Пневматический газоанализатор Советский патент 1979 года по МПК G01N9/32 G01N11/08 G01D1/10 

i

Настоящее устройство относится к области приборостроения и может найти применение в тех отраслях промышленности, где необходимо производить автоматический анализ состава различных газовых смесей, например: в химической промышлеиности.

.Известен пневматический газоанализатор, содержащий турбулентно-ламинарные делители давления, питаемые измеряемым и сравнительным газом, устройство выравнивания температуры газов и вторичный прибор 1 .

Недостатком этого устройства является низкая точность анализа, обусловленная низкой чувствительностью прямого измерения перепада давления-, пропорционального концентрации определенного компонента в измеряемом газе, изменяющегося в незначительном диапазоне.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является пневматический газоанализатор, содержащий стабилизированные источники питания анализируемого и сравнительного газа, устройство выравнивания температуры газов, ламинарные и турбулентаые дроссели в цепи каждоГО газа, струйные усилители, согласующий дрОссель и вторичный прибор 2.

При работе устройства анализируемый и сравни тельный газы пропускают через соответствующие ламинарные и турбулентные дроссели, а давления после ламинарных дросселей суммируются при помощи согласующего дросселя, причем давление после ламинарного дросселя в линии сравнительного газа предварительно инвертируется при помощи инвертирующего усилителя.

Недостатком описанного устройства является низкая точность, обусловленная низкой точностью дроссельного сумматора, образованного согласующим дросселем и дросселями в линии анализируемого газа и имеющего нелинейного характеристику.

Вследствие нелинейности характеристики дроссельного сумматора нельзя с большей точностью осуществить суммирование выходного давления инверсного усилителя и давления после ламинарного дросселя в цепи анализируемого газа, что понижает точность анализа. Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанного недостатка, т.е. повышение точности анализа. Поставленная цель достигается тем, что газоанализатор содержит трехмембранный элемент, входы которого соединены с выходами соответствующих ламинарных дросселей, а турбулентный дрос сель в линии сравнительного газа выполнен в виде сопла, управляемого являющейся жестким центром мембранного блока трехмембранного эле мента заслонкой, которая служит злементом управления дополнительно введенным вторым соплом, вход которого соединен с входом вторичного прибора и через переменный дроссель - с линией давления питания. Такое выполнение устройства позволяет избежать операции суммирования на дроссельном сумматоре и осуществлять измерение по наиболее чувствительному компенсационному методу. На чертеже представлена схема пневматического газоанализатора. Газоанализатор содержит стабилизированные источники питания сравнительного и анализируемо го газа 1, 2, устройство вырав1швания температуры газов (теплообменник) 3, ламинарный 4 и турбулентный 5 дроссели в линии анализируемого газа, ламинарный дроссель 6 и турбулентный дроссель, выполненный в виде сопла 7, управляемого заслонкой 8 в линии сравнительного газа. Заслонка 8 является жестким центром мембранного злемента 9, входы которого соединены с выходами ламинарных дросселей 4, 6. Второе сопло 10, также управляемое заслонкой 8, соединено с входом вторичного прибора 11 и через переменный дроссель 12 с линией давления питания. Газоанализатор работает следующим образом. Анализируемый и сравнительный газы от стабилизированных источников питаний проходят через устройство выравнивания температур 3, а затем, имея равные температуры,соответственно,через ламинарные 4, 6 и турбулентные 5, 7, 8 дроссели. При-изменении в анализируемом газе квнцентрации одного из компонентов, изменяется его вязкость и плотность и соответственно давление после ламинарного дросселя 4. При этом на центральной мембране мембранного блока трехмембрапного элемента 9 устанавливается перепад давления мембранный блок начинает перемещаться, изменяя положение заслонки 8 относительно сопел 7, 10 и соответственно изменяя проводимость турбулен ного дросселя в линии сравнительного газа и проводимость сопла 10, и занимает такое положение, при котором давления после ламинарных дросселей 4, 6 будут равны. При изменении проводимос ти сопла 10, изменяется давление перед ним и соответственно на входе вторичного прибора. Таким образом, каждой концентрации компонентов в анализируемом газе соответстаует определенное положение заслонки и, соответственно, определенное давление на входе вторичного прибора, проградуированного в единицах концентрации. Настройка газоанализатора на определенный диапазон измерения осуществляется при помощи турбулентного дросселя 5 и переменного дросселя 12. Сравнительный газ выбирается таким образом, чтобы постоянные Сутерленда, определяющне приращение вязкости газа как функцию температуры, анализируемого и сравнительного газа были равны. При этом, учитывая идентичность характеристик исходных турбулентных и ламинарных дросселей, обеспечивается автоматическая термокомпенсация при колебаниях температуры газов., Таким образом, схема Газоанализатора является компенсационной: нарушение равновесия, вызываемое изменением концентрации компонентов в анализируемом газе компенсируется изменением проводимости турбулентного дросселя в линии сравнительного газа. Отсутствие в схеме устройства дроссельного сумматора, а также выполнение турбулентнвго дросселя в виде сопла, управляемого заслонкой, позволяющее осуществить компенсационный, наиболее чувствительный метод измерения, повышает чувствительность и, соответственно, точности анализа. Формула изобретения Пневматический газоанализатор, содержащий стабшЙ1зированные источники питания анализируемого и сравнительного газа, устройство выравнивания темпер;атуры газов, турбулентные и ламинарные дроссели в линии каждого газа и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, он содержит трехмембранный элемент, входы которого соединены с выходами ламинарных дросселей, а турбулентный дроссель в линии сравнительного газа выполнен в виде сопла, управляемого являющейся жестким центром мембранного блока трехмембранного элемента заслонкой, которая служит элементом управления дополнительно введенным вторым соплом, вход которого соединен с входом вторичного прибора и через переменный дроссель - с линией давления питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Фабри Л. П.1 Некоторые вопросы использования пневматических мостовых приемных преобразователей для анализа газов, - в сб. Автоматизация химических производств, М., №4, 1968,с.66. 2.Авторское свидетельство СССР N 201765, М. кл. G01 N9/00, 1966. If° 1/

Анализируемый газ

V

- 7 Г N

HJ