры которого соединены через проточную камеру.

На чертеже схематически изображена предложенная ячейка теплового анализатора.

Ячейка теплового анализатора, например, термокаталитическая, содержит проточную камеру 1, в которой расположен термочувствительный элемент 2. Магистраль подачи анализируемой сфеды разветвляется на две лшши, на которых установлены ламинарный 3 и турбулентный 4 дроссели, образующие вместе с турбулентным 5 и ламинарным 6 дросселями пневматический MOciT, являющий-, ся разновидностью дифференциальной , пневматической схемы с перекрестным расположением дросселей. Турбулентный дрюссель 5 установлен на линии, снабженной ламинарным дросселем 3, а ламинарный дроссель 6 - на линии с турбулентным дросселем 4. Проточная камера 1 ячейки подсоединена одним концом к междроссельной камере 7, а другим к междроссельной камере 8, Турбулентные дроссели могут быть выполнены в виде тонкостенных диафрагм, ламинарные дроссели - в виде капиллярных трубок или в виде переменных ламинарных сопро тивлений, а термочувствительный элемент в частности, при термокаталитическом методе измерения, из металла, являквдегося катализатором для анализируемого компонента, например, в виде тонкой пла тиновой проволоки. Устройство работает следующим образом. Анализируемая среда под постоянным давлением питания подается в проточную камеру одновременно с двух противоположных сторон. С одной стороны анализируемая смесь, подается в ламинарном режиме течения, который обеспечивается ламинарным дросселем 3, а с другой - в турбулентном режиме течения, который обеспечивается турбулентным дросселем 4. Из камеры анализируемая среда одновременно отводится также с противополож ных сторон и также в различных режимах течения: в турбулентном режиме, обеспечиваемым турбулентным дросселем 5 и в ламинарном - обеспечиваемым ламинарны дросселем 6. Путем изменения параметров турбулен ных и ламинарных режимов течения анализируемой среды, определяемых, например, характеристиками применяемых турбулентных и ламинарных дросселей, обеспечивают при некотором заданном составе анализируемой среды равенство расходов анализируемой среды, проходящих через дроссели. В этом случае в зоне чувс вительного элемента существует движение анализируемой среды, обусловленное лищь диффузионными и конвективными процессами, которое не имеет направленного характера. Температура чувствитель ного элемента определяется каталитичесКИМ сгоранием определяемого компонента в анализируемой смеси. При изменении, например при снижении концентрации, определяемого компонента в анализируемой смеси температура чувствйтельнотч элемента за счет уменьшения общего количества тепла, выделяемо-, го при сгорании горючего компонента, будет также понижаться. Кроме того, при снижении концет-рации определяемого коцпонента за счет изменения вязкости и плотности анализируемой смеси будут изме няться газодинамические сопротивления дросселей 3, 4, 5 и 6. При этом, если сопротивление дросселей 3 и 6 будут увеличиваться, то сопротивления дросселей 4 и 5 будут- уменьшаться и наоборот Это приводит к тому, что в камере 1 вдоль чувствительного элемента 2 будет возникать направленный поток анализируемого газа, скорость которого пропо(яшональная концентрации определяемого в нем компонента: снижение концентрации определяемого компонента увеличивает скорость направленного потока. Возникший направленньй поток забирает от чувствительного элемента тепло, в результате чего дополнительно понижается температура чувствительного элемента. Таким образом, каждому значению концентрации горючего компонента в анализируемой смеси соответствует определенное значение температуры чувствительного элемента. Чувствительность предложенной ячейки по сравнению с известными значительно выше. На основе предложенной ячейки могут, быть созданы высокочувствительные газоанализаторы горючих компонентов в газовь х средах. Особенно перспективным за счет высокой чувствительности ячейки представляется создание на ее базе сигнализаторов малых концентраций горючих компонентов газовых смесей, в частности, для газовой, нефтгеперерабатывакядей и нефтехимической промыщленностей, а также в целях контроля атмосферы шахт иокружакядей среды.: . На практике могут быть гфименены видоизменения этой ячейки, нащзнмер, включение в диагональ шювматическоср моста параллельно двух камер с термо чувствительными элементами, либо использование двух мостовых пневматических схем с проточной камерой в каждом мосту, причем в этом случае термочувствительные элементы должны быть включены в противоположные плечи электрической измерительной схемы.. Формула из обретени - Ячейка теплового анализатора, содержащая соединенную с магистралью йодачн анализируемой среды проточную камеру, в которой размещен-термочувствитель ный элемент, включенный в электрическую измерительную схему, отличающаяся тем, что, с целью повьгшения чувствительности и точности измерений, на магистрали подачи анализируемой ере 6 5 ды установлен с перекрестным расположением ламинарных и турбулентных дросселей пневматический мост, междроссель, ные камеры которого-соединены через проточную камеру. Источники информации, пришлые во внимание при экспертизе: 1.Авторское сввде-вельство СССР № 454469 М. N 27/1Q, 1973. 2.Павленко В. А. Газоавалиааторы М-Л, 1965. с. 45.