Устройство для приготовления калибровочной газопаровой смеси

 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может найти применение при градуировке и проверке газоанализаторов. Устройство содержит корпус, сосуд для насыщения газа парами вещества, установленный в корпусе, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода газопаровой смеси из сосуда, приспособление для разбавления газопаровой смеси дополнительным потоком газа, газовую линию для подвода дополнительного потока газа в приспособление для разбавления. Газовая линия для подвода дополнительного потока газа в приспособление для разбавления выполнена отдельно от газовой линии для подвода газа в сосуд для насыщения. При этом сосуд для насыщения выполнен в виде цилиндрического стакана, установленного внутри корпуса на подвижной платформе, снабженной механизмом для ее возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении. В верхней части корпуса неподвижно установлена крышка для сосуда, снабженная уплотнительным кольцом, с которым плотно контактируют края сосуда при крайнем верхнем положении платформы, а в боковой стенке корпуса выполнено окно для извлечения сосуда из корпуса. Расширены функциональные возможности устройства для приготовления калибровочных газопаровых смесей. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может найти применение при градуировке газоанализаторов.

Известно устройство для приготовления газопаровой калибровочной смеси веществ, содержащее сосуд для насыщения, заполненный частицами фторированного углерода, между слоями которого размещено исходное вещество, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода газопаровой смеси из сосуда, приспособление для нагрева сосуда и побудитель расхода газа (см. з-ку ЕВП 0500938 A1, G 01 T 30/04, 1992).

Недостатком известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности. Это обусловлено тем, что известное устройство позволяет изменять концентрацию исходного вещества в газе в очень узких пределах, так как изменение концентрации обеспечивается только изменением температуры сосуда для насыщения. Кроме того, круг исходных веществ, пригодных для приготовления газопаровой смеси, также весьма ограничен.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для приготовления газопаровой калибровочной смеси веществ, содержащее корпус, сосуд для насыщения газа парами вещества, установленный в корпусе, газовую линию для подвода газа в сосуд для насыщения, в которой установлен поглотитель мешающих механических примесей и примесей веществ, газовую линию для вывода газопаровой смеси из сосуда, приспособление для разбавления газопаровой смеси, установленное в газовой линии для вывода газопаровой смеси из сосуда для насыщения, газовую линию для подвода потока разбавляющего газа в приспособление для разбавления, в которой установлено постоянное пневмосопротивление, тройник, соединяющий газовую линию для подвода газа в сосуд для насыщения и газовую линию для подвода разбавляющего газа и определяющий степень разбавления газопаровой смеси в приспособлении для разбавления, и побудитель расхода газа (см. генераторы калибровочных концентраций паров в воздухе фирмы Cavkit Ltd (Англия), 1997).

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, являются его ограниченные возможности. Это обусловлено тем, что в известном устройстве газовая линия для подвода газа в сосуд и газовая линия для подвода разбавляющего газа объединены в тройник, который задает жесткое соотношение потоков в приспособлении для разбавления и определяет концентрации пара в газе на выходе устройства. Переход на новую концентрацию при данной температуре может осуществляться только ступенчато путем замены тройника с пневмосопротивлением, что требует остановки работы устройства, отсоединения газовых линий от тройника, замены тройника, герметичного присоединения к нему газовых линий и др. Все это существенно усложняет эксплуатацию устройства. Ограниченные функциональные возможности устройства обусловлены еще и тем, что в качестве исходных веществ для приготовления калибровочных газопаровых смесей в устройстве может быть использован очень ограниченный круг веществ, для которых известны точные значения упругости пара при различных рабочих температурах устройства, так как расчет концентрации пара в газе на выходе устройства осуществляется на основании этих данных и с учетом коэффициента деления газового потока в тройнике.

Недостатком известного устройства является также недостаточная точность задания концентрации калибровочной газопаровой смеси. Причина этого - отсутствие точных зависимостей давления насыщенного пара от температуры. Ход зависимости в интервале между известными величинами давления неизвестен и задается с помощью интерполяции.

Задача изобретения состояла в расширении функциональных возможностей устройства для приготовления калибровочных газопаровых смесей и повышении точности приготовления газопаровых смесей.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для приготовления газопаровой калибровочной смеси, содержащее корпус, сосуд для насыщения газа парами вещества, установленный в корпусе, газовую линию для подвода газа в сосуд для насыщения, в котором установлен поглотитель мешающих механических примесей и примесей веществ, газовую линию для вывода газопаровой смеси из сосуда, приспособление для разбавления газопаровой смеси, установленное в газовой линии для вывода газопаровой смеси из сосуда для насыщения, газовую линию для подвода потока разбавляющего газа в приспособление для разбавления и побудитель расхода газа, в котором согласно изобретению газовая линия для подвода потока разбавляющего газа в приспособление для разбавления газопаровой смеси выполнена отдельно от газовой линии для подвода газа в сосуд для насыщения, причем в устройство введены дополнительный поглотитель мешающих механических примесей и примесей веществ и регулятор расхода газа, установленные в газовой линии для подвода потока разбавляющего газа в приспособление для разбавления.

Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что сосуд для насыщения газа парами вещества выполнен в виде легкосъемного элемента с возможностью извлечения его из корпуса.

В предпочтительном варианте выполнения устройства сосуд для насыщения выполнен в виде цилиндрического стакана, установленного внутри корпуса на подвижной платформе, снабженной механизмом для ее возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении, причем в верхней части корпуса неподвижно установлена крышка для сосуда, снабженная кольцом из эластичного инертного материала, с которым плотно контактируют края сосуда при крайнем верхнем положении платформы, а в боковой стенке корпуса выполнено окно для извлечения сосуда из корпуса.

Другим отличием предлагаемого устройства является то, что крышка сосуда снабжена патрубками, соединенными с газовыми линиями для подвода газа и вывода газопаровой смеси.

В числе отличий следует отметить то, что платформа, на которой установлен сосуд для насыщения, снабжена термоэлектрическим преобразователем для задания поддержания заданной температуры сосуда.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения предлагаемого устройства расширяются функциональные возможности устройства, так как устройство позволяет плавно изменять концентрацию пара в газе на выходе устройства в широких пределах и использовать для приготовления газопаровой смеси широкий круг веществ. При этом расчет концентрации пара в газе осуществляется на основе периодического взвешивания сосуда, извлекаемого из корпуса, что повышает точность определения концентрации.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлены предлагаемое устройство в вертикальном разрезе и схема его газовых линий.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещен сосуд 2 для насыщения газа парами вещества. Сосуд 2 выполнен в виде цилиндрического стакана из инертного материала (нержавеющая сталь), частично заполненного жидким веществом 3, установленного на подвижной платформе 4, снабженной механизмом 5 для ее возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении. В верхней части корпуса 1 неподвижно установлена крышка 6 для сосуда 2, снабженная кольцом 7 из эластичного инертного материала, например силиконовой резины, служащим для герметичного уплотнения торцевой поверхности сосуда 2 при крайнем верхнем положении платформы 4. Крышка 6 снабжена также патрубками 8 и 9 для подвода и вывода газа из сосуда 2. Патрубок 8 соединен с газовой линией 10 для подвода воздуха, в которой установлен поглотитель 11 для улавливания мешающих механических примесей и примесей веществ из воздуха. Поглотитель 11 представляет собой трубку, заполненную частицами сорбента для поглощения влаги (силикагель) и примесей органических веществ (активированный уголь). На входе трубки поглотителя 11 размещена сетка для улавливания механических частиц, например пыли и дыма. Патрубок 9 соединен с газовой линией 12 для вывода газопаровой смеси из сосуда 2, которая соединена с одним из входов приспособления 13 для разбавления газопаровой смеси, другой вход которого соединен с газовой линией 14 для подвода разбавляющего воздуха. В качестве приспособления 13 для разбавления может быть использован тройник. В газовой линии 14 для подвода разбавляющего газа последовательно установлены поглотитель 15 мешающих механических примесей и примесей веществ и регулятор 16 расхода газа. Поглотитель 15 выполнен аналогично поглотителю 11. Газовая линия 14 для подвода потока разбавляющего газа в приспособление 13 для разбавления газопаровой смеси выполнена отдельно от газовой линии 10 для подвода газа в сосуд 2 для насыщения так, что газовый вход 17 газовой линии 14 не соединен с газовым входом 18 газовой линии 10. Выход приспособления 13 для разбавления газопаровой смеси соединен с градуируемым газоанализатором 19, выход которого соединен с побудителем 20 расхода газа. В качестве побудителя 20 расхода газа может быть использован насос диафрагменного типа, который обычно используется в градуируемом газоанализаторе 19.

В боковой стенке корпуса 1 выполнено окно 21 для извлечения сосуда 2 с целью его периодического взвешивания. Платформа 4, на которой устанавливается сосуд 2 для насыщения, снабжена термоэлектрическим преобразователем 22, установленным на нижней поверхности платформы 4 и предназначенным для поддержания заданной температуры сосуда 2. Механизм 5 для перемещения платформы 4 снабжен рукоятками 23 для придания ему вращательного движения, которое преобразуется в возвратно-поступательное перемещение платформы 4. На верхней горизонтальной поверхности платформы 4 выполнено круглое углубление по форме дна сосуда 2, предназначенное для центрирования сосуда 2 относительно оси цилиндрического корпуса 1 и уплотнительного кольца 7 в крышке 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Сосуд 2 частично заполняют жидким исходным веществом 3, например гексаном, и производят взвешивание на аналитических весах (на чертеже не показаны) с целью определения первоначального количества исходного жидкого вещества в сосуде 2. Затем сосуд 2 через окно 21 в корпусе 1 устанавливают на платформу 4 в круглое углубление и путем вращения механизма 5 с помощью рукояток 23 осуществляют подъем платформы 4 до крайнего верхнего положения, при котором торец поверхности сосуда 2 плотно контактирует с уплотнительным кольцом 7, осуществляя тем самым герметизацию внутреннего объема сосуда 2. Затем с помощью терморегулятора (на чертеже не показан) и термоэлектрического преобразователя 22 устанавливают заданную рабочую температуру в сосуде 2 и включают побудитель 20 расхода газа и градуируемый газоанализатор 19. Побудитель 20 расхода газа, создавая разряжение на выходе газоанализатора 19, начинает прокачку газовых потоков, поступающих в устройство через газовые входы 17 и 18 газовых линий 14 и 10 соответственно из окружающего воздуха. Газовый поток, поступающий по газовой линии 10, очищается от частиц механических примесей, а также примесей влаги и органических веществ, содержащихся в воздухе, в поглотителе 11 и через патрубок 8 поступает во внутренний объем сосуда 2, где он насыщается парами исходного вещества и через патрубок 9 по газовой линии 12 для вывода газопаровой смеси поступает в приспособление 13 для разбавления. На второй вход приспособления 13 для разбавления поступает по газовой линии 14 поток разбавляющего воздуха, засасываемый через газовый вход 17, который смешивается с потоком газопаровой смеси, поступающей по газовой линии 12, и разбавленный поток газопаровой смеси поступает в градуируемый газоанализатор 19. Газоанализатор 19 в процессе работы вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный концентрации пара вещества в газе на выходе приспособления 13 для разбавления. Концентрацию пара вещества в газе на выходе приспособления 13 для разбавления рассчитывают на основе данных об объемных скоростях потока газа в газовых линиях 10 и 14 и данных об изменении количества вещества в сосуде 2 за определенный промежуток времени. Измерение расхода газа в газовых линиях 10 и 14 осуществляется путем включения в них или подключения к их входу измерителей расхода газа, например ротаметра или пенного измерителя расхода газа (на чертеже не показаны). Измерение количества вещества, перешедшего в виде пара из сосуда 2 в поток газа, проходящий через сосуд 2 и выводимый из него по газовой линии 12, осуществляется путем периодического извлечения сосуда 2 из корпуса 1 и взвешивания его на аналитических весах (на чертеже не показаны). Извлечение сосуда 2 из корпуса 1 производится путем опускания платформы 4 до уровня, при котором сосуд 2 устанавливается напротив окна 21, и вынимания сосуда 2 через окно 21.

Переход на новое значение концентрации пара в разбавленном потоке газопаровой смеси, поступающем в газоанализатор 19, осуществляется путем плавной регулировки сопротивления газовому потоку в газовой линии 14 с помощью регулятора 16 расхода газа. Он может осуществляться также путем изменения температуры сосуда 2 с помощью термоэлектрического преобразователя 22.

Формула изобретения

1. Устройство для приготовления газопаровой смеси, содержащее корпус, сосуд для насыщения газа парами вещества, установленный в корпусе, газовую линию для подвода газа в сосуд для насыщения, в которой установлен поглотитель мешающих механических примесей и примесей веществ, газовую линию для вывода газопаровой смеси из сосуда, приспособление для разбавления газопаровой смеси, установленное в газовой линии для вывода газопаровой смеси из сосуда для насыщения, газовую линию для подвода потока разбавляющего газа в приспособление для разбавления и побудитель расхода газа, отличающееся тем, что газовая линия для подвода потока разбавляющего газа в приспособление для разбавления газопаровой смеси выполнена отдельно от газовой линии для подвода газа в сосуд для насыщения, причем в устройство введены дополнительный поглотитель мешающих механических примесей и примесей веществ и регулятор расхода газа, установленные в газовой линии для подвода потока разбавляющего газа в приспособление для разбавления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сосуд для насыщения газа парами вещества выполнен в виде легкосъемного элемента с возможностью извлечения его из корпуса без отсоединения газовых линий.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что сосуд для насыщения выполнен в виде цилиндрического стакана, установленного внутри корпуса на подвижной платформе, снабженной механизмом для ее возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении, причем в верхней части корпуса неподвижно установлена крышка для сосуда, снабженная кольцом из эластичного инертного материала, с которым плотно контактируют края сосуда при крайнем верхнем положении платформы, а в боковой стенке корпуса выполнено окно для извлечения сосуда из корпуса.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что крышка для сосуда снабжена патрубками, соединенными с газовыми линиями для подвода газа и вывода газопаровой смеси.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что платформа, на которой установлен сосуд для насыщения, снабжена термоэлектрическим преобразователем для поддержания заданной температуры сосуда.

РИСУНКИ

Рисунок 1