Устройство для термохимического анализа газов

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при исследовании тепловых эффектов химических реакций и для создания образцовых аналитических приборов. Изобретение позволяет повысить точность и чувствительность измерений. Устройство содержит реакщюнвую камеру, измеритель температуры , дифференцирующее и множительное устройства, интегратор, компараторы, RS-триггеры, генератор стандартных импульсов, счетчик импульсов, и источник эталонного напряжения, а также электромагнитньвЧ клапан, пневматический дроссель и емкость, обеспечивающие увеличение расхода через реакционную камеру. Гил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((91 ® (lll, 4 4 2 (ю 4 01 N 27/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4023864/31-25 (22) 17.02.86 (46) 23 ° 03-89 ° Еюл. Р 11 (71) Новомосковский филиал Московского химико-технологического института им. Д.И.Менделеева (72) В.С.Прохоров (53) 543.274 (088.8) (56) Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей. — М.: Энергия, 1970, с. 150154.

Авторское свидетельство СССР

Ф 636517, кл. G 01 N 25/22, 1978. (54) УСТРОРСТВР ДЛЯ ТЕРМРХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГАЗОВ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при исследованиях тепловых эффектов химических реакций, определении точек фазовых переходов газожидкостных и жидкостных систем и для создания образцовых аналитических средств в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

11ель изобретения — повышение точности анализа за счет повышения относительной чувствительности выходного сигнала к изменению концентрации анализируемого компонента газовой смеси.

На чертеже показана схема устройства для термохиьжческого анализа водорода в газовых смесях. (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при исследовании тепловых эффектов химических реакций и для создания образцовых аналитических приборов. Изобретение позволяет повысить точность и чувствительность измерений. Устройство содержит реакционную камеру, измеритель темпера- туры, дифференцирующее и множительное устройства, интегратор, компараторы, RS-триггеры, генератор стандартных импульсов, счетчик импульсов, и источник эталонного напряжения, а также электромагнитный клапан, пневматический дроссель и емкость, обеспечивающие увеличение расхода через реакционную камеру. 1 ил.

Ус тр ойс т в о с одержит ус та н овл е нный на патрубке 1 подачи газовой смеси электромагнитный клапан 2. Патрубок

1 сообщается с реакционной камерой

3 для каталитического окисления, заполненной гранулами палладиевого катализатора. Последовательно с клапаном 2 на патрубке 1 установлены пневматические дроссели 4 и емкость

5, а после камеры 3 патрубок отвода газовой смеси. Измеритель температуры выполнен в виде газонаполненного термометра расширения с баллоном 6, сообщающегося со снабженным жидким затвором 7 из электропроводной жидкости (ртути) стеклянным капилляром

8. В капилляре 8 параллельно его оси с зазором одна относительно другой закреплены две платиновые нити 9, 1467482 имеющие электрический .контакт через затвор 7. Реакционная камера 3 помещена в баллоне 6, заполненном парами этанола. Платиновые нити 9 включены в одно плечо неуравновешенного моста, составленного также из. постоянных сопротивлений 10 — 12. Измерительная диагональ моста соединена с входами первого компаратора 13, второго компаратора 14, множительного устройства 15 и дифференцирующего устройства 16.

Выход дифференцирующего устройства

16 соединен с другим входом множительного устройства 15. Выход множительного устройства 15 через первый ключ 17 соединен с входом интегратора 18, выход которого подключен к входу третьего компаратора 19. При этом выход первого компаратора 13 соединен с 5-входом первого триггера . 20, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 17, а выход второго компаратора 14 соединен с R-входом первого триггера 20, R-входом второго триггера 21 и

S-входом третьего триггера 22. Выход третьего компаратора 19 соединен через устройство 23 выдержки на появление сигнала с $-входом второго триггера 21, выход которого подключен к исполнительному механизму 24 элект,ромагнитного клапана 2. Выход компаратора 19 соединен также с R-входом третьего триггера 22, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 25, через который вход интегратора 18 соединен также с первым входом логического элемента И 26, второй вход которого соединен с генератором 27 импульсов стандартной частоты. Выход логического элемента

26 соединен со счетчиком 28 импульсов. Электромагнитный клапан 2, пневматический дроссель 4, пневматическая емкость 5 и реакционная камера 3 соединены последовательно.

Устроиство работает следующим образом.

Импульс запуска переводит триггер

21 в состояние "Лог. 1", что приводит к открытию электроклапана 2 на патрубке 1 подачи газовой смеси в реакционную камеру 3 через последовательно установленные пневматический дроссель 4 и пневматическую емкость 5. Поэтому расход газовой смеси через реакционную камеру 3 увеличивается во времени. Тепло экзотермической реакции окисления водорода на палладиевогл катализаторе воспринимается парами этанола, заключенного в баллон 6 термометра расширения. В результате объемного расширения паров жидкий затвор 7 перемещается по капилляру 8 вдоль платиновых нитей 9, имеющих электрический контакт через жидкий затвор, например ртуть. Поэтому электрическое сопр отивление пер еменног о р езистора, образованного платиновыми нитями 9 и жидким затвором 7, помещенными в капилляр 8, изменяется, а именно уменьшается. Изменение этого сопротивления происходит пропорционально изменению температуры в реакционной камере 3. При этом температура в реакционной камере 3 увеличивается во времени из-за увеличения расхода смеси через эту камеру. Поэтому увеличивается напряжение небаланса мостовой схемы, составленной из упомянутого переменного резистора и постоянных резисторов 10 — 12.

При достижении напряжением небаланса мостовой схемы заданного значения, которое соответствует нижнему значению заданной (известной) температуры, срабатывает компаратор 13.

Выходной импульс компаратора 13 перебрасывает триггер 20 в состояние

"Лог. 1," поэтому закрывается ключ

17 и на вход интегратора 18 начинает поступать сигнал с выхода множительного устройства 15, равный произведению сигнала, пропорционального 0 температуре, поступающего с мостовой схемы на один вход множительного устройства 15, на сигнал, пропорциональный скорости изменения темпера туры, поступающий на другой вход" мно> ятельного устройства 15 и дифференцирующего устройства 16, вход которого соединен с измерительной диагональю мостовои схемы.

Напряжение на вход интегратора 18 через ключ 17 с выхода множительного устройства 15 поступает до тех пор, пока напряжение небаланса мостовой схемы достигнет другого заданного значения, которое соответствует верхнему значению заданной (известной) температуры. В этот момент времени срабатывает компаратор 14, Выходной импульс компаратора 14 перебрасывает

14674 триггер 21 в состояние "Лог 0", подготовив его тем самым к приходу следующего импульса запуска измерительной схемы, и триггер 20 также в состояние "Лог. 0", поэтому ключ

17 открывается и вход интегратора 18 оказывается отключенным от входа множительного устройства 15.

При этом этот же импульс компаратора l4 перебрасывает триггер 22 в состояние "Лог. 1", поэтому замыкается ключ 25 и на вход интегратора

18 начинает поступать эталонное напряжение, полярность которого противоположна полярности напряжения с множительного устройства 15. Поэтому напряжение на входе интегратора начинает уменьшаться. Одновременно, так как триггер 22 находится в состоянии

"лог. 1", через логический элемент

И 26 на вход счетчика 28 с генератора 27 поступают импульсы стандартной (известной) частоты и подсчитываются им до тех пор, пока напряжение 26 на выходе интегратора 18 уменьшится до заданного (известного) значения.

В этот момент времени срабатывает компаратор 19.

Выходной импульс ксмпаратора 19 30 перебрасывает триггер 22 в состояние

"Лог. 0", импульсы с генератора 27 перестают проходить на счетчик 28, в памяти которого записан таким образом цифровой код, функционально связанные с концентрацией анализируемого компонента газовой смеси. Один цикл измерения поэтому заканчивается. При этом одновременно выходной импульс компаратора 19 поступает на вход устройства 23 выдержки на появление сигнала. 3Т0 устройство 23 обеспечивает выдержку времени, в течение которого реакционная камера 3 остынет до первоначальной температуры, 45 так как с момента времени, когда на выходе триггера 21 появился сигнал по команде с компаратора 14, соответствующий "Лог. 0", электроклапан

2 на линии подачи газовой смеси закрылся, и поэтому газовая смесь прекратила пост-упление в реакционную камеру 3.

Таким образом, через заданную

1 выдержку времени после поступления сигнала с компаратора 19 на- выходе устройства 23 выдержки на появление сигнала появляется импульс напряжения, по которому триггер 21 переходит

82 6 в состояние "Лог, 1", а электроклапан 2 на линии подачи газовой смеси открывается и начинается другой измерительный цикл. Пиклы повторяются один за другим согласно описанному.

Формул а изобретения

Устройство для термохимического анализа газов, содержащее реакционную камеру для каталитического окисления с патрубками для подвода и отвода газовой смеси и измеритель температуры, выполненный в виде газонаполненного термометра расширения, содержащего баллон, в который помещена реакционная камера и который с ообща ется с капилляром, снабженным жидким затвором„с т л и ч а ю Ip, ее с я тем, что, с целью увеличения точности анализа за счет повышения относительной чувствительности выходного сигнала к изменению концентрации анализируемого компонента газовой смеси, на патрубке подвода газовой смеси установлены последовательно расположенные электромагнитный клапан, дроссель и пневматическая емкость, жидкий затвор выполнен из электропроводящей жидкости, а в капилляре параллельно его оси закреплены с зазором одна относительно другой. две платиновые нити, включенные в одно из плеч неуравновешенного моста, измерительная диагональ которого соединена с входами двух компа раторов, двумя.входаья множительного устройства и двумя входами дифференцирующего устрсйства, выход которого соединен с третьим входом множительного устройства, выход которого через первый ключ соединен с входом интегратора, выход которого подключен к входу третьего компаратора, выход первого компаратора соединен с S — входом первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход второго компаратсра соединен с R-входом первого триггера, R-входом второго триггера и S-входом третьего триггера, выход третьего компаратора соединен через устройство выдержки на появление сигнала с

S-входом второго триггера, выход которого подключен к исполнительному механизму электромагнитного клапана, а также с R-входом третьего триггера, выход которого соединен с управляю1467482

Составитель В.Екаев

Редактор Н.Тупица Техред M,Äèäûê Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1189/41 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 щим входом второго ключа и с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с генератором импульсов стандартной частоты, а его выход подключен к счетчику импульсов, вход интегратора соединен с источником эталонного напряжения через Второй ключ,