Автоматический газоанализатор Советский патент 1946 года по МПК G01N25/30 

При анализе газовых смесей на содержание горючих компонентов, например, для определения углеводородов в воздухе ИЛИ продуктов неполного сгорания в топочных газах, применяются газоанализаторы, основанные на тепловом эффекте сгорания анализируемого компонента. Наиболее распространен метод сожжения при помощи платиновой проволоки, накаливаемой электрическим током. Происходящее при этом повышение температуры проволоки измеряется каким-либо известным методом.

Устройства указанного типа обычно состоят из двух сосудов, в каждом из которых помещена проволока, накаливаемая электрическим током, причем через один из сосудов пропускают исследуемый газ, а второй заполнен каким-либо эталонным газом, свойства которого известны. В качестве индикаторов разности температур в обоих сосудах уже известно применение диференциальных жидкостных манометров, измеряющих разность давлений, возникающих в результате неодинакового нагрева двух объемов газа и выполненных, например, в виде U-образной трубки, заполненной ртутью ИЛИ иной жидкостью

и присоединенной концами к полостям сосудов.

Особенность предложенного, согласно изобретению, аналогичного устройства заключается в том, что содержащие газы сосуды заключены внутри герметически закрытыхбаллонов, ПОЛОСТИ которых связаны с концами трубок диференциального манометра, а внутренние поверхности покрыты слоем металла, либо снабжены двойными посеребрены ми стенками по типу сосудов Дьюа-ра, ДЛЯ предотвращения излучения тепла в окружающее пространство.

На чертеже фиг. 1 изображает предлагаемое устройство, а фиг. 2- вариант его выполнения. Газоанализатор состоит из двух камер: измерительной / и камеры сравнения 3, внутри которых по оси натянуты платиновые или платино-иридиевые проволоки 2 и 4. Камеры окружены баллонами 5 и б. При выполнении прибора из стекла поверхность баллонов 5 и б серебрится, а стенки камер / и 5 оставляются прозрачными ДЛЯ лучшего излучения тепла, воспринимаемого газом в баллоне. Газовые пространства обоих баллонов сообщаются с коленами диференциального манометра 7, а также

могут сообщаться друг с другом непосредственно через кран 8 при его открывании. Газ в камере сравнения либо наглухо замкнут или, как показано на фиг. 1, может циркулирова.тЬ: внутри замкнутой системы, образуемой камерой 3 и теплообменником 14. Циркуляция осуществляется за счет термосифона, образуемого столбом нагретого газа в камере 3, причем скорость движения газа так же, как в камере /, определяется накалом проволоки. Накаливаемые проволоки приключены параллельно к трансформатору 17 через последовательное сопротивление 18 (фиг. 1), величина которого значительно превышает сопротивление проволок 2 и 4. Это сопротивление устанавливается таким, чтобы была исключена возможность перераспределения токов при появлении горючего газа в измерительной камере и увеличения сопротивления нити в ней. С той же целью можно применить схему последовательного включения проволок. Так. как достил ение строго одинакового теплового режима обеих камер .затруднительно и нецелесообразно, то для первичной тарировки прибора могут быть применены подгоночные сопротивления 19 и 20.

При последовательном включении питания камер, изображенном на схеме фиг, 2, надобность в сопротивлении 18 отпадает, а подгоночные ,сопротивления 19 и 20 включаются параллельно накаливаемым проволокам. Для тарировки прибор помещается в среде чистого воздуха, включается ток питания при закрытом кране 8, и сопротивления 19 и 20 устанавливаются на такне значения, при которых перепад в манометре 7 нулю.

Установка нуля прибора в эксплоатационных условиях производится краном 8. При заведомом отсутствии горючих в воздухе Kpaji 8 открывают на несколько секунд, вследствие чего давления пара или газа в термобаллонах выравниваются. Затем кран 8 перекрывается.

При появлении в исследуемой газовой смеси горючих веществ, накал нити в камере возрастает, вследствие чего температура, а следовательно, давление газа в камере 5 становится выше, чем в камере 6. Перепад давлений в диференциальном манометре 7 будет пропорционален Содержанию горючих компонентов в газовой смеси. Для увеличения доли лучистой энергии, поглощаемой газом в термобаллонах, как указывалось выuie, поверхность делается зеркальной, причем для наиболее чувствительных измерений стенки термобаллонов 5 и могут быть выполнены в форме сосуда Дьюара с двойными, посеребреными внутри стенками. С той же целью вместо воздуха, являющегося оптически пустой средой для теплового инфракрасного излучения, применять какие-либо газы или пары с повышенным поглощегтнем в этой области.

Расширения /5 к 16 в газопроводящих трубках, заполненные медными , являю- ся предохранителями от распространения взрывной волны в случае достижения нижнего предела взрываемости и воспламенения газовой смеси в .измерительной камере.

Для приборов, в которых разность температур нитей достаточно велика, например, в указателях присутствия метана, надобность в циркуляционной системе со змеевиком 14 в камере сравнения отпадает, и в трубке 3 помещается замкнутый объем сухого воздуха, как это изображено на фиг. 2.

Описанный прибор может быть также использован для подачи сигнала при аварийных нарушениях работы схемы. Эти нарушения могут заключаться прежде всего в обрывах проводов или нарушении герметичности термобаллонов. Поэтому в схеме предусмотрены сигнальные лампы 12 и 13 или звуковой сигнал, включающийся при возникновении неисправности в схеме. Сигнальная цепь включается при замыкании контакта // на дополнительном манометре 9 или контакта 21 на диференциальном манометре 7.

Согласно схеме фиг. 1 цепь аварийной сигнализации питается от общего источника тока трансформатора 17, а на фиг. 2 частично от отдельного источника постоянного тока 22, что обеспечивает подачу сигнала также и при выключении питания основной сети переменного тока.

Схема аварийной сигнализации работает следующим образом.

При выключении питания прибора в целом, замыкается контакт 11, при нарушении же герметичности термобаллона 5, - также замыкается контакт И, а термобаллона 6, - контакт 21. В случае обрыва нитей 2 или 4 соответственно замыкаются контакты 11 или 21.

Для схемы последовательного включения при сопротивлении шунтов 19 и 20, значительно превышающем сопротивления самих нитей, в обоих случаях замкнется контакт 11.

Предмет изобретения

1. Автоматический газоанализатор или индикатор газов, основанный на определении теплового эффекта реакции сгорания анализируемого компонента на накаливаемой электрическим током нити, путем измерения разности температур нитей, заключенных в измерительной камере и камере сравнения, например, при помощи диференциального манометрического термометра, отличающийся применением окружающихкаждую из камер баллонов 5, 6, полости которых связаны с концами трубок диференциального манометра, а внутренние поверхности покрыты слоем металла, либо снабжены двойными посеребреными стенками, по типу сосудов Дьюара.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что окружающие камеры баллоны заполнены парами или газом с повышенным в области инфаркрасных лучей поглощением.

3.В устройстве по п. 1, применение крана S, непосредственно соединяющего между собой оба баллона для возможности уравнивания в них давления при установке на нуль диференциального манометра.

5

Фиг. 2