Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов Советский патент 1982 года по МПК G01P5/00 

I

Изобретение относится к приборостроению и может быть использо. вано для исследования или автоматического контроля процессов газовыделений в лабораторных и производственных условиях.

Известно устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов, содержащее измерительную камеру, измери тельный преобразователь, преобразователь давления и .регистратор El}.

Однако данное устройство обладает недостаточной точностью измерений, а также невозможностью получения линейного частотно-импульсного выходного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения скорости и объема вьщелякндихся газов, которое выполнено в виде измерительной камеры, измерительного преобразователя давления и регистратора, при

этом измерительный преобразователь выполнен в виде дифманометра, к и 1ходу которого подключены измерительная камера и череа преобразователь давления триггер с раздельными входа« ми, при этом выход триггера соеда1нен с входом частотомера, счетчика импульсов и с входом исполнительного механизма. Кроме того, устройство снабжено источником постоянного дав10ления, камерой с анализируемом веществом и двухходовьм краном СЮ.

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения. Это объясняется тем, что,

U во-первых, отсутствует информация об изменении давления в источнике постоянного ;авления, что не позволяет оперативно осуществить перенастройку устройства и получить точ70ный результат об измеряемых величинах. Во-вторых, в известном устрсйс гве измерительный преобразователь выполнен в виде золотникового элемента, в котором при работе на повышенных давлениях будут значительные утечки газа, что в свою очередь приводит к уменьшению точности измерения. В-третьих, наличие операций в известном устройстве требующих манипуляций приводит к субъективным погрешностям, а также не позволяет после окончания процесса измерения отключить полость камеры с анализируемым веществом от измерительной схемы устройства и от источника постоянного давления. Цель изобретения - повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит трехмембранное пневмореле, задатчик давления, элемент сравнения, две пневмокнопки, при этом двухходовой кран выполнен в виде пневмоклапана, а измерительный элемент выполнен в виде пульсирующего пневматичес кого сопротивления, в междроссельную камеру которого включена измерительная камера, а вход подключен в одно из coiin трехмембранного пнев- мрреле, одна из сопловых камер и второе сопло присоединены к камере с анализируемым веществом, к камере управления трехмембранного пневмореле подключен выход триггера с раздельными входами, соединенными с соответствующими пневмоКнопками и каме рой управления пневмоклапана, в сопло которого подключена междроссельная камера пульсирующего сопротивления и один из входов элемента сравнения, к другому входу которого подключены задатчик давления и один из входов дифманометра, подключенного другим входом к источнику постоянного давления и к выходу пульсирующего сопротивления, камера управления которого соединена с выходом эл мента сравнения. На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство для определеш}я скорости и объема выделяющихся газов. Устройство состоит из пульсирующего сопротивления 1, к камере 2 которого присоединена камера постоянного давления (не показана) и камера 3 одноконтактного .пневмоклапана 4 В сопло 5 пневмоклапана 4 подключена междроссельная камера 6 в пульсирукицем сопротивлении 1, образованная ограниченная,соплами 7,и 8, а также 9 44 камера 9 элемента 10 сравнения. К камере 6 пульсирующего сопротивления 1 подключена измерительная камера 11, В камеру 12 элемента 10 сравнения подключен выход задатчика 13 давления, соединенный также с входом 14 дифманометра 15, вход 16 которого присоединен к камере постоянного давления. Выход элемента 10 сравнения соединен с камерой 17 пульсирующего сопротивления 1. К камере 18 пневмореле 19 подключен шз1ход триггера 20 с раздельными входами, выполненного, например, на базе трехмембранного пневмореле с пружиной. Камера 21 триггера 20 соединена с камерой 22 пневмоклапана 4 и с пневмокнопкой 23 пуска устройства. В камеру 24 пульсирующего сопротивления 1, в камеру 25 пневмореле 19 и в камеру 26 пневмоклапана 4 подано давление подпора. Выход элемента 10 сравнения через усилитель 27 мощности соединен с частотомером 28 и счетчиком 29 импульсов. Сопло 30 пневмореле 19 соединено с камерами 31 и 32 пульсирующего сопротивления 1. В сопло 33 и в камеру 34 пневмореле 19 подключена камера 35 с анализируемым веществом. Камера 36 триггера 20 соединена с пневмокноп- кой 37 останова. Рассмотрим принцип действия устройства для определения скорости и количества газовыделений, работающего в режиме измерения параметров газовыделений при проведении, например, химических реакций под избыточным давлением. После присоединения камеры 35 с анализируемым веществом к измерительной схеме устройства осуществляется пуск нажатием кнопки 23. Триггер 20 при этом будет иметь выходной сигнал °Д действием которого мембранный блок реле 19 перемещается и газы из зоны реакции через открытое сопло 30, установленное в камере 34 пневмореле 19, поступают в камеры 31 и 32 пульсирующего сопротивления 1. Пульсирующее сопротивление 1 содержит упругие сопла 7 и 8, Устранение к.з. достигается за счет предварительного сжатия сопел. В начальном состоянии под действием подпора, поданного в камеру 24, мембранный блок пульсирующего сопротивления 1 находится в нижнем положении, соединяя камеры 6 и 31 через сопло 7, Сопло 5 одноконтакт5ного пневмоклапана 4 при отсутствии .сигнала с пневмокнопки 23 закрыто. 1ри кратковременном нажатии кнопки ;23 сопло 5 одноконтактного клапана А открывается, камера 6 пульсирукгщего пневмосопротивления 1 и камера 9элемента 10 сравнения соединяются с источником постоянного давлени При отсутствии давления на выходе пневмокнопки 23, т.е. при , сопло 5 пневмоклапана 4 вновь прикрывается. В начальный момент времени давление , Устанавливаемое задатчиком 13, больше, чем давление P,(j, в из мерительной камере 11. При таких входных давлениях на выходе элемент 10сравнения будет давление с 0 Начинается процесс накопления га за в емкости II. Давление Р. изменя ется в пределах от постоянного давления Р от источника постоянного давления до .давления Как только давление Расстановится равным элемент 10 сравнения срабатывает и занимает полозхение, при котором на его выходе давление Р. Мембран ньш блок пyльcиpyюD eгo пневматического сопротивления 1 под действием да:вления Р.. перемещается вверх измерительная камера I1 соединяется при этом с источником постоянного давления. За один цикл из камеры с анализируемым веществом отбирается количество молекул газа равное 1VPJV AN(N,-NJ. где Np, N.- количество молекул газ в камере 11 объемом V, соответствен при давлениях Р и Р, К - постоянна Больцмана; О абсолютная температу Как только давление в камере 11 становится равным Р, элемент 10 сра нения срабатывает и на его выходе вновь появляется сигнал Р.. Камера 11 вновь соединяется через отк тое упругое сопло 7 и сопло 30, установленное в камере 34 пневмореле 19 с камерой 35, содержащей анализи руемое вещество. Вновь начинается заполнение измерительной камеры I1 выделяющимися газами, сопровождаемо ростом давления Р. Давление Р.в камере 1 I растет до значения Р.- Дифманометр 15 показывает значение раз ности (, которое может быть изменено посредством изменения дав- ле1шя Р,-, устанавливаемого задатчи1ШИ 13. 4 Так как за один цикл из камеры с анализируемым веществом будет отобрано 4 N Молекул выделившегося газа, то за п циклов из камеры 35 отбирается , NiHAN, где дN const C. Количество выделившегося газа определяется количеством импульсов, R, поступивших на счетчик импульсов, 29, т.е. соотнесением .n. О скорости газовыделений dN/dt в прдлагаемом устройстве судят по частоте о) переключений пульсирующего Пневматического сопротивления 1, которая измеряется частотомером 28 и связана со скоростью газовьщелений зависимостью N СЛР.У di ке где t - время. Информация об измеряемых парамет;рах на выходе измерительного устройства представлена в виде последовательности импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости ; газовыделений dN/dt, а количество 11мпульсов п пропорционально количеству N выделившегося газа. Использование в качестве измерительного элемента пульсирукяцего пневматического сопротивления повьш1ает точность измерений за счет существенного уменьшения утечек при анализе на повышенных давлениях. Осуществлеш1е процесса пуска и останова устройства в предлагаемом устройстве позволяет полностью изолировать источник постоянного давления от окружающей среды, что позволяет в свою очередь повысить безопасность проведения экспериментов. Для исключения влияния изменения температуры на показания измерительного устройства его термоста- тируют (термостат на чертеже не показан). Описанным устройством, в силу его. конструктивных особенностей, можно производить измерения параметров газовыделений при давлениях различного уровня как выше, так и ниже атмосферного. Формула изобретения Устройство для определения скоости и объема вьщелякжщхся газов.