Устройство для количественного анализа бинарных газовых смесей Советский патент 1980 года по МПК G01N27/18 

Изобретение относится к лабораторным измерительным устройствам для количественного определения одной из газовых компонент в бинарных газовых смесях, применяемых в некоторых техно логических процессах, например при плазменно-дуговом переплаве и термога зометаллургической обработке, для исследования кинетики взаимодействия расплавленного металла с газами в условиях плазменно-дугового нагрева. Известно устройство дискретного действия, например газовый хроматограф, ПОЗВОЛЯЮЩИЙ анализировать химический состав отдельных проб газовых смесей, однако, он не обладает необходимым быстродействием I1). Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройстао ДЛЯ.количественного анализа бинарных газовых смесей, содержащее снабженную вык.пючателем мостовую измерительную схему, у которой в сме ных плечах установлены чувствительны злементы, помещенные в рабочую и сра нительную камеры, и регистрирующий прибор 2. Это устройство имеет существенные недостатки: необходимость одновременного использования двух приборов на входном выходном газопроводе технологической установки, и обеспечения синхронной работы этих приборов; недостаточная оперативная готовность прибора к работе; отсутствие возможности непрерывного получения информации о ходе поглощения ИЛИ выделения одной из компонент бинарной газовой смеси. Целью изобретения является повышение скорости и точности анализа бинарньлх газовых смесей. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство снабженс установленными на входе в камеры клaпaнaми-oтceкaтeля o и программным кулачковым механизмом с регулируемым по скорости вращения приводом, причем кулачки, связанные с клапанамиотсекателями, выполнены идентичными, а кулачок, связанный с выключателем схемы, помещен вокруг оси относитель но первых двух на угол не менее 180. Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема уст ройства, соединенного газовыкси- {коммуникациями с плазменнодуговой печью, предназначенной для . исследования кинетики взаимодействия расплавленных металлов с газами. Устройство содержит две цилиндрические пробоотборные камеры 1 и 2, выполненные в блоке из оргстекла, в которых размещены два смежных термочувствительных элемента 3 и 4 плеч моста. Два других плеча моста 5 и 6 являются постоянными. -Питание моста осуществляется от сухих батарей 7. В схеме предусмотрен выключатель 8, вольт-метр 9, сигнальная лампа 10 и регулировочное сопротивление 11, слу жащее для установки точного напряжения питания. Измерение тока в диагонали моста осуществляется регистриру ющим потенциометром, в его схеме имеется микропереключатель 12 и блок переключения масштаба и -полярности сигнала 13. Корректирующее сопротивл ние 14 включено между сопротивлениям 5 и 6. В газовой схеме Имеются натек тели газа 15 и 16, водяной термостат представляющий собой закрытый сосуд 17, заполненный дистиллированной водой 18 комнатной температуры, в кото рой размещены два змеевика 19. На вы ходе установлены ротаметры 20 и 21. Схема включает два клапана-отсекател 22 и 23, кулачковый механизм с приводом 24, два кулачка 25 н 26 с выем ками на 180°, связанные с клапанамиотсекателями 22 и 23, и кулачок 27 с выемкой 150° , связанный с микропереключателем 12, и смещенный относительно кулачков 22 и 23 на -угол более 180° . Газовая схема устройства подключе на к плазменно-дуговой печи в точках 28 и 29, используемой для изучения кинетики взаимодействия расплавленных металлов и сплавов с газами. Устройство работает следующим образом. В технологическую установку подают смесь рабочего газа и добавку какого-либо другого газа, например азота, кислорода или водорода в пределах до 5-20%. Состав, газовой смеси контролируется по ротаметрам в схеме газового питания печи. После этого включают привод 24 кулачкового механизма и устанавливают минимальну скорость его вращения, например один оборот за 40 с. Затем натекатели 15 и 16, контролируя по ротаметрам 20 и и 21, устанавливают расход газовой смепи через оба канала устройства в пределах 10 - 12 л/час. В случае в оба канала будет проходить смесь одного и того же состава, при данной скорости вращени кулачкового механизма в течение 20 с эта смесь будет продувать пробоотбор ные камеры 1 и 2. В последующие 20 с после отсечки газа смесь находится в камерах, а избыточное давление стравливается через ротаметры до атмосферного. Когда продувка пробоот борных камер будет отрегулирована, включают питание моста. Для аргоноазотной или аргоно-кислородной смеси напряжение питания моста должно быть 10-12 В, а для аргоно-водородной 1516 В. После отсечки газа, когда кулачок 27 через некоторую паузу, установленную заранее, включит измерительную схему, стрелку микропереключателя 12 устанавливают на условный нуль отсчета с помощью сопротивления 14. Установка нуля проверяется в течение 3-4 циклов и анализа,.После этого устанавливают необходимую для данной технологической операции скорость вращения кулачкового механизма и длительность паузы между отсечкой газа и включением измерительной схемы. Если процесс длится 30-40 с, то скорость вращения кулачкового механизма должна быть 6-8 с. Если в процессе технологического опыта отработанная смесь будет изменяться в сравнении с исходной, то прибор запишет периодические пики, кривая, огибающая их, и будет характеризовать кинетику поглощения или выделения газа расплавленным металлом. Устройство отличается простотой конструкции и надежностью в эксплуата ции. Оно не сложно в эксплуатации и . очень просто в наладке и обслуживании Его градуировка осуществляется по смесям заданного состава. Формула изобретения Устройство для количественного анализа бинарных газовых смесей, содержащее рнабженную выключателем мостовую измерительную схему, у которой в смежных плечах установлены чувствительные элементы/ помещенные в рабочую и сравнительную камеры, и регистрируквдий прибор, отличающееся , что, с целью повышения скорости и точности анализа, оно снабжено установленными на входе камеры клапангилиотсекателями и программным кулачковым механизмом с регулируемым по скорости вращения приводом, причем кулачки, связанные с клапанами-отсекателями, выполнены идентичными, а кулачок, связанный с выключателем схемы, смещен вокруг оси относительно первых двух на угол не менее 180. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Лабораторный хроматограф на примеси типа ЛХП-1 (Луч) . Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Изд. СКВ Министерства нефтяной промышленности, г. Дзержинск, 1967. 2. Автоматический газоанализатор на .водород типа ТП-1120. Описание и инструкция по монтажу и эксплуатации. Изд. Бюро технической информации СНХ Эстонской ССР, Таллин, 1963 (прототип) .