Термомагнитный газоанализатор Советский патент 1981 года по МПК G01N27/72 

(54) ТЕРМОМАГНИТНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

двигатель, вращающий систему. С двигателем соединен тахогенератор, частота и напряжение которого пропорциональны содержанию кислорода в анализируемой смеси. Анализируемый газ за счет вращения корпуса засасывается в прибор L .

Недостатком этого газоанализатора является низкая надежность из-за наличия вращающихся узлов и скользящих элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термомагнитный газоанализатор, содержшций магнитную систему, объединенные общим входным каналом цилиндрические камеры, в каждой из которых установлены вдоль оси измерители температуры и помещенный между ними нагреватель . Термоанемометры расположены с двух сторон нагревателя и при отсутствии термомагнитной конвекции оба термоанемоментра нагреваются одинаково за счет теплопроводности газа и естественной конвекции. При наличи термомагнитной конвекции происходит охлазедение одного из термоанемометров и дополнительный нагрев другого, а по разности приращений температур термоанемометров судят о концентрации парамагнитной компоненты в анализируемом газе CB.

Недостатком этого газоанализатора является низкая точность измерения за счет значительного влияния на показания пространственного положения и прямого обдува чувствительных элементов газовой смесью.

Кроме того, недостатком для всех известных газоанализаторов, особенно применяемых в технологических процессах, является низкая надежность, обусловленная, в том числе, необходимостью подготовки газовой смеси к анализу, например очистка от агрессивных компонентов, осушка от влаги, и т.п., а также невозможностью измерения парамагнитной компоненты в жидкой анализируемой среде. При этом с одной стороны информация об измеряемом компоненте сильно деформируется за счет выделения одних и поглощения других компонентов газовой смеси, что не позволяет качественно управлять технологическим процессом, а с другой стороны, возникает необходимосхь в применении вспомогательных устройств, например, фильтров, холодильников,осушителей, поглотителей и т 4 п.

Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения путем уменьшения влияния на показания .пространственного положения и повышение надежности работы.термомагнитных газоанализаторов упрощением подготовки анализируемой среды к анализу и возможностью измерения парамагнитной компоненты в жидкости.

Поставленная цель достигается за счет того, что измерители температур и нагреватель заделаны в теплопроводящие трубки и размещены между теплоизоляционными перегородками, которые вместе с трубками образуют аэродинамическое цилиндрическое тело.

На чертеже схематически изображена конструкция измерительных камер в газоанализаторе,

Чувствительный элемент 1, являющийся аэродинамическим цилиндрическим телом, расположен в рабочей камере 2 вблизи магнитных полюсов 3 а чувствительный элемент 4 в сравнительной камере 5 вблизи ложных полюсов б той же магнитной системы. Кроме того, чувствительные элементы 1 и 4 установлены при помощи кронштейнов 7 в измерительных камерах так, чтобы магнитные и ложные полюса находились над первыми от обтекаемой лобовой части чувствительных элементов теплоизоляционными перегородками 8. На входе измерительных камер, объединенных общим входным каналом 9, установлены дроссели 10.

Измерители температуры 11, 12 и 13, 14 каждого чувствительного элемента являются противоположными плечами моста Уинстона.

Кроме того, измерители температуры в каждом чувствительном элементе разделены через теплоизоляционные перегородки 8 и 15 электронагревателем 16, а электронагреватели и измерители температуры защищены от анализируемой среды, а именно заделаны в теплопроводящие трубки 17, 18 и 19 с которыми они контактируют по внутренним поверхностям.

При подаче потока анализируемой среды, не содержащей парамагнитной компоненты, на входной канал происходит разделение потока при помощи дросселей на два идентичных потока, которые обтекают чувствительные элементы в рабочей и сравнительных камерах. Конструкция чувствительных элементов обеспечивает получение стабильного пограничного слоя анализируемой среды на обтекаег эй поверхности. При этсм измерители температуры, например, контактные терморезисторы, в каящом-из чувствительных элементов измеряют температуру анализируемой среды в установившихся зонах пограничного слоя до и после воздействия теплового поля, создаваемого электронагревателем. Тепловые поля в каждом из чувствительны элементов идентичны мевду собой. При наличии в потоке анализируемой ср€едм парамагнитной, компоненты происходит перераспределение потоков в камерах по величине за счет совместного воздействия на парамагнитную компоненту неоднородного магнитного и теплового полей в рабочей камере. В этом случае температура анализируемой среды в установившихся зонах пограничного слоя каждого чувт ствительного элемента до и::после воздействия полей измеряется. При этом в измерительной диагонали моста возникает напряжение соответствующей величины и знака, пропорциональное концентрации парамагнитной компоненTta.

Благодаря предлагаемой конструкции термомагнитного газоансьтшэатора . уменьшается зависимость показаний от изменения пространственного положения вследствие того, что причиной тепловой конвекции являются, в отличие от известных устройств, не гравитационные или центробежные силы, а силы принудительно направленного потока анализируемой среды, которая обтекает чувствительные элементы, установленные в измерительных камерах вдоль термомагнитной конвекции. В связи с этим при разных углах наклона газоанализатора в пространстве направление аэродинамической { гидродинс1мической ) составляющей потока и сносимые ею с электронагревателей тепловые потоки, в том числе тепловая конвекция, а также термомагнитная конвекция совпадают. Кроме того, влияние наклонов и других возмущений на работу термомагнитного газоанализатора с вертикальным расположением измерительных камер в пространстве сказывается в меньшей степени по сравнению, например, с горизонтальным расположением измерительных камер в пространстве.

При использовании газоанализатора по изобретению повышается надежность, так как отпадает необходимость очистки от агрессивных компонентов)и осушки (от влаги) анализируемой среды перед подачей ее в газоанализатор, а также возможно измерение парамагнит-. ной компоненты в жидкости. Это обеспечивается тем, что измерители температуры и нагреватель в каждом чувствительном элементе соответственно заkaищeны от анализируемой среды теплопроводящими метсшлическими трубками из коррозионностойкого материала.

того, в газоанализаторе отсутствуют вращающиеся узлы и скользящие элементы.

Конструкция терк(М4агнитного газоанализатора и расположение чувствительных элементов в измерительных камерах позволяют принудительно направлять анализируемую среду на чувствительные элементы и измерять температуру в установившихся зонах пограничиого слоя на поверхности чувствительного элемента .. обтекаемого анализируемой средой. Это в свою очередь уменьшает влияние на показания пространственного положения и упрощает подготовку анализируемой среды к ана.лизу, т.е. повышается точность измерения и надежность термомагнитного газоанализатора.

ФоБЧмула изобретения

Термомагиитный газоанализатор, содержащий магнитную систему объединенные общим ВХОДНШ4 каналом цилиндрические камеры, в каждой из которых установлены вдоль оси измерители температуры и помещенный между ними нагреватель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измерителя температуры и нагреватель заделаны в теплопроводящие трубки и размещены между теплоизоляционными перегородками, которые вместе с трубками образуют аэродинамическое цилиндрическое тело.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 247604, кл. G 01 W.27/72, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР 143812, кл. G 01 W 27/72, 1960.

3.Агейкин Д. И. Магнитные газоанализаторы. М., Энергия, 1963 v с. 139-141(прототип).