Установка для приготовления газовыхСМЕСЕй Советский патент 1981 года по МПК B01F3/04 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к конструк циям устройств для приготовления газовых смесей, конкретнее к дина-. мическим газосмесительным установкам и может быть использовано в приборостроении для проверки и калибровки газоанализаторов. Известны динамические газосмесительные установки, основанные на сме шивании струй газов, рабход которых измеряется и контролируется, состоящие из двух линий подготовки и подачи газов .и смесительной камеры Недостатки этих установок состоят в высокой погрешности (2 отн.%) и (трудоемкости обслуживания,а именнб в необходимости градуировки по каждому из газов, выполнении отсчетов расходов по градуировочным кривым сопел и, как результат, дополнительных pac четах концентраций и др. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является. динамическая установка дщя приготовления газовых смесей, содержащая смесительную герметичную камеру, снабженную газоподводящими трубками для подачи газа-загрязнителя и газа-разбавителя и выпускной патрубок для вывода приготовленной газовой смеси. Установка позволяет снизить погрешность до 0,25 отн.% за счет применения в линиях подачи газов дорогостоящих измерителей - преобразователей расхода (21. Однако и эта погрешность высока для того, чтобы использовать данную установку для поверки газоанализаторов классов точности 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5. . Цель изобретения - повышение точности приготовления газовой смеси с заданным соотношением компонентов. Поставленная цель достигается тем, что в установке для приготовления газовых смесей, содержащей смесительную герметичную камеру, снабженнзпо газоподводящими трубками для подачи газа-загрязнителя и газа-разбавителя и выпускной патрубок для вывода приготовленной газовой смеси, количество газоподводящих трубок равно макси мально заданной кратности разбавления, смесительная камера выполнена в виде цилиндрической вертикальной емкости, снабженной краном-дозатором разделяющим ее на нижнюю полость и верхнюю полость, внутри которой коаксиально установлена перегородка, об раз1гющая внутренюю, снабженнзпо патрубком сброса, и наружную кольцевую, соединенную с выпускным патрубком, полости, причем эти полости частично заполнены жидкостью и сообщаются с нижней через отверстие, выполненное в центре подвижной пробки крана-дозатора, снабженного четным числом каналов, соединенных с одной стороны с нижней полостью, а с другой - пооч редно с газоподводящими трубками и с кольцевой полостью, причем.средняя часть каналов выполнена в виде дозирзпощих объемов к пробке крана-доза тора, на- газоподводящих трубках и патрубке сброса установлены стабилизаторы давления, а на выходном патрубке - регулятор расхода с высокой точностью, Высокая точность обуславливается тем, что различия в объёмах камер не сказываются на .точности задания концентрации (при полном обороте пробки крана-дозатора), поскольку каждая ка мера является поочередно дозатором газа-разбавителя и газа-загрязнителя На фиг. i изображена предлагаемая установка, разрез общий вид, на фиг то же, вид сверху; на фиг. 3.. - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фи.г. 3; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиго 3; на фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 3. Установка содержит герметичную смесительную камеру I, выполненную в виде цилиндрической вертикальной емкости 2. с герметичной крьшкой 3, В крышку герметично вмонтированы n+k впускньк патрубков 4, расположенных по окружности, к которым подсоединены n+k линий 5 подачи газов (газа-за грязнителя и газа-разбавителя}, выпускной патрубок 6 и патрубок 7 сбро са для выпуска некалиброванной газов смеси. Емкость 2 заполнена жидкостью например соленой водой, в которую помещены соосно верхнее 8 и нижнее 9 кольца и между ними пробка 10 с дозирующими объемами 1 Г. Верхнее кольцо 8 имеет чередующиеся и расположенные по окружности n+k впускных 12 и выпускных 13 отверстий. Впускные отверстия 12 подсоединяются к впускным патрубкам 4 посредством газоподводящих трубок 14. Нижнее кольцо 9 имеет два (n+k)отверстия 15. Конструктивный узел, образованный пробкой 10, верхним 8 и. нижним 9 кольцами является краном-дозатором, широко использующимся в хроматографах для поддержания заданного расхода анализТ1руемой газовой смеси. Внутри емкости 2 соосно с ней между крьшкой.3 и верхним кольцом 8 расположена цилиндрическая перегородка 16, имеющая отверстия 17 в нижней части и разделяющая емкость 2 на сообщающиеся между собой кольцевую полость 18 и внутреннюю полость 19 некалиброванной смеси. Количество газоподводящих трубок равно максимально заданной кратности разбавления. Приготовленная смесь выводится через выпускной патрубок, установленный в верхней части полости 19, подсоединенньш к полости 18. Крандозатор разделяет емкость 2 на две полости.нижнюю и верхнюю. Для сообщения полостей между собой в кранедозаторе предусмотрено отверстие в центре.пробки Ю, которая также снабжена четным числом каналов, соединен- ных с одной стороны с нижней полостью, а с другой - поочередно с газоподводящими трубками 14 для подачи газов из линий 5 и с полостью 18. Дозирую щие объемы 11 установлены в средней части каналов пробки 10. На газоподводящих трубках и патрубке сброса установлены стабилизаторы давления, а на выпускном патрубке - регулятор расхода. 1 Установка работает следзтощим образом. В исходном положении (фиг. 4) дози- рующие объемы 1 Г пробки 10, впускные отверстия 12 и выпускные 13 верхнего кольца 8, отверстия 15 нижнего кольца 9 и сборная полость 18 заполнены жидкостью, а полость 19 нека- либрованной смеси заполнена вьше уровня верхнего края отверстий 17 перегородки 16. Остальной объем полости 19 заполнен газом-разбавителем с избыточным давлением Р , удерживающим столб жидкости. Дозирующие объе мы 11 находятся под выпускными отверстиями 13. При включении привода проб ка 10 начинает вращаться своей вертикальной оси. Однов ременно по линиям 5 подачи газов через впускные патрубки 4 по трубкам 14 подают газразбавитель и газ-загрязнитель под избыточным давлением ( ЛР ) При вращении пробки 10 объемы 11 совмещаются с впускными отверстиями 12 верхнего кольца 8 и отверстиями 15 нижнего кольца 9 на время t, достаточное для заполнения газовыми компонентами объемов 11. Избыток газов при этом отправляется через отверстия 15 в полость 19 некалиброванной смеси (фиг. 1 и 5). ; При дальнейшем вращении пробки 10, дозирующие камеры уходят из-под впуск ных отверстий 12 и ограничиваются глу хими участками верхнего и нижнего колец (фиг. 6). Впускные отверстия перекрываются глухими участками пробки 10 раньше, чем отверстия 15, имеющие больший диаметр, поэтому давление газа в объемах 11 уравнивается давлением окружающей х идкости и не за висит от давления газа в трубках 14. Далее объемы 11 совмещаются с выпускными отверстиями 13 верхнего кольца 8. и соосными им отверстиями 15 нижнего кольца 9 (фиг. 7). При этом ямдкость через отверстия 15 поступает в объемы 11 и вытесняет из них дозы газов через выпускные отверстия 13 в полость 18. Дозирующие объемы заполняются жидкостью. При дальнейшем вращении пробки 10 процесс повторяется в выше описанной последовательности. В результате работы устройства в сборной камере скап ливается калиброванная смесь газов, с концентрацией газа-загрязнителя. где п - число трубок 14, подключенных к линиям 5 подачи газаразбавителя;k - число впускных трубок, по;рключенга.1х к линиям подачи газа-загрязнителя. При этом уровень жидкости в полости 18 понижается, а в полости 19 некалиброванной смеси повышается. Некалиброванная смесь отправляется через выхлопной патрубок 7. Отбор калиб рованной смеси производят через выпускной патрубок 6 (фиг. 2). Концентрация калиброванной смеси газов регулируется изменением числа к линии подачи газа,по которым газ-загрязнитель поступает в дозирующие объемы 11. По остальным линиям поступает газ-разбавитель. Минимальная ступень регулирования концентрации в устройстве зависит от общего числа (n+k) газоподводящих (впускньк) трубок 14 и равна р L Число линий подачи газов целесообразно выбирать кратным 10 дпя удоб ства задания объемной концентрации калиброванной смеси в.десятичной форме исчисления. Для получения калибровочных смесей с малыми концентрациями , напри- мер I об.%, соединяют.последовательно две вышеописанные установки, подавая при этом калиброванную смесь, полученную в первой установке, концентрация которой кратна 10 об.%, по одной линии второй установки, а по остальным девяти ее линиям - газ-разбавитель. При b последовательно соединенных установках минимальная ступень регулирования составляет i Ьгл;п :i 00 об.%. преимуществами предлагаемой установки по сравнению с известной является более высокая точность приготовления газовых смесей и удобство задания требуемой концентрации за счет- изменения(например с помощью газового переключателя) соотношения между число газоподводящих трубок 14, впускающих в дозирующие объемы 11 газ-загрязнитель и газ-разбавитель. При этом не требуется никаких промежуточных преобразований или измереНИИ, в связи с чем отпадает необходимость в дорогостоящих прецизионных приборах для измерения, например, расхода и давления смешиваемых газов. Формула изобретения Установка для приготовления газовых смесей, содержащая смесительную герметичную камеру, снабженную газоподводящими трубками для подачи газа-загрязнителя и газа-разбавителя, и выпускной патрубок для вьшода приготовленной газовой смеси,о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с цеЛью повышения точности приготовления газовой смеси с заданным соотношением компо, нентов, количество гаэоподводящих трубок равно максимально заданной кратности разбавления, смесительная камера выполнена в виде хшлиндрической вертикальной емкости, снабженной краном-дозатором, разделяхщим ее на нижнюю полость и верхнкио полость, внутри которой коаксиадьно установлена перегородка, образ пощая внутренюю снабженную патрубком сброса, и наружную кольцевую, соединенную с выпускным патрубком,долости,Причем эти полости частично заполнены жидкостью и сообщается с нижней через отеерстие, выполненнов в центре подвижной пробки кранадозатора, снабженного четным числом

1каналов, соединенных с одной стороны с нижней полостью, а с другой - поочередно с газоподводящими трубками с кольцевой полостью, причем средняя часть каналов выполнена в виде дозирующих объемов в пробке крана-дозатора на газоподВодящих трубках и патрубке сброса установлены стабилизаторы давления, а на выходном патрубкере гулятор расхода.

Источники информации, принятые во внимание йри экспертизе

с. 28-32 (прототип).