Струйный акустический газоанализатор периодического действия Советский патент 1979 года по МПК G01N29/02 

1

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано для анализа состава газовых смесей в процессах химической технологии, связанной с переработкой продуктов в газовой фазе.

Известны газоанализаторы, содержащие два идентичных акустических генератора - рабочий и эталонный. В этом случае измеряется относительное изменение состава анализируемой газовой смеси, и при одинаковых параметрах (например, температуре) эталонного и исследуемого газа с изменением этих параметров при постоянном составе газа выходной сигнал, пропорциональный отношению частот акустических измерительных преобразователей (ИП), не изменяется 1. Однако они недостаточно точны. Наиболее близки.м к изобретению по технической сущности является газоанализатор, содержащий рабочий и эталонный измерительные преобразователи в виде струйно-акустических генераторов, систему прокачивания газов через измерительные преобразователи, счётный блок сравнения, к которому подключены пьезодатчики струйно-акустических генераторов, и выходное устройство 2. В этом газоанализаторе применение эталонного измерительного преобразователя позволяет исключать только температурную погрешность. Изменение давления анализируемого газа {при постоянном давлении эталонного) вызывает изменение его плотности и скорости течения через рабочий измерительный преобразователь и, вследствие зависимости частоты струйно-акустического преобразователя от плотности газа и скорости газовой струи, появляется погрешность в определении состава газа.

Целью изобретения является повышение точности измерения состава газа (газоанализа) за счет уменьшения погрешностей, связанных с изменением давления анализируемого газа. В описываемом газоанализаторе это достигается тем, что он снабжен оильфоном-емкостью для эталонного газа, двумя концевыми излучателями и реле времени, а система прокачивания газов через измерительные преобразователи выполнена в виде двух мембранных насосов и механического реверсивного привода с переключателем реверса хода, при

этом концевые выключатели соединены с переключателем реверса хода, а один из них - через реле времени со счетным блоком сравнения.

Применение в качестве емкости для эталонного газа разгруженного сильфона исключает различие давления эталонного и исследуемого газа при изменении давления последнего; размещение газовой системы, включая мембранные насосы, в атмосфере исследуемого газа уменьшает возможность появления температурной погрешности. Кроме того, использование насосов мембранного типа позволяет при помощи простого механического привода обеспечивать одинаковую скорость газовой струи в эталонном и рабочем измерительных преобразователях. В результате исключается появление погрешности определения относительного изменения состава анализируемой газовой смеси при изменении давления и температуры последней.

На чертеже схематически показан описываемый газоанализатор периодического действия в исходном состоянии.

Он содержит два идентичных измерительных преобразователя в виде струйноакустических генераторов 1 и 2 с пьезодатчиками 3 и 4, причем ко входу эталонного измерительного преобразователя 2 подсоединена разгруженная емкость-сильфон 5 с эталонным газом. Выходные каналы измерительных преобразователей 1 и 2 соединены с мембранными насосами 6 и 7 для прямого и обратного прокачивания газов через генераторы. Вся система прокачивания газов помепдена в исследуемую среду. Для приведения мембранных насосов в действие газоанализатор снабжен механическим приводом 8 с системой тяг 9 и 10, а также реле 11 времени, двумя концевыми выключателями 12 и 13 и переключателем 14 реверса хода. Электроизмерительная часть устройства содержит счетный блок 15 сравнения и выходное устройство (индикатор) 16.

В исходном состоянии газоанализатора тяга 9 механического привода 8 находится в крайнем верхнем положении, емкости мембранных насосов 6 и 7 - минимальны, основная масса эталонного газа находится в емкости-сильфоне 5 при давлении и температуре газа, состав которого подлежит измерению, т. е.

PiP Р« Тчр .

При подаче сигнала включения на механический привод, его шток 9 начинает перемещаться (по стрелке) и передает равные тарированные усилия на мембранные насосы. Происходит прокачивание газов

через измерительные преобразователи в направлении, показанном стрелкой, за счет создания и поддержания постоянным разрежения на их выходе, причем отношение давБр

лении при этом - . 1,5. При аэ

чении газа в из.мерительных преобразователях возникают пульсации давления с частотой fp и f3 , преобразуемые в электрический частотный сигнал пьезодатчиками 3 и 4. Так

0 как для установления требуемого режима работы генераторов требуется некоторое время, сигнал от механического привода 8 на включение блока 15 подается с небольшой задержкой (0,2-0,5с), формируемой в реле II. К концу рабочего цикла, длительность которого обусловлена емкостью мембранных насосов, сильфона-емкости и пропускной способностью генераторов, в счетном блоке 15 формируется сигнал, пропорциональный отношению fp/fg- ч поступает

0 на индикатор 16. После окончания рабочего цикла концевой выключатель 13 отключает блок 15 и включает переключатель 14. Тяга 9 двигается в обратном направлении и перекачивает исследуемый газ из мембранного насоса 6 обратно в среду, а эталонный

газ-из мембранного насоса 7 в емкость - сильфон 5; процесс продолжается до достижения исходного состояния, которое фиксируется концевым выключателем 12.

g Таким образом, во время прямого и обратного хода штока через эталонный и рабочий измерительные преобразователи протекают газы разного состава, не имеющие одинаковой температуры и давления, а также скорость газовой струи в каналах ИП.

S Это позволяет повысить точность измерения состава газовой смеси в условиях переменных давлении и температуре.

Формула изобретения

Струйный акустический газоанализатор периодического действия, содержащий рабочий и эталонный измерительные преобразователи в виде струйно-акустических генераторов, систему прокачивания газов через измерительные преобразователи, счетный блок сравнения, к которому подключены пьезодатчики струйно-акустических генераторов, и выходное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности газоанализа, он снабжен сильфоном-емкостью для эталонного газа, двумя концевыми выключателями и реле времени, а система прокачивания газов через измерительные преобразователи выполнена в виде двух

мембранных насосов и механического реверсивного привода с переключателем реверса хода, при этом концевые выключатели соединены с переключателем реверса хода.

а один из них - через реле времени со счетным блоком сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 1525265 кл. G 01 N 29/02, 1968

2.Патент США № 3392571 кл. 73-24, 1971.

// //// ///////////////// ///