Газовый хроматограф Советский патент 1981 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к аналитическому 1фи6фостроению, а именно к газоанализаторам, и может быть использовано для хроматографического анализа состава многокомпонентных газовых смесей. Известны газовые хроматографы, содержащие хроматографическую раЗделигель ную колонну, дeтeкгqэ и электрическую схему ij. Недостатком известных хромат ографов является большое время выхода на режим значительный вес, габариты и энергопотребление. Эти хроматографы не портативны и предназначены для работы в лабораторных условиях. Наиболее близким к предлагаемому по технический сущности является портатив ный газовый хроматограф, содержащий линию газа-носителя с емкостью высокого давления (внешний баллон на 0,5 м ) с подключенным к ней регулятором к ; измерителем давления, хроматографическую колонку и детектор, линию подготовки пробы и калиброванный обьем (дозу). соединенные многопозиционным краномпереключателем, I регистрирующую схему, с измерительным мостом, измерительным прибором и согласующим устрсйством.состоящим из переключателя и набора резисторов, ко входу KOTcqjoro подключен измерительный мост, а к выходу - измерительный прибор, таймер, показывающий время анализА, а также блок электропитания {2./. Недостатками указанного хроматографа являются неудобства в эксплуатации из-за использования градуирсдаочных графиков, отсутствие автсдаомного источника газа-носителя, бопьшЫ1 вес и габариты прибора с баллоном для газа-носителя. Дпя анализа необходим значительный обьем пробы (2ООмл), забор которой осуществляется внешним пробоотборным ycTpc icTBOM. В приборе не предусмотрена дегазация исследуемых веществ. Кроме тсягр, в и звестиом хроматографе отсутствует устройство защиты измерительного прибора от перегрузок, возникающих при коммугации газового тракта. Из-за отсугствия устрсЛства, постоянно контролирующего нагфяжение питания, в известном хроматсярафе возможны значительные пог решности в измерениях при снижении напряже вя источника питания. Цель изобретения - повышение надежности, удобств работы и уменьшение габаритов. Поставленная цель достигается тем, что в известном хроматографе емкость высокого давления расположена внутри корпуса хроматографа, между емкостью и регулятором давления выполнено заправоч ное устройство, линия подготовки пробы содержит насос с расположенной на его входе ловушкой, а на выходе- индикатором расхода, пневматический кран-переключатель снабжен предохранительным устройством измерительного прибора, при этом последний огграду{фован в величина концентрации компс«ентов газорой смеси, к выходу усилителя подключено пороговое устройство со световой и звуковой сигнализац(;ей превышения фиксированных уровней концентрации, снабжен цифро Вым индикатором, подключенным к его выходу, а к блоку электропитания, через нормально разомкнутую контактную группу пневмопреобразователя, соединенного с выходом регулятора давлет ия, подключено устройство контроля питания с сигнализаTqJOM значения напряжения питания. Устройство контроля питания выполнено в виде последовательно соединенных п рсгсйвого устройства и мультивибратора, в цепь которого включен сигнализатор. Дегазирующее устройство выполнено в ви де/фильтра, заполненного поялотителем. В качестве поглотителя использован, например, силикагель. На чертеже представлена принципиальная схема газового хроматографа. Хроматограф имеет линию газа-йоюите ля с емкостью 1 высокого давления и подключенные к ней р1егулятср 2 давления и манометр 3., Между емкостью 1 и регулятором 2 давления выполнено заправочною устройство 4, установленное на корпусе прибора и содержащее обратный клапач. На выходе регулятора 2 давления установленьГ манометр 5 низкого давления и пневмоалектропрео азователь в. )оматографическая колшка 7 подкшочена к камерам детектора 8, на выходе которого расположен регулируемый дроюсель 9. Линия подготовки пробы содержит ловушку 10, 414 установленную на входе насоса 11 и индикатор 12 расхода. Линия газа-носителя, калиброванный объем (доза) 13 и линия аодготовки пробы соединены двухпозиционным пневматическим краном-аереключателем 14, который снабжен указателями 15 и 16-по)ложения и режимов работы и аредохра- . .. .нительным устройством 17 нзмерительного прибора, 18. Регистрирующая схема содержит измерительный мост, образованный чувсгвительными элементами 19, установленными в ячейках детектора 8 и пассивными резисторами 20. Одна из диагоналей моста подключена через нормально разомкнутую контактную группу пневмоэлектроар.еобразователя 6 к блоку 21 питания, а другая - на вход усилителя 22, в цепь обратной связи которого включены переключатель 23 согласующего устройства и резисторы 24. На выходе усилителя 22 установлены переключатель 25 диааазонов с добавочными резисторами 26 и измерительный прибор 18. К выходу усилителя 22 подключено пороговое устройство 27 со снеговым 28 и звуковым 29 сигнализатором превышения фиксированных уровней концентрации. Устройство ЗО контроля питания с сигнализатором 31 содержит последоваTejjbHo соединенные пороговое устройство 32 и мультивибратор 33. Таймер 34 подключен к ци4р6вому индикатору 35. Принцип работы хроматографа основан на хроматографйческом разделении компонентов анализируемой газовой смеси в хроматографической колонке с последующим детектированием. При этом время удерживания является показателем характерным для каждого компонента. . Емкость 1 высокого давления заполняется газом-носителем через заправочное устройство 4. Далее газ-носитель из ёмкости 1 через эегулятор 2 под давлением, измеряемым манометрами 3 и 5, поступает на кран-переключатель 14, где в, по)ложении крана Анализ вымывает из дохзы 13 пробу на колонку 7. На колонке 7 происходит разделение газовой смеси на отдельные компоненты, которые поочередно поступают в рабочую камеру детект сра 8 и регистрируются измерительным прибором 18, отградуированным в величинах концентрации компонентов газовой смеси. При воздействии каждого из компонентов анализируемой смеси, разделенной в хромат ографическ ом блоке прибора, сопротив-

ление чувствительного элемента 19 детектора 8 изменяется, что приводит к появлению напряжения в измерительной диагонали моста. Выходной сигнал мосга уси ливается усилителем 22, на выходе которого подключен измерительный прибор 18,

В хроматографе может быть использован как стрелочный измерительный прибор так и аналого-цифровой измерительный преобразователь. Коэффициент усиления усилителя 22 ступенчато изменяется с помощью переключатели 23 и резисторов 24 в цепи обратной связи усилителя 22. С помощью переключателя 23 и резисторов 24 осуществляется нормирование выходного сигнала усилителя 22.

Переключателем 25 диапазона и добавочным резистором 26 изменяется уровень вьрсодного сигнала в Ю раз.

В положении крана-переключателя 14 Набор осуществляется набор исследуемой газовой смеси в дозу 13. Для этого штуцер набср пробы соединяется с емкостью, в которой находится исследуемая смесь газов, С помощью насоса 11 эта смесь прокачивается через дозу 13, О нормальной работе этого тракта судят по показанию индикатора 12 расхода. Для защиты насоса 11 и для предотвращения попадания исследуемой смеси В окружающук среду, перед насосом 11 установлена ловушка 10, представляющая собой фильтр, заполненный поглотителем, В качестве поглотителя могут использоваться силикагель, активированный уголь, молекулярные сита и др.

К выходу усилителя 22 подключено пороговое устройство 27, представляющее собой триггер Шмидта, ко входу ьоторого подключены устройства световой 23 и звуковой 29 сигнализации превышения фиксированных уровней концентрации.

Параллельно манометру 5 установлен пневмоэлекгропреобразователь 6, контакты которого замыкаются при подаче давления в его рабочую камеру. Через эти контакты осуществляется подача напряжения с блока 21 питания на измерительный мост. Таким образом обеспечивается защита чувствительных элементов 19 дегектора Ь, того, одновременно подается напряжение на вход устрсйства ЗО контроля питания, выполненного в виде последовательно соединенных пс оговсяго устройства 32 и мультивибратора 33. Сигнализатор 31 в качестве котсротО используется светодиод, горит при номинальном напряжении питания. При снижения напряжения питания срабатывает пороговое

устройство 32 и запускает мультивибратор 33. Сигнализатор 31, включенный в его цепь, начинает мигать, сигнализируя о снижении напряжения питания ниже нормы.

Положение крана-переключателя- 14 контролируется по указателям 16 режимов работы, расположенных на лицевой панели хроматографа. Кран-переключатель 14 снабжен предохранительным устройством 17 измерительного прибору 18, которое отключает измерительный прибор 18 при переключении крана 14 в режим Набор,

Одновременно с переключением кранапереключателя 14 в положение Анализ

s запускается таймер 34 по цифровому индикатору 35 которого определяют время выхода компсжентов газовс смеси.

Емкость высокого давления, встроенная в корпус прибора и,авгоно1мный источник питания позволяют использовать прибор, например, в полевых условиях. Наличие заправочного устройства обеспечивает быструю заправку встроенной емкости выс(жого давления без разборки коммуникаций газовой схемы и демонтажа емкости или подключение к внешнему источнику давления.

Указатели режимов работы, гаймер и Q измерительный прибор позволяют наиболее оперативно получить целевую информащ о концентрации ключевых компонентов raacvвей смеси непосредственно в веЛЕЧинах их концентрации, что упрощает работу опера-, тора.

Сигнализация о понижении напряжения питания ниже допустимого уровня, индикация расхода при наборе пробы уменьшают опасность промахов в работе оператора. Сигнализация о превьштении фиксированных уровней концентрации измеряемых компонентов дает дополнительную оперативную ин|ф Ч)мацию, что полезно особенно в быст|роменяюшейся обстановке промьпиленной аварии при измерении концентрации ток5сичных и агрессивных газовых проб, Пре|ДОХранител1«ое устройство детектора гарантирует оператора от ошибки, которая может привести к неисправности прибора, а предохранительное устройство измерительного прибора обеспечивает защит последнего от перегрузок, связанных с переключениями газовых потсжов, что имеет большое значение при высоксй чувствительности электрическсА схемы прибора,

т.е. прц измерениях микроконцентрации компонентов газовсЛ смеси.

Лсжушка позволяет обезопасить работу оператора при наборе пробы, особенно дистанционном, когда требуемся мног жрагяая продувка дозы и внешних пробоотборных трубопроводов для обеспечения досто верхноств (фобы, значительныш объемом анализ|фуемой газовой смеси, содержащей токсичные 0 агрессивные компоненты. Он же предохраняет насос отцвоздействия аг рессивных газов./ Время выхода хроматографа на режим не более 3-5 мин. Объем дозы 10 мл, расход газа-носителя мл-мин. Диапазсж измерения CO,H,CHvi оТ О до 10-2 1о-3. Газовая схема питается от встроенного баллона емкостью 0,2 л. Время непрерьшной работы тфибора без дозаправки га за-носителя 1О ч. Электрическая схема питается от батарей аккумуляторов, обеспечнваюАих непрерывную работу хроматог рафа в течение 8 ч. Габаритные размеры прибора 28|О х НО х 26О мм. Формула изобретения 1. Газежый хроматограф, содержащий линию газа-носителя с емкостью высокого давления с подключенным к ней регулетс оМ и измерителем давления, хроматографичёскую колонну и детектс, линию аодготовки( пробы и калиброванный объем С дозу), соединенные многопозипионным пневматическим краном-переключателем, таймер, регистрирующую схему с измерительным мостом, измерительным прибором и ссягласующим устройством, состоящим и переключателя и набора резист эов ко входу которого подключен измерительный мост, а к выходу - измерительный прибор а также,блок электропитания, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения надежности, удобств работы и уменьшения габаритов, емкость высокого давления расположена внутри корпуса хроматографа, между емкостью и регулятором давления выполнено заправочное устройство, линия подготовки пробы содержит насос с расположенной на его входе ловушкой, а на выходе - индикатором расхода, пневматический кран-переключатель снабжен предохранительным устройством измерительного прибора, при этом последний отградуирован в величинах концентрации компонентов газовой смеси, к вькоду усилителя подключено пороговое устройство со световсй и звуковой сигнализацией превышения фиксированных уровней концентрации, таймер снабжен цифровым ин-. дикатором, подключекнь1м к его выходу,а к блоку электропитания, через нормально разомкнутую контактную группу пневмоэлектропреобразователя, соединенного с выходом регулятора давления, подключено устройство контроля питания с сигнализатором значения напряжения питания. 2. Хроматограф по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что устройство контроля питания выполнено в виде последовательно соединенных порогового устройства и мультивибратора, в цепь которого включен сигнализатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Приборы для газовой хроматографии. М., Машиностроение, 1973, с. 10-13. 2.Накаяма КацукИко, Сако Мицутоси, Море Хидзо. Разработка портативного газового хроматографа. Нихся Расу Кекайси, 1971, N3 8, п. 11-17 (прототип). 29 / Cffpoc tasuадносителя 28