Электрический газоанализатор для определения содержания водорода в газах Советский патент 1947 года по МПК G01N25/20 

Б технике широко известны электрические газоанализаторы, основанные на сравнении теплопроводности исследуемого газа с теплопроводностью эталонного газа и имеющие блок-приемник, в камерах которого помещены сопротивления, включенные в мостик Уитстона, причем одна пара сопротивлений омывается анализируемым газом, а вторая помещена в эталонный газ.

Настоящее изобретение касается усовершенствования подобного рода газоанализаторов и заключается в том, что камеры блока-прнемника, в которых размещены сопротивления мостика Уитстона, соединены с выводными каналами такого диаметра, чтобы заход анализируемого газа в камеры происходил путем диффузии без принудительного прокачивания газа.

Для того, чтобы в газоанализаторе можно было осуществлять принудительное прокачивание анализируемого газа через камеры блокаприемника, последний может быть снабжен насаженной на фильтр блока съемной камерой с подводящей и отводящей исследуемый газ трубками.

Чтобы уменьшить инерционность предлагаемого азоанализатора, помещенные в эталонный газ сопротивления мостика Унтстона заключены в герметичные газонепроницаемые трубки, омываемые анализируемым газом.

На фиг. 1 показана электрическая схема предлагаемого прибора; на фиг. 2 - блок-приемник газоанализатора; на фиг. 3 - блок-приемник газоанализатора с насаженной на Фильтр блока съемной камерой; на фиг. 4 - вариант конструкции блок-приеМНика.

Предлагаемый электрический газоанализатор предназначен преимущественно для определения процентного (по объему) содержания водорода в воздухе; в частности, в воздухе, содержащем углекислоту и водяные пары.

Работа газоанализатора основана на определении концентрации водорода в воздушной среде по теплопроводности среды.

Определение содержания водорода осуществляется приемником с электрической схемой мостика Уитстона.

Мостик Уитстона приемника /// состоит из четырех плеч, образуемых сопротивлениями ь R, з, 4, представляющими собою платиновые спирали. Сопротивления R-, R находятся в камерах, в которые

301

диффундирует анализируемая газовая смесь, содержащая водород. Другая пара сопротивлений моста 3 помещена в стеклянные трубки, в которых находится чистый воздух, не содержащий посторонних примесей.

Все сопротивления нагреваются током аккумуляторной батареи / до температуры порядка 100°. Температура, до которой нагреваются сопротивления, зависит как от силы тока, так и от теплопроводности окружающих сопротивления газов, создающих определенные условия теплопередачи от сопротивлений к стенкам камерЕсли теплопроводность газа во всех камерах одинакова, то сила тока в диагонали мостика с,включенным в нее указательным прибором будет равна нулю.

В случае поступления в камеры с сопротивлениями , анализируемого газа, теплопроводность которого отличается от теплопроводности воздуха, сопротивления Rz и R, под действием изменивщихся условий теплоотдачи, изменят свою температуру, а следовательно, и сопротивление. В этом случае в диагонали моста пойдет электрический ток, который вызовет отклонение стрелки указательного прибора на некоторую величину, соответствующую теплопроводности анализируемого газа.

Таким образом, по соотнощению теплопроводностей газовой смеси и эталонного воздуха определяется содержание водорода в анализируемой газовой смеси, так как теплопроводность водорода резко отличается от теплопроводности других компонентов анализируемой смеси (кислород, азот).

Сила тока в цепи указательного прибора зависит от содержания водорода в анализируемой газовой смеси, вследствие чего щкала прибора может быть проградуирована в процентах содержания водорода.

Мостик Уитстона включен одной своей диагональю в цепь аккумуляторной батареи / через нулевой реостат и токовый реостат ; 302

кроме того в цепь мостика включены шунтовое сопротивление Rm и компенсационное шунтовое сопротивление / кш , а указательный прибор Г, например, гальванометр, включается во вторую диагональ моста посредством переключателя /С, либо через компенсационное сопротивление , или градуировочное сопротивление г .

Чтобы сохранить правильность показаний указательного прибора, сила тока, питающая мостик Уитстона, должна иметь постоянную величину, что достигается регулировкой на максимальное отклонение стрелки указательного прибора.

Для этого переключатель К ставят в положение, при котором указательный прибор используется как миллиамперметр, и устанавливают силу тока вращением ручки токового реостата RT так, чтобы стрелка указательного прибора установилась на делении 6% Н2.

При установке переключателя в положение, при котором указательный прибор Г включается в диагональ моста через градуировочный реостат г , этот прибор используется в качестве указателя содержания водорода в газе.

Приемник /// газоанализатора выполнен (фиг. 2) в виде блока /, в котором образованы камеры 2 для помещения сопротивлений Rz и мостика Уитстона, омываемых исследуемым газом, и камеры 3 для помещения сопротивлений Ri и Rs мостика, находящихся в эталонном газе. Сопротивления Ri и Rs помещены в камерах 3 в герметически закрытых газонепроницаемых трубках 4, омываемых для уменьщения инерционности газоанализатора исследуемым газом, а сопротивления и помещены в открытых трубках 5. Камеры 2 соединены с выводными каналами 6, имеющими такой диаметр, чтобы обеспечивался в требуемый промежуток времени заход в них анализируемого газа путем диффузии, без принудительного его прокачивания.

Блок-приемник снабжен съемным фильтром 7 с натронной известью.

через который анализируемый газ поступает в камеры 2 н 3 путем диффузии.

Для того чтобы иметь возможность принудительно прокачивать анализируемый газ через камеры 2 и 3, блок-приемник может быть снабжен насаживаемой на фильтр 7. съемной камерой 8, имеющей трубку 9 (для подвода анализируемого газа) и трубку 10 (для его отвода) (фиг- 3).

Для улучшения циркуляции анализируемого газа в камерах 2 и 5 блока-приемника, они соединены между собой симметрично расположенными каналами // (фиг. 4).

Нулевой реостат,/,, токовый реостат R, переключатель К, компенсационное сопротивление /.с, градуировочное сопротивление R и указательный прибор Г монтированы на панели-// управления (фиг. 1).

В зависимости от условий работы газовая смесь может поступать из окружающей атмосферы в приемник /// либо лепосредственно диффундируя через фильтр 7, либо путем прокачивания через дополнительную камеру 8, плотно надеваемую на фильтр 7 приемника.

Указанная камера 8 может быть использована и для проверки нуля .прибора (в условиях эксплоатации) путем пропускания кислорода из баллона.

В этом случае анализируемая газовая смесь Поступает через приемную трубку 9 .камеры 8; пройдя через фильтр 7, очищающий газовую смесь от COj, во избежание искажения показаний прибора, так как теплопроводность СО2 отлична от теплопроводности Нд, газ попадает в газовые камеры 2 и 3, омывая сопротивления Rz и R.

В зависимости от условий работы возможны два способа использования газонализатора: 1) вынос приемника иа раздвижном щтоке для непосредственного измерения водо-рода в газовой смеси; 2) непосредственное прокачивание анализируемой газовой смеси. При первом способе необходимо снять раздвижной

щток крыщки корпуса газоанализатора и укрепить на нем блок-приемни:К. Камера 8 приемника тогда не применяется, и газовая смесь диффундирует непосредственно через фильтр 7. Для этого приемник вносится на штоке в зону, где необходимо произвести замер.

При втором способе следует плотно насадить камеру S на установленный в стойке приемник .3. На трубки 9 и 10 камеры 8 надеваются резиновые щланги, один из которых снабжен резиновой грушей.

Входной шланг следует внести в место взятия пробы и прососать исследуемый воздух через приемник, спокойно нажимая грушу. На каждый метр длины приемной трубки следует делать по пять нажимов груши и, прекратив просасывание, сделать отсчетИзмерение необходимо повторить, предварительно проверив силу тока. Ввиду того, что в полевых условиях не может быть чистого воздуха без примесей, необходимо проверять нулевую точку прибора, пропуская чистый кислород. Для этого на один из патрубков камеры 8 надевается шланг, соединенный с кислородным баллоном. Кислород пропускается через прибор под давлением в пределах от 20 до 70 мм водяного столба. Эту же операцию можно выполнить, вынося приемник на раздвижном штоке.

Перед началом проверки нужно включить ток, включив прибор Г через компенсационное сопротивление , и проверить силу тока прибора; затем необходимо перевести переключатель, включив прибор через градуировочное сопротивление, пропускать кислород в течение 1- 2 минут и установить стрелку прибора Г на деление шкалы, руководствуясь данными таблицы поправок, с учетом температуры окружающего прибор воздуха.

Предмет изобретения

I. Электрический газоанализатор, для определения содержания водо303

№ 67828

рода в газах, основанный на сравнении теплопроводности исследуемого газа с теплопроводностью эталонного газа и имеющий блок-приемник, в камерах которого помещены сопротивления, включенные в мостик Уитстона, одна пара которых омывается анализируемым газом, а вторая помещена в эталонный газ, отличающийся тем, что камеры блока-приемника, предназначенные для помещения сопротивлений мостика Уитстона, соединены с выводными каналами такого диаметра, чтобы обеспечивался в требуемый промежуток времени заход анализируемого газа в камеры за счет диффузии, без принудительного прокачивания.

2. Электрический газоанализатор по п. 1, от л ич аю щ и й.ся тем, что для возможности принудительного прокачивания анализируемого газа через камеры блока-приемника, последний снабжен насаживаемой на фильтр блока съемной камерой с подводящей и отводящей анализируемый газ трубками.

3 Электрический газоанализатор JJO п. п- 1-2, отличающийся тем, что, с целью уменьщения инерционности газоанализатора, помещенные в эталонном газе сонротивления мостика Унтстона заключены в герметические газонепроницаемые трубки, омываемые анализируемым газом.

4.Форма выполнения электрического газоанализатора по п. п. 1-3, отличающаяся тем, что газовые и эталонные камеры блока-приеМНика соединены между собой симметрично расположенными каналами.

5.В электрическом газоанализаторе по п. н. 1-4 применение дополнительных компенсационных сопротивлений в цепи мостика Уитстона, предназначенных для контроля силы тока в цепи моста и для компенсации температурных погрещностей.

Фиг. 1