Устройство для приготовления многокомпонентных газовых смесей



Устройство для приготовления многокомпонентных газовых смесей

 


Владельцы патента RU 2446005:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к устройствам для приготовления многокомпонентных газовых смесей и может использоваться при градуировке и поверке газоанализаторов и газовых сенсоров в аналитическом приборостроении. Устройство содержит баллоны с редукторами, содержащими газ-разбавитель и эталонные газы, вентили, камеру смесительную, вакуумметр смесительной камеры, манометр смесительной камеры, форвакуумный насос. Между баллоном, содержащим газ-разбавитель, и смесительной камерой введена камера компенсационная с входным и выходным вентилями и дифференциальный манометр, одним входом соединенный с камерой компенсационной, а другим - с камерой смесительной. После каждого ввода эталонного газа в камеру смесительную в камеру компенсационную подается газ-разбавитель до тех пор, пока давления между камерами компенсационной и смесительной не уравняются. При дозировании очередного газа ориентируются на парциальное давление этого газа в готовой смеси, определяемое по показаниям дифференциального манометра. Технический результат состоит в повышении точности приготовления многокомпонентных газовых смесей. 1 ил.

 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к устройствам для приготовления многокомпонентных газовых смесей, используемых при градуировке и поверке газоанализаторов и сенсоров.

Известен динамический способ приготовления многокомпонентных газовых смесей, путем смешивания в потоке определяемого при анализе газа и газа-разбавителя. Газы поступают из баллонов под давлением в камеру смешения, их процентный состав контролируют и регулируют с помощью расходомеров или подобных им устройств. Из камеры смешения газовая смесь заданного состава непрерывным потоком поступает для использования.

Примером динамической установки приготовления многокомпонентных газовых смесей может служить динамическая установка «МИКРОГАЗ-Ф», предназначенная для приготовления газовых и парогазовых смесей с заданным содержанием компонентов (http://www.prom-bez.ru/pdf/remgsf.pdf). Конструктивно установка состоит из корпуса, в котором размещаются блок питания, микропроцессорный блок управления, термостаты, каналы формирования потока газа, элементы коммутации газовых линий, вспомогательные элементы и устройства. В канал формирования потока газа входят редуктор, измеритель и регулятор расхода газа.

Принцип действия установки основан на смешении потоков дозируемого компонента и газа-разбавителя. Поток газа-разбавителя измеряется и регулируется с помощью регулятора расхода газа. Поток дозируемого компонента, в зависимости от вида канала установки, задается или с помощью помещенного в термостат источника микропотоков газов и паров (ИМП) известной производительности, или регулируемым потоком исходной поверочной газовой смеси (ПГС) известного состава.

Недостатками данной динамической установки приготовления газовых смесей являются большой расход газа и низкая точность.

Известно устройство приготовления газовых смесей гравиметрическим методом, который основан на дозировании в баллон исходных газов, измерении массы каждого дозированного компонента и расчете значения молярной доли целевого компонента, исходя из данных о массе, молярной массе и количественном составе исходного чистого газа (ГОСТ Р ИСО 6142-2008. Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Гравиметрический метод. - М.: Стандартинформ. - 2009).

Измерение масс производится путем взвешивания баллона до и после дозирования компонента газовой смеси. Масса компонента не зависит от температуры и давления и является функцией чистоты исходного газа, достоверности и точности его анализа и взвешивания.

Недостатками устройства на основе гравиметрического метода приготовления газовых смесей являются малая производительность и высокая стоимость.

В качестве прототипа выбрано устройство, используемое для приготовления и аттестации газовых смесей манометрическим способом (Хамракулов Т.К., Самсонов Р.О., Мельник А.В. Приготовление и аттестация газовых смесей водорода, метана и оксида углерода - «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», 2006, №12, Том 72. С.22-23).

Газовые смеси готовят с помощью смесительной установки повышенного давления, состоящей из стального баллона с воздухом, баллонов с чистыми газами, манометров, вентилей, баллона для газовой смеси, вакуумного насоса, вакуумметра и медных трубок.

Компоненты газовой смеси дозируют в баллон последовательно. Дозировку соответствующего газа проводят под давлением, превышающим давление в баллоне со смесью, во избежание утечки компонентов из смеси. После дозировки каждого компонента измеряют давление смеси. Содержание каждого компонента в газовой смеси Xi рассчитывают по формуле:

где Pi - парциальное давление i-го компонента,

Р - давление газовой смеси в баллоне в конце приготовления, кПа.

В свою очередь парциальное давление определяется через начальное pнi (до дозирования) и конечное pкi (после дозирования газа) значения давления газовой смеси в баллоне.

Недостатком данного устройства является невысокая точность.

Максимальная величина относительной среднеквадратичной погрешности измерения разности двух давлений δ является функцией начального (до дозирования i-го газа) и конечного (после дозирования i-го газа) значений давления:

где δ - среднеквадратичная погрешность манометра.

Поведение погрешности проще анализировать, если представить выражение (2) в нормированном виде:

Для минимизации ошибки необходимо минимизировать отношение pнi/pкi, а это нереализуемо в данном устройстве, поскольку величины этих давлений определяются давлением газовой смеси в баллоне.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности приготовления многокомпонентных газовых смесей, снижение стоимости и повышение скорости приготовления.

Повышение точности измерения содержания газов в смеси обеспечивается за счет использования камеры компенсационной с входным и выходным вентилями, соединенной с камерой смесительной и баллоном с газом-разбавителем трубками, и дифференциального манометра, одним входом соединенного с камерой компенсационной, а другим - с камерой смесительной.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой представлена схема устройства для приготовления многокомпонентных газовых смесей.

Устройство для приготовления многокомпонентных газовых смесей состоит из баллона 1 с редуктором, содержащего газ-разбавитель, баллонов 2 с редукторами, содержащих эталонные газы, при этом все они соединены с камерой смесительной 7 трубками, на которых установлены вентили 3; манометра 8 камеры смесительной 7; вакуумметра 9 камеры смесительной; форвакуумного насоса 13, соединенного трубкой через вентиль 12 с камерой смесительной 7. Между баллоном 1 с редуктором, содержащим газ-разбавитель, и камерой смесительной 7 введена камера компенсационная 4 с вентилем 3 на входе и вентилем 6 на выходе, и дифференциальный манометр 5, одним входом соединенный с камерой компенсационной 4, а другим - с камерой смесительной 7. Смесительная камера 7 имеет штуцеры 10 для подключения испытуемых газовых сенсоров или газоанализатора и сообщается с атмосферой через трубку с вентилем 11. Неиспользуемые штуцеры закрываются заглушками.

Принцип получения газовых смесей с нужной концентрацией компонентов состоит в следующем. В исходном состоянии вентили 3, 11 закрыты, а вентили 6, 12 открыты. Из камеры компенсационной 4 и камеры смесительной 7 откачивается воздух с помощью форвакуумного насоса 13, величина вакуума в камере смесительной 7 контролируется с помощью вакуумметра 9 смесительной камеры. После этого вентили 6, 12 закрываются. Затем из баллона 2, с требуемым эталонным газом, открытием соответствующего вентиля 3 смесительная камера 7 наполняется до расчетной величины давления. Это давление измеряется дифференциальным манометром 5 и представляет собой парциальное давление добавленного эталонного газа, так как начальные давления в камере смесительной 7 и камере компенсационной 4 были одинаковыми. После этого из баллона 1 с редуктором, содержащего газ-разбавитель, в камеру компенсационную 4 подается газ-разбавитель до тех пор, пока давления в камере смесительной 7 и камере компенсационной 4 не уравняются по показаниям дифференциального манометра 5. Затем дозируется следующий газ, в соответствии с заданным его парциальным давлением в готовой смеси и так далее, до создания смеси нужного состава. При давлении готовой смеси в камере смесительной 7, превышающем атмосферное давление, производится выпуск газа до давления, незначительно превышающего атмосферное, путем открытия вентиля 11, во избежание поступления газа из окружающей среды в камеру смесительную 7.

Повышение точности обеспечивается тем, что каждый раз при дозировании очередного газа, начальное значение разности давлений, измеряемое дифференциальным манометром, устанавливается равным нулю. Конечное давление при дозировании газа соответствует при этом парциальному давлению газа в камере смесительной в готовой смеси. Этим достигается минимально возможная ошибка измерения парциального давления, равная абсолютной погрешности дифференциального манометра.

Повышение скорости приготовления достигается возможностью контроля величины парциального давления во время дозирования смеси, в отличие от процедуры взвешивания баллона при гравиметрическом методе, при котором совмещение дозирования и взвешивания проблематично.

Снижение стоимости установки достигается минимизацией количества измерительных манометров. При любом количестве исходных газов в смеси нужен всего один дифференциальный манометр, причем регулирование поступающих в смесительную камеру газов осуществляется по показанию этого дифференциального манометра.

Снижение стоимости приготовляемой смеси газов достигается экономным расходованием исходных газов из баллонов, поскольку установка является статической.

Устройство для приготовления многокомпонентных газовых смесей, состоящее из баллонов с редукторами, содержащих газ-разбавитель и эталонные газы, вентилей, размещенных на трубках, соединяющих баллоны с редукторами с камерой смесительной, камеры смесительной, вакуумметра камеры смесительной, манометра камеры смесительной, форвакуумного насоса, соединенного с камерой смесительной трубкой с вентилем, отличающееся тем, что между баллоном с редуктором, содержащим газ-разбавитель, и камерой смесительной введена камера компенсационная с вентилями на входе и выходе и дифференциальный манометр, одним входом соединенный с камерой компенсационной, а другим - с камерой смесительной.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для дозирования сыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к устройствам для перемешивания мелкодисперсных металлических порошков с жидкими веществами до пастообразного состояния и подачи пасты в трубчатый электрод-инструмент и может использоваться при электроэрозионном упрочнении деталей.

Смеситель // 2424048
Изобретение относится к устройствам порционного приготовления сыпучих материалов и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве и комбикормовой промышленности.

Изобретение относится к дозировочно-смесительному устройству для жидких продуктов и предназначено для дозирования, смешивания и гомогенизации любых жидких продуктов, вне зависимости от их свойств и применения.

Изобретение относится к приготовлению дисперсионной краски из нескольких водных компонентов. .

Изобретение относится к устройству подающего механизма для введения химических веществ в поток воды. .

Изобретение относится к способу микродозирования наноструктурных материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности химической, производства строительных материалов и др

Изобретение относится к устройству инжектирования нити пастообразного материала, состоящего из нескольких компонентов, в промежуток между двумя стеклянными панелями (33, 34) теплоизоляционного стеклопакета

Изобретение относится к области приготовления и дозирования растворов реагентов и может использоваться в реагентном хозяйстве систем водоочистки и водоподготовки, а также в химической и пищевой отраслях

Изобретение относится к приготовлению густого красителя и может быть использовано для получения краски различных оттенков. Изобретение также относится к программному продукту для осуществления процесса приготовления краски. Устройство содержит поршневой насос, содержащий раздаточный канал, в который поступает густой краситель в количестве на единицу длины хода при перемещении поршня в направлении первого конца цилиндра, которое существенно отличается от количества густого красителя при перемещении поршня в направлении второго конца цилиндра. Устройство дополнительно содержит клапан, присоединенный к раздаточному каналу. Клапан имеет раздаточный канал, присоединенный к первому выпускному каналу клапана, для передачи густого красителя в банку, и обходной подающий канал, присоединенный ко второму выпускному каналу клапана, для передачи густого красителя, минуя банку для краски, которой придается оттенок. Технический результат состоит в обеспечении возможности точно выдавать небольшие количества красителя и быстро выдавать большие количества красителя. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к производству объектов с градиентом состава и может применяться во многих областях техники. Устройство (1) для осаждения смеси порошков содержит некоторое количество резервуаров (R1, R2), предназначенных для вмещения разных порошков (A1, A2), смеситель (30) порошков, размещенный под резервуарами и содержащий смесительный элемент (32), смонтированный с возможностью вращения, некоторое количество распределительных средств (4, 6) для порошка, взаимодействующих с резервуарами. Каждое средство предназначено регулировать массовый расход порошка, поступающего из резервуара к смесителю. Устройство содержит коллектор (56) для порошкообразной смеси, расположенный под смесителем, и распределительное устройство (60) порошкообразной смеси, расположенное под коллектором. Технический результат состоит в повышении однородности смесей порошков. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Смеситель компонентов дизельного смесевого топлива, содержащий закрепленную внутри нижней части бака наружную трубу с входным каналом в днище, внутреннюю трубу с радиальными отверстиями и выходным каналом, коническую воронку с цилиндрическим патрубком, имеющим радиальные отверстия, которая кинематически соединена через вилку со штоком, отличающийся тем, что привод штока вилки осуществляется от линейного (или шагового) электродвигателя, электрически соединенного с электронным блоком управления и датчиками нагрузочного и скоростного режимов дизеля, внутренняя полость конической воронки сообщена с полостью бака минерального компонента, входной канал в днище наружной трубы сообщен с магистралью подачи растительного компонента. Технический результат заключается в автоматическом регулировании процентного соотношения минерального и растительного компонентов дизельного смесевого топлива в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системе питания двигателя внутреннего сгорания. Смеситель компонентов биоминерального топлива размещен в топливном баке автотранспортного средства и содержит наружную трубу 1, сообщенную с магистралью подачи биологического компонента, внутреннюю трубу 4 с подвижной конической воронкой 7, внутренняя полость 17 которой сообщена с полостью топливного бака с минеральным компонентом. Воронка 7 посредством вилки 10 соединена со штоком 11, нагруженным возвратной пружиной 15 и размещенным внутри соленоида 12, электрическая цепь которого через выключатель 13 подключена к источнику постоянного тока 14. Дополнительно в цепь между соленоидом 12 и выключателем 13 электрически подключен контактный температурный датчик 16, установленный в системе охлаждения двигателя автотранспортного средства. Пуск и прогрев холодного двигателя осуществляется на минеральном компоненте. При достижении температуры охлаждающей жидкости 60±2°С контакты датчика 16 сомкнутся, шток 11 соленоида 12 переместит коническую воронку 7, которая за счет совпадения отверстий 5 и 9 внутренней трубы 4 и воронки 7 обеспечит подачу биологического компонента к минеральному. Двигатель автотранспортного средства начинает работать на биоминеральном топливе. После останова и охлаждения двигателя контакты температурного датчика 16 разомкнутся, цепь соленоида 12 обесточится и воронка 7 под действием пружины 11 вернется в исходное положение, при котором двигатель автотранспортного средства начинает работать на минеральном компоненте. Технический результат: смешивание компонентов биоминерального топлива осуществляется в автоматическом режиме без участия водителя автотранспортного средства. 1 ил.

Изобретение относится к области дозирования смешиваемых компонентов и может быть использовано, например, для дозированной выдачи монтажных пен. Сущность: в устройстве предусмотрены, по меньшей мере, один входной клапан (1) и одно выпускное отверстие (2) с сквозным каналом (3) для находящегося под давлением первого компонента, а также одно дополнительное выпускное отверстие (7) для второго компонента. Детектор (4) количества протекающего по сквозному каналу (3) первого компонента и дозатор (6) для второго компонента установлены так, что дозирование второго компонента происходит в зависимости от измеренного количества первого компонента. Технический результат: обеспечение возможности использования вещества, оставшегося в баллоне после смешивания компонентов, а также возможности регулирования соотношения смешиваемых компонентов. 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройствам регулирования расхода компонентов с использованием линейного насоса. Заявлена распределительная установка с переменным и фиксированным соотношением выдаваемых компонентов. Каждый насос приводится в действие электродвигателем постоянного тока, обеспечивающим вращение шестеренного насоса, погруженного в гидравлический блок питания. С выхода указанного гидравлического блока подается питание на гидравлический линейный двигатель, направление работы которого регулируется двумя выходными реверсивными клапанами. Гидравлический линейный двигатель приводит в действие один или два насоса для перекачки материалов, которые механически прикреплены к гидравлическому насосу. Регулирование давления и/или расхода на выходах насосов для перекачки материалов выполняется путем изменения выходного крутящего момента электродвигателя постоянного тока с использованием выполненного на заказ блока управления двигателем (БУД). БУД использует измерения датчика линейного положения и преобразователя давления, установленного на выходе насоса для перекачки материалов, в качестве основных регулируемых технологических параметров (или обратных связей между датчиками и управляющим устройством) для регулирования насоса. Данная установка при регулировании производительности насоса не зависит от дорогостоящих расходомеров. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к дозирующим устройствам сыпучих материалов. Питатель-дозатор сыпучих материалов позволяет осуществлять подачу сыпучих материалов в рабочую зону с наименьшим износом шнекового и подшипникового узлов за счет съемной антифрикционной вставки, защищающей корпус от воздействия материала, винтовой канавки, расположенной в зоне трения вала, и уплотнителя с навивкой, направленной в сторону, аналогичную направлению навивки шнека, благодаря которой материал отводится от подшипника в сторону шнекового узла. Изобретение позволяет регулировать подачу материала в рабочую зону, а также повысить ресурс подшипникового и шнекового узлов. 1 ил.
Наверх