Устройство для поверки газоанализаторов
COOS СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК.,ЯО., 17 22
А1 (53)5 С 01 Н 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К k4tOPQHOMV СВИДатВПватвм
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 359174 /25 (22) 08.02.83 (46) 07.05.92. 6юл. N 17 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и
Киевское научно-производственное обьединение "Аналитприбор" (72) Г.А.Иорговский, Е.П.Пистун, 3.Н.Теплюх и Я.Л;Санкин (53) 543 .274(088 .8) (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ll0BEPKN ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ, содержащее источники и задатчики давлений газа-разбавителя и дозируемого газа, .пакеты ламинарных дросселей с коммутатором на линии, газа-разбавителя и дозируемого газа, стабилизаторы входного и выход- ного давлений и термостат, о т л иИзобретение относится к контроль-, но-измерительной технике, в частнас" ти к области газового анализа, и мо- жет быть применено для поверки, гра" дуировки и наладки газоаналитической аппаратуры.
Известно газоаналитическое устройство, содержащее пакеты ламинарных дросселей и регуляторы давления, подключаемые к источнику анализируе. мого газа.
Данное устройство, несмотря на высокую чувствительность и точность измерения (дальнейшее повышение ко-. торой затруднительно), не может быть применено для поверки газоанализато" ров высокого класса точности.
2 ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности поверки, оно дополнительно снабжено двумя дросселями, установленными соответственно на линии газа-разбавителя и дозируемого газа, а также двумя струйными блокаторами, один из которых соединяет линии газа-разбавителя и дозируемого газа со стабилизатором входного давления, а другой - выходы дроссельных пакетов со стабилизатором выходного давления,- ламинарные дроссели выполнены с одинаковыми.газодинамическими сопротивлениями, причем. дроссели каждого пакета имеют одинаковые линейную расходную характеристику и геометрию. Наиболее близким техническим ре- фф шением к изобретению является устройство для поверки газоанализаторов, . р содержащее источники и задатчики дав-. р лений газа«разбавителя и дозируемого газа, пакеты ламинарных дросселей с коммутатором на линии газа"разба° ° вителя и дозируемого газа, стабилиза1 торы входного и выходного. давлений и термостат.
Однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности
sRHLконцентрации дозируемого газа ввиду отсутствия точного критерия определения соотношения сопротивлений дрос. селей, недостаточной стабильности ра боты эжектора, влияния расхода приб 4 из дросселя;
m - поправка на входовые эффекты.
Кроме того, повышению точности дополнительно способствует стабилиэа" ция влияющих на работу устройства факторов (абсолютное давление газа" разбавителя и доэируемого газа на входе в ламинарные дроссели и на выходе из них, температура и т.п.).
На чертеже показана принципиальная схема устройства для поверки газоанализаторов.
Устройство для поверки газоанализаторов содержит источники газа-разбавителя 1 и дозируемого газа 2, задатчики 3 и 4 давления, дроссели 5 и б, установленные соответственно на линиях газа-разбавителя и дозируемого газа, струйные блокаторы 7 и 8 потоков, установленные между лини; ями. газа-раэбавителя и дозируемого газа на входе и выходе пакетов ламинарных дросселей 9 и 10, коммутатор
11, установленный на линиях газаразбавителя и доэируемого газа для подключения в различном соотношении элементов пакетов ламинарных дроссе": лей 9 и 10, а также стабилизаторы
12 и 13 давления, подключенные соот-:. ветственно к струйным блокаторам
7 и 8. Все элементы устройства, за исключением источников 1 и 2 газа, помещены в термастат 14.
Все лаиинарные дроссели, входящие в пакеты ламинарных дросселей 9 и 1О, выполнены в виде капилляров с одинаковым газодинамическим сопротивлением, при соблюдении условия (1) для конструктивных параметров ,капилляров, т.е. дроссели каждого па кета имеют одинаковую линейную рас-. ходную характеристику и геометрию.
Струйные блокаторы 7 и 8 выполнены в виде тройника, образованного двумя входными и одним выходным каналами, причем угол между входными- каналами выполнен меньше 90, и могут заканчиваться вблизи центра полости по форме, близкой к сферической", выходной канал .начинается с отверстия в..стенке полости.
Устройство работает следующим образом., Основной поток газа-разбавителя . от источника 1 через задатчик 3 давления, дроссель 5, коммутатор 11, пакет ламинарных дросселей 9 пода3 173223 готовляемой газовой смеси, барометрического.давления, изменения температуры окружающей среды, и температуры газа-разбавителя .и дозируемого
5 газа. Кроме того, известное устройство требует-индивидуальной градуировки, что при отсутствии высокоточных средств передачи меры в газовом анализе не позволяет применить его для поверки высокоточной газоаналитической аппаратуры.
Цель изобретения - повышение точности поверки.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для поверки газоанализаторов, содержащее источники и задатчики давлений газа-разбавителя и доэируемого газа, пакеты ламинарных дросселей с коммутатором на 20 линии газа-разбавителя и дозируемого газа, стабилизаторы входного и выход. ного давления и термастат, снабжено двумя дросселями, установленными соответственно на линии газа-разбави- 25 теля и дозируемого газа; а также двумя струйными блокаторами, один из которых соединяет линии газа-разбавителя и дозируемого .газа со стабилиэа" тором входного давления, а второй - gp выходы дроссельных пакетов со стабилизатором выходного давления, ламинарные дроссели выполнены с одинаковыми гаэодинамическими сопротивле- .ниями, причем дроссели каждого пакета имеют одинаковые линейную расходную характеристику и геометрию.
Точность состава получаемой газовой смеси на выходе иэ устройства и устранение необходимости его граду" 0 ировки обеспечиваются применением па кетов ламинарных дросселей, все дроссельные элементы которых имеют .,одинаковое газодинамическое сопротивле" ние и линейную расходную характеристику, обеспечиваемую выполнением условия
Я
1 Р шТ Р (1)
16р 2Р>
50 .где d и 1 — диаметр и длина проход" ного канала ламинарного дросселя (капилляра);
P - плотность газа в нормаль- ных условиях . (тн =*273., 15 K, PÄ=10132S Па);
p - вязкость газа при температуре Т газа;
P - давление газа на.выходе
17322 Eб
5 ется на струйный блокатор 8, куда поступает также основной поток дозируемого газа от источника 2 через задатчик 4 давления, дроссель 6, коммутатор 11 и пакет ламинарных дросселей 10. В струйном блокаторе 8 оба газовых потока перемешиваются и оттуда поступают во внутреннее пространство стабилизатора 13 давления, где происходит дополнительное перемешивание газа. На выходе стабилизатора 13 давления получается газовая смесь определенной концентрации дозируемого газа в газе-разбавителе.
Основной функцией стабилизатора
13 давления является стабилизация абсолютного давления на выходе пакетов ламинарных дросселей 9 и 10. Это достигается при помощи струйного блокатора 8, соединяющего выходы дроссельных пакетов 9 и 10 со стабилизатором 13 давления. При этом за счет малости газодинамического сопротивления каналов струйного блокатора 8 (сопротивление этих каналов на много порядков меньше сопротивления. элементов дроссельных пакетов 9 и 10) давления на выходе пакетов ламинарных дросселей 9 и 10 являются равными. Струйный блокатор 8, кроме того, устраняет вероятность попадания газаразбавителя в пакет ламинарных дросселей 10, и наоборот, дозируемого газа и пакет ламинарных дросселей 9, Часть потока газа-разбавителя и часть потока дозируемого газа ответ:вляется на струйный блокатор 7, отку- да полученная газовал смесь через стабилизатор 12 давления идет на сброс. Газовые потоки через струйный . блокатор 7 и стабилизатор 12 давления являются вспомогательными и с их помощью стабилизируется абсолютное: давление на входе пакетов ламинарных дросселей. Функции струйного блокатора 7 аналогичны функциям струйного блокатора 8. Газодинамическое сопротивление каналов коммутатора 11 также является намного меньше сопротив-. ,ления элементов дроссельных пакетов
9 и 10, и поэтому аналогично обес" печивается равенство давлений на входах пакетов ламинарных дросселей
9 и 10.
Система стабилизации абсолютных, давлений на входах пакетов ламинарных дросселей работает следующим образом.
1(олебания давлений от источников газа-разбавителя 1 и дозируемого газа 2 гасятся с помощью задатчиков
3 и 4 давления а точное поддержа3 ние абсолютного давления на входах пакетов ламинарных драсселей 9 и 10 осуществляетсл с помощью стабилизатора 12 давления путем гашения на дросселях 5 и б колебаний давления, обусловленных ограниченной точностью задатчиков 3 и 4 давления и барометрическим давлением.
Величина концентрации дозируемого газа в газе-разбавителе на выходе стабилизатора 13 давления определяется соотношением расходов газовых потоков через пакеты ламинарных дросселей 9 и 10. Соотношение указанных
20 расходов изменяется путем включения с помощью коммутатора 11 различного числа элементов пакетов ламинарных дросселей 9 и 10. Таким образом, концентрация определяется числом элемен25 тов пакета ламинарных дросселей 9, к которым проходит газ-разбавитель, и числом элементов пакета ламинарных дросселей 10, по которым проходит дозируемый газ. В качестве при30 мера на чертеже показаны пакеты ламинарных дросселей с тремя элементами (капиллярами) каждый. Для данного . случая в зависимости от комбинации числа работающих элементов пакетов
35 ламинарных дросселей 9 и 10 возможны семь различных значений концентраций дозируемого газа в диапазоне значений 0,25-0,75. Так, например, при включении трех элементов пакета
40 ламинарных дросселей 9 и двух элементов пакета ламинарных дросселей 10 значение концентрации равно 0,4. В случае необходимости расширения диапазона концентрации дозируемого
45 газа или увеличения количества возможных значений концентрации по сравнению с рассматриваемым примером число элементос пакетов ламинарных дросселей 9 и 10 необходимо увеличить, Постоянство концентрации дозируемого газа в газе-разбавителе на выходе стабилизатора 13 давления обеспечивается стабильностью расходов дозируемого газа через элементы пакета
55 ламинарных дросселей 10 и газа-разбавителя через элементы пакета ламинарных дросселей 9. Стабильность расхода через элементы пакетов ламинарных дросселей 9 и 10 определяется
1732236 постоянством абсолютных давлений на входе и на входе ламинарных дросселей, постоянством температуры паке тов ламинарных дросселей, постоянст" вом температуры газовых потоков через элементы ламинарных дросселей, а также постоянством химического состава проходящих через пакеты ламинарных дросселей газовых потоков (че.реэ дроссельный пакет 9 проходит чистый газ-разбавитель, а через дроссельный пакет 10 - чистый доэируемый газ) .
Высокая точность соотношения расходов дозируемого газа и газа-разбавителя на выходе пакетов ламинарных дросселе и обеспечивается ра вност ью абсолютных давлений на входах ламинарных дросселей 9 и 10, равностью абсолютных давлений газа на выходах этих пакетов, равностью температур дозируемого газа и газа-разбавителя, равностью газодинамических сопротивлений всех элементов (капилляров) пакетов ламинарных дросселей 9 и 10, а также применением капилляров с линейной зависимостью расхода газа через капилляр от перепада давления на капилляре. Указанные факторы в своей совокупности позволяют достичь компенсации влияния условий работы устройства таких, как расход и давление газовой смеси на выходе устройства, давление на выходе источников доэируемого газа и газа-разбавителя, барометрическое давление, температура окружающей .среды и т.п. Каждый мешаЪ ющий фактор за счет указанных особенностей устройства влияет в одинаковой степени на расход газа-разба" вителя и дозируемого газа, и соотно-, шение .этих расходов остается неизмен ным и при изменении внешних условий работы.
Указанные особенности устройства обеспечивают по сравнению с извест- . ными большую точность концентрации дозируемого газа в газе-разбавителе на выходе устройства. Это достигается за счет стабильности работы всех элементов предлагаемого устройства и компенсации в нем влияния мешающих фвкторов. В отличие от известных устройств в предлагаемом применены ламинарные дроссели с одинаковыми газодинамическими сопротивлениями и линейной расходной характеристикой.
Эти конструктивные особенности ламинарных дросселей в совокупности с особенностями узла стабилизации абсолютных давлений позволяют достичь одинакового влияния мешающих факторов на расходы газа-раэбавителя и дозируемого газа через пакеты ламинарных дросселей, вследствие чего соотношение расходов остается неизменным. В известных устройствах такой компенсации нет. В прототипе неконтролируемое изменение расхода дозируемого газа в пакете ламинарных
1g дросселей, вызванное влиянием меша ющих факторов (барометрическое давление, температура дозируемого газа, и т.д.), не сопровождается прапор" цйональным изменением расхода газа"
20 разбавителя вследствие различного влияния мешающих факторов на расходы доэируемого.газа и газа-разбавителя, например, из-за различной нелинейности ламинарных дросселей в па25 кетах, и поэтому концентрация дозируемого газа на выходе известного устройства изменяется. Положительный эф-, фект в изобретении достигается не только за счет выполнения систем
Э0 стабилизации некоторых параметров, но в основном за счет компенсации влияния мешающих . факторов.
Предлагаемое устройство можно применять без индивидуальной градуировки. Это достигается равностью сопротивлений всех ламинарных дросселей устройства, вследствие чего концентрация дозируемого газа на выходе устройства определяется с вы4О сокой точностью расчетным путем. В известных устройствах точное определение расчетным путем концентрации дозируемого газа на выходе является невозможным. В частности, это.относит45 ся к соотношению расходов газа-разбавителя через сопло эжектора и сум- : марного расхода с выхода дроссельных пакетов в прототипе. Кроме того, расчет.и подбор дросселей с задан-.
5р ными различными значениями соотношения их сопротивлений также характеризуется весьма ограниченной точностью. Поэтому известное устройство требует индивидуальной градуиров
5 ки. Таким образом, изобретение позволяет улучшить контроль окружающей среды, загазованности помещений, снизить стоимость такого контроля и повысить его надежность.
1732236
Составитель l0.Коршунов
Редактор О. Головач Техред. Л.олийнык Корректор И, Самборская
Заказ 1578 Тираж Подписное
ВНИИЙИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР
113035, Москва ° Ж-35 Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
