Автоматический газовый волюмометр Советский патент 1979 года по МПК G01N7/18 

Изобретение относится к области физико-химических исследований, веществ, в частности, к устройствам для исследования кинетики газовыделе ний (гаэопоглощений) при химических реакциях, и является усовершенствованием известного устройства, описан ного в авт.св. № 347630. В основном изобретении по авт.св. № 347630 описан автоматический газовый волюмометр, содержащий реакционный сосуд, соединенный посредством подводящей магистрали с ра бочей камерой переменного объема, снабженной датчиком из.;енения объема и подсоединенной к одному входу датчика изменения давления, при этом датчик изменения объема жестко связа с датчиком дифференцирующего устройства, охваченного обратной связью по скорости с усилителя, на входе которого- включен преобразователь давлени в электрический сигна.п 1. Рабочая камера переменного объема выполнена на базе сильфона и кинематически связана с электродвигателем, обеспечивающим изменение объема пропорционально изменению давления, что позволяет исследовать кинетику газовьщеления (газопоглощения) при постоянном давлении. Одним из недостатков известного устройства является то, что оно не позволяет исследовать процессы, происходящие в замкнутом (постоянном) объеме. Кроме того, оно не позволяет работать при давлениях, отличающихся от атмосферных, и рассчитано на относительно кратковременные измерения, поскольку второй вход датчика изменения давления сообщается с атмосферой, и изменения атмосферного давления вносят существенные погрешности в результаты измерений. Выполнение , рабочей камеры на базе сильфона не позволяет иметь высокую чувствительность устройства в случае исследования малых и медленных газовыделений (газопоглощений), например, до 0,1 смза 10 час, так как при таком конструктивном выполнении объем рабочей камеры превышает более чем на порядок объем измеряемых газовыделений, кроме того, norpet HocTb на результаты измерения вносит нелинейность изменения объема сильфона при его деформаций.

Целью предлагаемого изобретения является повьаиение точности и расширение диапазона измерений,

Это достигается тем, что автоматический газовый волюмометр по авторскому свидетельству СССР №347630 . дополнительно снабжен емкостью переменного объема и краном, соединяющим рабочую камеру переменного объема с емкостью переменного объема, подсоединенной ко второму эходу датчика изменения давления.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображена схема устройства.

Волюмометр содержит реакционный сосуд 1, соединенный через кран 2 и трубопровод 3 с рабочей камерой 4 переменного объема и с одним входом датчика 5 изменения давления, связан кого с преобразователем 6 разности давления в электрический сигнал, выполненным, например, на базе механотрона. Второй вход датчика изменения давления 5 соед1 нен с емкостью переменного объема 7, подсоединенной через кран 8 к рабочей камере переменного объема 4.

Рабочая камера переменного объема 4 и. емкость переменного объема 7 выполнены в виде цилиндров с кашиброванными поршнями 9 и 10, кинематичес ки связанными соответственно посредством винтовых передач 11 и 12, через зубчатые передачи 13 и 14 с электродвигателями 15 и 16, которые подсоединены через :переключат.ель 17 к выходу усилителя 18, включенного в цепи преобразователя 6 разности давления в электрический сигнал. С зубчатыми передачами 13 и 14 кинематически связаны счетчик 19 визуального отсчета и через двухстороннюю муфту сцепления 20 - подвижные контакты реохордов 21 и 22. При этом двухсторонняя муфта сцепления 20 сблокирована с переключателем 17, что позволяет вести регистрацию и запись изменений как в рабочей камере переменного объема 4, так и в емкости переменного объема 7. Реохорд 21 включен в измерительный мост 23 для снятия сигнала регистрации объема, а реохорд 22 - в схему дифференцирующего устройства 24 для снятия сигнала иЬменения скорости газовыделения, которое с измерительным мостом 23 включены в регистрирующее устройство 25. Для улучшения динамических характеристик измерений, усилитель охвачен обратной связью, включающей тахометрический мост 26. Кроме того, сигнал обратной связи может быть использован в дифференцирующем устройстве 24 для получения сигнала изменения скорости газовыделения. Для исключения температурной погрешности рабочая камера переменного объема 4, датчик изменения давления. 5 и емкость пере584374

менного объема 7 расположены в термостате 27. Для предварительной настройки устройства и установки соотношений объемов рабочей камеры переменного объема 4 и емкости переменного объема 7 служит приспособление 5 28, выполненное в виде микрометрического винта. На реакционном сосуде 1 установлен кран 29, через который производят откачку газа (воздуха) и устанавливают заданное рабочее давление .

Устройство работает следующим образом.

Загружают в реакционный сосуд 1 навеску исследуемого вещества. При открытых кранах 2,8 и 29 устанавливают заданное рабочее давление и соотношение начальных объемов рабочей камеры переменного объема 4 и емкости переменного объема 7. В случае проведения исследований газовыделения (газопоглощения) при постоянном дав-лёнии закрывают краны 29 и 8,а переключатель l7 устанавливают в положение, при котором включен элект одвигатель 15, а подвижные контакты реохордов 21 и 22 кинематически связаны с зубчатой передачей 13 посредством двухсторонней муфты сцепления 20, устанавливаемой в рабочее положение переключателем 17.

Выделяющийся из налески вещества газ поступает по трубопроводу 3 в рабочую камеру 4 переменного-давления и в датчик 5 изменения давления. Разность давления посредством преобразователя 6 преобразуют в электрический сигнал, поступающий через усилитель 18 на -электродвигатель 15, который через зубчатую передачу 13 и винтовую передачу 11 перемещает поршень 9, изменяя объем рабочей камеры 4 переменного объема. При этом на измерительном мосте 23 снимают сигнал изменения объема, а на дифференцирующем устройстве 24 - сигнал изменения скорости газовыделения, которые поступают на регистрирующее устройство 25.

в случае проведения исследований газовыделения (газопоглощения) :,при постоянном объеме закрывают краны 29 и 8, а переключатель 17 устанавливают в положение, при котором включен электродвигатель 16, а подвижные контакты реохордов 21 и 22 кинематически связаны с зубчатой передачей 14 посредством двухсторонней муфты сцепления 20, устанавливаемой в рабочее положение переключат-елем 17. В этом случае объем рабочей камеры 4 переменного объема остается постоянньзм, а изменяется объем емкости 7 переменного объема, чем компенсируют разность давлений в рабочей камере 4 и емкости 7. Регистрацию и измерение объема и скорости газовыделения (газопоглощения) производят, как и в

случае исследования, при постоянном давлени ..

Оснащение устройства дополнительной емкостью 7 переменного объема и краном 8, соединяющим ее с рабочей камерой 4, позволяет в широких пределах регулировать чувствительность и измеряемый объем выделяющего газа.

Так, например, если /становить начальный объем рабочей камеры 20 мил лилитров и начальное давление, равное 1 атмосфере, то при газовыделении из исследуемой навески, например 20 миллилитров конечное давление возрастает до 2 атмосфер.

Изменив начальный объем до 1 мил-;, лилитра при тех же газовыделениях и начальном давлении, равном 1 атмосфере, конечное давление практически возрастает в 10 раз и составит 20 атмосфер.

Известно, что атмосферное давление меняется в диапазоне от средней величины д,о 10%. Предложенное техническое решение исключает влияние изменения давления окружающей среды на точность результатов измерений, позволяет повысить точность измерений до 10% и проводить исследования как

554376

при любом постоянном давлении, так и при постоянном заданном объеме, т.е. расширяет диапазон проводимых измерений. При этом можно варьировать в широких пределах скорость нарастания давления при исследованиях, что 5 позволяет определять критическое давление, при котором прекращается процесс газовыделения для данного вещества или реакции.

Формула :13обретения

Автоматический газовый волюмомет) по авт . ев . № 347бЗО,отлича1Ьщ и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измереньй, он дополнительно снабжен емкостью переменного объема и краном, соединяющим рабочую камеру переменного объема с емкостью переменного объема, подсоединенной ко второму входу датчика изменения давления.

Источники информации, принятые во внимайие при зкспертизе 25 1. Авторское свидетельство СССР 347630, кл. G 01 N 7/18, 1970.

2)Hi-cm}- fP