Конденсационный гигрометр Советский патент 1979 года по МПК G01W1/11 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к приборам для контроля и регулирования влажности газов, предпочтительно в нагревательных агрегатах химикотермической обработки, но может быть использовано в метеорологических целях.

Известны конденсационные гигрометры, основанные на применении охлаждаемого зеркала, помещенного в измерительную камеру, в которую подается анализируемый газ. Зеркало охлаждается с помощью холодильника (термогенератора, вихревого холодильника, термоэлемента), причем охлаждение ведется до тех пор, пока на охлаждаемом зеркале не конденсируется влага, ,а поскольку конденсация влаги в зависимости от ее содержания в газе определяется температурой, то замер последней производится измерением температуры зеркала 1.

Наиболее близким техническим рещением является конденсационный гигрометр, который содержит помещенный в измерительную камеру источник света с конденсирующей поверхностью, систему многократного отражения луча света с конденсирующей поверхностью, лучеприемник, а также выполненный в виде термоэлемента охладитель и систему управления 2 .К существенным недостаткам описываемого гигрометра относятся инерционность системы отражения светового потока, целиком подвергаемой охлаждению, что отрицательно сказывается на быстродействии прибора, а также применение обычной системы измерения температуры конденсационной поверхности посредством термопары, которая все же не обеспечивает необходимой точности, но требует достаточно сложной и громоздкой системы управления.

Целью предлагаемого изобретения является снижение инерционности, повышения быстродействия прибора и точности измерений в начальный период конденсаций совмещением термоэлементом функций охладителя и измерителя температуры.

Поставленная цель достигается тем, что система многократного отражения луча света выполнена из двух раздельных охлаждаемой и неохлаждаемой зеркальных поверхностей, установленных в измерительной камере параллельно напротив друг друга, одно из которых выполнено непосредственно

на охлаждающих спаях термоэлемента, контакты которого, для совмещения им функций охладителя и измерения температуры, подключены к коммутатору системы управления.

На фиг. i - конденсационный гигрометр, предпочтительно для термообрабатывающих печей, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, разрез А-А; на фиг. 3 - блок-схема управления гигрометром.

Конденсационный гигрометр, предпочтительно для термообрабатывающих печей, состоит из корпуса 1, в котором для подвода исследуемых газов установлен штуцер 2, а для вывода газов в дренажную трубу - шту цер 3. В стенке корпуса 1 укреплен термоэлемент 4, на охлаждающих спаях которого, выведенных в измерительную камеру, образована зеркальная поверхность конденсации 5. Зеркальная неохлаждаемая пластина 6 установлена отражающей плоскостью параллельно и напротив зеркальной поверхности конденсации 5.

Термоэлемент 4 от корпуса 1 отделен теплоэлектроизолирующей прокладкой 7. На корпусе 1 укреплен тубус 8 источника света, создающего пучок света и направляющего его под углом к зеркальной поверхности конденсации 5. Отраженный луч от поверхности 5 попадает на неохлаждаемую зеркальную поверхность 6, от нее вновь на поверхность конденсации 5. После многократных отражений луч попадает в лучеприемник 9 (фотоприемник, фиг. 1 и 2). Лучеприемник 9 (фиг. 3) соединен с регистратором конденсации (регистратором точки росы) 10, выход которого соединен с коммутатором П. Коммутатор 11 одними контактами соединяет измерительную цепь с контактами термоэлемента 4, а другими контактами соединяет термоэлемент 4с регистратором температуры 12.

Принцип действия гигрометра следующий. Контролируемый газ поступает по щтуцеру 2 в измерительную камеру внутри корпуса 1. На термоэлемент 4 подается постоянный ток направлением, вызывающим охлаждение спая с зеркальной поверхностью конденсации 5. Проконтролированный газ отводится из камеры через щтуцер 3. При сухом газе охлаждаемая поверхность конденсации 5 не запотевает и луч, многократно отразивщись от зеркальных поверхностей 5 и 6, попадает в фотоприемник 9 почти без потерь. При наличии паров воды последние конденсируются на зеркальной поверхности 5 при температурах, зависимых от их концентрации Б технологической атмосфере печи. Наличие конденсата на поверхности 5 вызывает рассеивание луча после отражения от зеркальной поверхности 6, многократное отражение вызывает более интенсивное рассеивание, что позволяет уловить начальный момент процесса конденсации. Отсутствие массивных тел между конденсирующей поверхностью 5 и охладителем 4 уменьшает

постоянную времени прибора и позволяет измерять температуру на конденсирующей поверхности с помощью того же термоэлемента. Регистратор конденсации 10 (фиг. 3)

5 при появлении конденсата дает команду коммутатору 11 на переключение термоэлемента 4 с цепи питания на измерительную цепь с регистратором температуры 12. Так как регистрация выпадания конденсата происходит в начальный момент конденсации, то испарение его может производиться без реверсирования питания термоэлемента 4. При восстановлении прежней освещенности лучеприемника (фотоэлемента) 9 регистратор конденсации 10 дает вновь команду

5 коммутатору 11 на включение питания термоэлемента. Далее процесс повторяется.

Преимуществом конденсационного гигрометра, предпочтительно для термообрабатывающих печей, является то, что между

0 охладителем и конденсирующей поверхнос ью, а также в системе многократного преломления и отражения луча света между охлаждаемой и неохлаждаемой поверхнос-. тями отсутствуют промежуточные массивные

- элементы, что значительно снижает инерционность прибора и повышает его быстродействие. Система многократного отражения луча света между двумя раздельными, параллельно и напротив друг друга установленными охлаждаемой и неохлаждаемой

0 зеркальными поьерхностями, из которых охлаждаемая образована непосредственно на охлаждающих спаях термоэлемента, позволяет фиксировать начальный момент процесса конденсации, а поскольку измерение температуры конденсирующей поверхности при этом выполняется также в начальный момент конденсации посредством самого термоэлемента-охладителя и между охлаждающими спаями и конденсирующей поверхностью отсутствуют промежуточные массивные

тела, подвергаемые охлаждению, точность измерения температуры возрастает. Данные конструктивные особенности предлагаемого гигрометра позволят с большей эффективностью производить контроль и регулирование параметров технологической атмосферы

5 нагревательных печей.

Формула изобретения

Конденсационный гигрометр, предпочтительно для термообрабатывающих печей, содерл ащий помещенные в измерительнук камеру источник света, систему многократного отражения-луча света с конденсирующей поверхностью, лучеприемник, а также выполненный в виде термоэлемента охладитель и систему управления, отличающийся тем, что, с целью снижения инерционности и повышения быстродействия и точности измерения, система многократного отражения

луча света выполнена из двух раздельных охлаждаемой и неохлаждаемой зеркальных поверхностей, одна из которых выполнена непосредственно на охлаждающих спаях термоэлемента, контакты которого подключены к коммутатору системы управления. -Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР JMb 426216, кл. G О W 1/11, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 315999, кл. G 01 N 25/66, 1974.

7

.l 6

А-А

иг.г