Устройство для получения контрольных газовых смесей

 

Изобретение относится к устройствам для получения искусственных газовых смесей и может быть использовано в метрологических центрах и заводских лабораториях для продувки газоаналитических приборов и позволяет повысить качество газовых смесей за счет Ь меньшения времени запаздывання коррекции состава готовой.сме-. си. Устройство содержит дозатор 1, включающий заполненную раствором дозируемого газа в жидкости емкость 2 и капиллярн то трубку 3, один конец которой установлен в емкости 2, а другой кинематически соединен с выходом исполнительного механизма 4. (Л /JiiHus газа - Hocumefff ГС 00 00 СП СА itii CSpac easa

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5у . Г 01 N 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3903577/31-26 (22) 04.06.85 (46) 07.02.87. Бюл. ¹ 5 (71) Ленинградский институт авиацнонного приборостроения (72) В.И. Козаченко, Т.B. Колобашкина, А.А.Кораблева, Л.А. Нейман и В.И. Турубаров (53) 543.544(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 603898, кл. С 01 И 31/08, 1974.

Воронов Г.Н. и др. Установка для приготовления газовых смесей в диапазоне мольных концентраций (1-10 )%.—

Измерительная техника, 1979, ¹ 9, с. 69-70.

Авторское свидетельство СССР № 1201715, кл. G 01 N 1/00, 1984.

„„SU„„1288534 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ ГАВОВЬМ СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к устройствам для получения искусственных газовых смесей и может быть использовано в метрологических центрах и заводских лабораториях для продувки газоаналитических приборов и позволяет повысить качество газовых смесей за счет уменьшения времени запазды-

BGHHH IcoppeKLHH состава готовой.сме-, си. Устройство содержит дозатор 1, включающий заполненную раствором дозируемого газа в жидкости емкость 2 и капиллярную трубку 3, один конец которой установлен в емкости 2, а другой кинематически соединен с выходом исполнительного механизма 4.

128853

Фильтр 8 через побудитель 9 расхода, регулятор,О, расходомер подключен к патрубку 12, соединяющему емкость 2 со смесителем l3-. "::-.. †:ьтр 15 через осушитель 16, побудитель 17 расхода,. регулятор 18 потока и расходомер 19 подключен к смесителю 13. На одном выходе последнего установлена камера

25 задержки, связанная с разбавите4 лем 26, подключенным к расходомеру

30. Другой выход смесителя 13 через реакционную камеру 21 и измеритель

22 подключен к блоку 23 сравнения, связанному входом с задатчиком 24 концентрации, а выходом — с фильтром 29 низких частот и исполнительным механизмом 28, соединенным с регулятором 27 потока. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для получения искусственных газо вых смесей и может быть использовано в метрологических центрах и заводских лабораториях для градуиров-. и газоаналитических приборов, например фотоколометрических, тЕрмскондуктометрических, электрохимических и т.п; газоанализаторов.

Цель изобретения — повышение качества газовых смесей за счет уменьшения времени запаздывания коррекции состава готовой смеси.

На чертеже представлено устройство для получения контрольньг; газовых смесей.

Устройство содержит дозатор 1, включающий заполненную раствором дозируемого газа в жидкости емкость 2 и капиллярную трубку 3, один конец которой установлен в емкости 2, а другой соединен кинематически с выходом исполнительного механизма ц, Распылитель 5 патрубком 6 соединен с лини-25 ей 7 подвода сжато го воздуха, вклю-. чающей последовательно соециненные первый фильтр 8, первый побудитель

9 расхода, первый регулятор 10 потока и первый расходомер 11. Распылитель 5 патрубком 12 соединен с первым входом смесителя 13, второй вход которого соединен с линией iй подачи потока газа-носителя„ включающий по-следовательно соединенные второй фильтр 15, осушитель 16, втсрой побудитель 17 расхода, второй регулятор 18 потока и второй расходомер 19, На выходе смесителя 13 установлен делитель 20 потока газовой смеси. Оцин выход делителя 20 соединен с реакци4Î онной камерой 21, на выходе которой установлен измеритель 22 концентра2 пии дисперсной фазы аэрозоля, присоециненный к первому входу блока 23 сравнения, к второму входу которого подключен задатчик 2ч концентрации.

Второй выход, целителя 20 потока подключен к камере 25 задержки, выход которого соединен с первым входом разбавителя 26.

Линия 1ч подачи газа-носителя через регулируемый запорный элемент, в качестве которого может быть использован регулятор 27 потока с исполнительным механизмом 28, подключена к второму входу разбавителя 26.

Выход блока. 23 сравнения соединен с фильтром 29 нижних частот и с исполнительным механизмом 28. В линии подачи газа-носителя к разбавителю 26 установлен расходомер 30.

В каче" òâå первого расходомера 11 может быть использован ротаметр

РС-ЗА, в качестве второго расходомера - 9 и третьего расходомера 30 могут быть использованы ротаметры PC-S.

В качестве измерителя 22 концентрации дисперсной фазы аэрозоля может быть использовано, нагример, устройство, основанное на электроиндукпионном методе и позволяющее с высокой чувствительностью непрерывно определять мгновенные значения концентрации дисперсной фазы аэрозоля.

Елок 23 сравнения может быть выполнен на операционном усилителе в цифференциальном включении. Он выполняет операцию вычитания. Задатчик

2 - концентрации — источник регулируемого постоянного напряжения. Первый и и второй 28 исполнительные механизмы — двигатели постоянного тока с редуктором. В качестве фильтра 29

1288534 где q — производительность распылителя;

d — плотность раствора;

И вЂ” концентрация приготовленного раствора дозируемого газа в жидкости

W, — расход сжатого воздуха, подаваемого на распыление; — расход основного потока газа-носителя, подаваемого на испарение раствора;

W — расход дополнительнрго потока газа-носителя.

Устройство работает следующим образом.

Готовят контрольные аммиачно-воздушные газовые смеси, Из исходного 257-ного раствора аммиака в воде, приготавливают разбавлением водой раствор концентрацией

0,25 7. Приготовленным раствором (No = 0,25X) заполняют емкость 2 дозатора 1. Капиллярная трубка 3 в дозаторе 1 опущена на глубину, обеспечивающую заданное расстояние между ее нижним концом и патрубком 12 распылителя 5, что определяет расход раствора из доэатора 1 в патрубок 12.

В распылитель 5 через патрубок 6 подают по линии 7 после очистки в первом фильтре 8 с помощью первого побудителя 9 расхода поток сжатого воздуха, который эжектирует через патрубок 12 раствор аммиака в воде.

Для контроля и регулирования расхода Wi потока сжатого воздуха, подаваемого на распыление раствора, предусмотрены первый расходомер 11 и первый регулятор 10 потока. При постоянном расходе W потока сжатого воздуха, равном 4 л/мин, скорость его истечения из распылителя

5 постоянна, а следовательно, и эжекция раствора при заданном положении капиллярной трубки 3 постоянна и определяет производительностьg распылителя 5, равную 0,26 ° 10 л/мин.

Струя воздуха, выходящая из распылителя 5. взаимодействует с исте-. кающим раствором и распыляет его.

Образующиеся капли раствора поступают на первый вход смесителя 13. Через второй фильтр 15 и осушитель 16 с помощью второго побудителя 17 расхода на второй вход смесителя 13 по линии 14 подается очищенный и осушенный основной поток газа-носителя. нижних частот может быть использован активный КС-фильтр.

Объем камеры 25 задержки выбран из условия обеспечения задержки части потока газовой смеси, получаемой на выходе смесителя 13, на время, необходимое для измерения концентрации дозируемого газа в смеси,и обусловленное временем пребывания газовой смеси в реакционной камере 21. Следо- 10 вательно, можно записать

Ч = W"t, (1) qdN, (2)

Э

° -о ат

Д производительность распылителя; плотность раствора; концентрация приготовленного раствора дозируемого газа в жидкости; расход сжатого воздуха,подаваемого на распыление; где q

d о

W, Ы вЂ” расход основного потока

2 газа-носителя, подаваемого на испарение раствора.

Контрольную газовую смесь с требуемой концентрацией N дозируемого газа рассчитывают по формуле

55

qdN х1

100(Ъ +V +1,1 ) з (3) где Ч вЂ” объем камеры задержки;

W — расход потока газовой смеси, поступающего в камеру задержки; — время пребывания газовой смеси в реакционной камере.

Время пребывания газовой смеси в реакционной камере 21 определяется скоростью химическбго взаимодействия дозируемого газа и реагента, приводящего к образованию дисперсной фазы аэрозоля. Это время должно быть до25 статочным для эффективного преобразования дозируемого газа в дисперсную фазу аэрозоля, но не должно превышать величины, при которой происходит коагуляция образующихся частиц, приводящая к нарушению линейной зависимости счетной концентрации образующихся частиц от концентрации дозируемого газа.

Концентрацию N дозируемого газа в 35 х в газовой смеси можно рассчитать по формуле

1288534

Для контроля и регулировки его расхо— да W g предусмотрены вторые расходомер

19 и регулятор 18 потока. В смесителе

13 происходит смешение капель раствора с основным потоком газа-носителя, в результате чего происходит испарение капель раствора, и на выходе смесителя 13 получают поток газовой смеси с концентрацией N аммиака, равной х

10,1 мг/мз, рассчитанный по формуле (2). Поток газовой смеси, полученный на.выходе смесителя 13, с помощью делителя 20 потока газовой смеси делится на два потока, один из которых пропускает через реакционную камеру

21 объемом 0,00025 м с объемной ско" ростью 15 л/мин. В качестве реагента используют кристаллогидрат азотнокислого железа Fe(NO>) .9Н О.

3а время t пребывания газовой смеси в реакционной камере 21 равное

1,0 с, в результате химического взаимодействия аммиака с кристаллогидратом азотно-кислого железа образуется аэрозоль NH N0, который направляют

4 в измеритель 22 концентрации дисперсной фазы аэрозоля, с выхода которого электрический сигнал, пропорциональный концентрации N„ аммиака, поступает на первый вход блока 23 сравнения, на второй вход которого подается электрический сигнал от задатчика 24 концентрации. Второй поток (49 л/мин) газовой смеси сначала поступает в камеру 25 задержки объемом

0,00082 м, в которой осуществляется задержка потока на время, обусловленное временем пребывания газовой смеси в реакционной камере 21 и равное 1,0 с, а затем на первый вход разбавителя 26. На второй вход раэбавителя 26 с помощью второго побудителя 17 расхода подают дополнительный поток газа-носителя с расходом — 15 л/мин. Для его контроля и регулировки предусмотрены третий расходомер 30 и регулятор 27 потока. На выходе разбавителя 26 получают контрольную газовую смесь с требуемой концентрацией аммиака в воздухе, равной 7,7 мг/м, определяемой по форму-ле (3) .

При кратковременных отклонениях концентрации аммиака в смеси, получаемой на выходе смесителя 13, от заданного значения 10,1 мг/м на + 2Т на выходе блока 23 сравнения появляется сигнал рассогласования, котарый поступает « а второй исполнительный механизм 28, осуществляющий с помощью регулятора 27 потока регулирование расхода W дополнительного

3 потока газа-носителя на величину дИ = 2,15 л/мин. Благодаря одновременному поступлению в разбавитель 26 газовой смеси и измененного дополнительного потока газа-носителя

®0 на выходе разбавителя 28 непрерывно получают стабильную контрольную газовую смесь с требуемой концентрацией N аммиака, равной 7,7 мг/м .

Допустим, при длительном распылении раствора его концентрация N уменьшается на 107. Это вызывает постоянно увеличивающееся во времени рассогласование между концентрацией

NÄ аммиака в смеси на выходе смесителя 13 и заданной величиной. При этом на выходе блока 23 сравнения появляется сигнал рассогласования, имеющий как высокочастотную, так и

25 низкочастотную составляющие. На выходе фильтра 29 нижних частот появляется электрический сигнал,соответствующий низкочастотной составляющей, и срабатывает исполнительный механизм 4, перемещающий капиллярную трубку 3 доэатора 1. Это вызывает изменение расхода раствора при эжектировании (q = 0,289 10 л/мин), и следовательно, возвращение концентрации N „ к заданной величине

40 »

10, 1 мг/м . Но коррекция состава газовой смеси на выходе смесителя 13 осуществляется с запаздыванием, которое определяется временем t

1 транспортного запаздывания, необходимым для прохождения паровоздушной смеси через смеситель 13, и временем t пребывания газовой смеси в реакционной камере 21.

Исполнительный механизм 28 работает одновременно с исполнительным механизмом 4 и отрабатывает поступающий на его вход сигнал рассогласования, изменяя с помощью регулятора 27 потока расход W дополниз тельного потока газа-носителя на величину - W = 6,18 л/мин. Благодаря одновременному поступлению в разбавитель 26 газовой смеси и измененного дополнительного потока гаэаносителя (W = 8,82 л/мин) на выходе раэбавителя 26 непрерывно получается контрольная газовая смесь с требуемой концентрацией N аммиа12885

Формула изобретения

Составитель Н. Романникова

Т ехр ед Д. Олейник Корректор В. Бутяга

Редактор А. Шишкина

Заказ 7798/39 Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ка, равной 7,7 мг/м . По истечении времени (t + t ), когда коррекция состава газовой смеси на выходе смесителя 13 уже осуществилась и концентрация N„ равна заданному значению 10,1 мг/м, исполнительный меха— низм 28 возвращает регулятор 27 потока в исходное положение, при котором расход W дополнительного потока га3 за-носителя равен W = 15 л/мин. Это 10 позволяет получать на выходе разбавителя 26 требуемую концентрацию N аммиака в контрольной аммиачно-воздушной смеси, нестабильность которой не превышает +0,57.. 15

Устройство для получения контрольных газовых смесей, содержащее дозатор, состоящий из заполненной 20 раствором дозируемого газа в жидкости емкости, в которой установлена с возможностью вертикального перемещения при помощи исполнительного механизма капиллярная трубка, распылитель, подключенный к линии сжатого воздуха и соединяющий дозатор с

34 8 одним из входов смесителя, подключенного другим входом к линии подачи газа-носителя, размещенный на выходе смесителя делитель потока, вязанный одним выходом с реакционной камерой, на выходе которой установлен измеритель концентрации дисперсной фазы аэрозоля, соединенный с первым входом блока сравнения, к второму входу которого подключен эадатчик концентрации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества газовой смеси, оно снабжено камерой задержки, соединенной с вторым выходом делителя потока, разбавителем, один вход которого связан с выходом камеры задержки, фильтром нижних частот и регулируемым запорным элементом, через который линия подачи газа-носителя подключена к другому входу разбавителя, при этом выход блока сравнения соединен с управляющим входом регулируемого запорного элемента и через фильтр нижних частот — с исполнительным механизмом перемещения капиллярной трубки.