Первичный преобразователь термомагнитного газоанализатора

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11)1004861 (61) Дополиительиое к ввт. свид-ву(22)Заявлено 20.08.81 (21) 3333949/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (53}M. Кл.

GO1 t4 27/72 (23) Приоритет—

Гевумрстееювй кемвтет. Опубликовано 1 5.03.83- Бюллетень ¹ 10 (53 } Ул, К 543. 274 (088.8) до делам взавретевкв

w втхрмтий

Дата опубликования описания 15.03.83

A. В. Апхимов, В. Е. Бадулин, В. Н. Тынкован и И. Е. Звпмовер (72) Авторы изобретения

Днепропетровский отдел Всесоюзного научно-исследовательского института горноспвсательного дела (7! ) Заявитель (54) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕРМОМАГНИТНОГО

ГАЗОАНАЛИЗА ГОРА

Изобретение относится к газоанапити- ческому приборостроению и может быть исполЬзовано в термомагнитных гвзоанализаторвх для повышения точности при измерении содержания пврамагнитных газов.

Известен первичный преобразователь термомагнйтного газоанализвтора, содержащий корпус, магнитную систему, рабочие и сравнительные камеры, в которых установлены чувствительные элементы, явпяктциеся плечами измерительного моста Уинстона (l) .

Недостатками первичного преобразователя являются низкая точность, больтцой вес, значительные габариты, а также потребпяемая мощность DT источника питающего напряжения, что ограничивает его применение и портативных газоанализаторвх, где эти параметры являются определяющими.

Наиболее бпизким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является первичный преобразователь термомагнитного газоанализаторв, содержащий расположенные в корпусе измерительную и компенсационную ячейки в которых у магнитного и ложного

5 полюсных наконечников установлены чувствительные элементы, выполненные в виде консолей с рабочей и нерабочей

"" "(2310 Недостатком известной конструкции первичного преобразователя является низкая точность анализа кислородосодержащей смеси при работе в условиях бьтстрс изменяющегося пространственного положения (нвклона) газоанализвтора„чттт обьясняется длительностью процесса восстановления теплового равновесия мосга первичного преобразователя, нарушенного изменением пространственного полат

20 жения прибора, так как в этом случае коррекция выходного сигнала достигается.за счет теппообменв между чувстви-, тельными элементами и отраженными по3 1004 токами тепловой конвекции. И, как следствие, когда изменение угла наклона прибора по времени опережает IIpoIlecc Восстановления теплового равновесия, возникает погрешность измерений, которая в текущий момент искажает достоверность информации о газовой ситуации.

Целью изобретения является повышение точности измерений газоаналиэатора. !О

Поставленная цель достигается тем, что в первичный преобразователь термомагнитного газоанализатора, содержащем расположенные в корпусе измерительную и компенсационную ячейки,в О которых у магнитного и ложного полюсных наконечников установлены чувствительные элементы, выполненные в виде консолей с рабочей и нерабочей частью, рабочая часть консоли чувствительных щ элементов снабжена сферой, диаметр которой выбран по формуле, а,= где с) - диаметр сферы, мм; б к — диаметр консоли чувствительного элемента„мм;

0 — длина нерабочей части консоHK ли, мм, cpm этом „(Д (°, . Зй

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь, общий вид, разрез; на фиг. 2 — вид А на- фиг. 1.

Первичный преобразователь термомагниФного газоанализатора содержит расположенные в корпусе 1 измерительную 2 . и компенсационную 3 ячейки, в которых у магнитных 4 и ложных 5 лолюсных, наконечников установлены чувствительные элементы 6 и 7, выполненные в виде консолей с рабочей и нерабочей частью

Рабочая часть консолей чувствительных элементов снабжена сферой. диаметр сферы определяется: по формуле .Наличие нерабочей части чувствительного элемента (ЧЭ), обусловленное стремлением уменьшить потери тепла че-рез элементы крепления, искажает форму поля распределения температур вдоль консоли чувствительного элемента. Поэтому свободный конец консоли,(ЧЭ) снайкен дополнительной массой, равной массе нерабочей части, да. выполненной в виде сферы. Такая форма выбрана исходя из неизменности аэродинамического сопротивления конца консоли восходящим потоком

861 4

ТК газа при изменении пространственного положения преобразователя. Кроме того, сфера на конце консоли служит накопителем тепловой энергии, рапределение которой при изменении углов наклона и преобразователя способствует ускорению восстановления теплового равновесия моста, т.е. сокращает запаздывание корректирующего воздействия, что ведет к повышению точности измерений газоанализатора.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемая газовая смесь посту,пает в преобразователь снизу и под действием свободной теплойой конвекции (ТК), которая всегда направлена вверх, диффундирует через измерительную 2 и компенсационную 3 ячейки. При прохождении кислородосодержащей смеси в измерительной ячейке 2 наряду с ТК возникают два потока термомагнитной конвекции (ТМК-1 и ТМК-2, вызываемые наличием градиентов температурного поля (ЧЭ) 6 в неоднородных магнитных полях, созданных за счет скошенных полюсных наконечников 4, ТМК-1 в полости рабочей ячейки 2 по направлению совпадает с ТК, ТМК-2 в торцовой части ячейки 2 направлена вдоль консоли и омывает сферу, которой снабжен свободный ее конец.

Таким образом, охлаждение (ЧЭ) 6 измерительной ячейки обусловлено результирующим потоком, равным сумме

ТМК-1, ТМК-2 и свободной ТК.

Изменение электрического сопротивления охлаждение . ЧЭ 7 компенсационной ячейки 3 обусловлено явлением свободной ТК, связанной с восходящим направлением потока кислородосодержащей смеси, проникающего между ложными полюсами 5 из ячейки 2. Таким образом, эффект охлаждения чувствитель ного элемента компенсационной ячейки в малой степени зависит от концентрации кислорода в анализируемой смеси.

Изменение сопротивления ЧЭ 6 рабочей ячейки по отношению к сопротивлению ЧЭ 7 компенсационной ячейки, вы- . зывающее разбаланс измерительного моста, является мерой концентрации кисло,рода в анализйруемой смеси.

При наклонах преобразователей "влевовправо", изменяется и направление ТМК-1 относительно ТК (ТМК-2 сохраняет свое направление), в результате чего скорость суммарного потока газа, омывающего

5 10048 .ЧЭ 6, уменьшается и, как следствие, происходит повышение температуры ЧЭ, что приводит кснижениючувствительности прибора. Вместе с тем одновременно увеличивается сечение потока газа,соприкас вюшегося со стенками ячейкй 2, следовательно, и его теплообмен с корпусом 1, в результате чего фронт восходящего пото.— ка газа охлаждается и, проникая через зазор между ложными полюсами 5, вы10 эывает охлаждение ЧЭ 7, что приводит мост к тепловому, в следовательно, и к электрическому равновесию в соответствии с измеряемой концентрацией кислорода.

Наклон преобразователя . "вперед вызывает уменьшение сечения суммарного восходящего потока газа, омывающего компенсационный ЧЭ 6, 7, что ведет к нагреву последнего и, следовательно, к . увеличению разности температур (электрических сопротивлений) между ЧЭ 6

И ЧЭ 7, в результате чего начинает возрастать уровень выходного сигнала. Одновременно происходит и изменение суммарного потока, омывающего ЧЭ 6. за счет изменения ТМК-1 относительно ТК (увеличивается угол между ними) в области сферы свободного конца

ЧЭ б,что ведет к уменьшению скорости потока и к сохранению разности температур ЧЭ 6 и ЧЭ 7, происходит нагрев ЧЭ 6 и тепловое равновесие моста не нарушается.

Изменение угла наклона в направлении "назад" вызывает увеличение сум-. марного потока восходящего газа, омывающего ЧЭ 7 сравнительной ячейки его сопротивление ввиду более интенсивного охлаждения начинает уменьшаться. Вмес- > те с тем изменяется и направление

ТМК-2 (угол между ТК и ТМК-2 умень-! шается), интенсивность потока в области сферы свободного конца ЧЭ 6 возрастает и ведет к восстановлению теплового равновесия моста в соответствии с нормальным положением преобразователя.

Использование изобретения позволяет повысить точность измерений газоанвлиэатора при быстром изменении его пространственного положения, и тем самым повысить область применения данных газоанализаторов в различных отраслях техники.

Ф ормула изобретения

Первичный преобразователь термомагнитного гвзоанвлизвтора, содержащий расположенные в корпусе измерительную и компенсационную ячейки, в которых у магнитного и ложного полксных наконечников установлены чувствительные элементы, выполненные в виде консолей с рабо- чей -и нерабочей частью, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повьппения точности измерений газоанализвторв, рабочая часть консоли чувствительных элементов снабжена сферой, диаметр которой выбран по формуле где дс — диаметр сферы, мм;. д к — диаметр консоли чувствитель ного элемента, мм; 0>< — длина нерабочей части консоли, мм, при этом Eq ) дк

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Ф. И. Магнитные гаэоанат лиэаторы. М-Л., Мосэнергоиздат, 1963,( с. 96.

2. Авторское свидетельство СССР

No 715888, кл. 601 8 27/72, 1980 (прототип) . ит

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нвб., д. 4/5

Заказ 1873/55

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Преображенская

Редактор Ю. Коршунов Техред Т. Маточка Корректор О. Билак