Устройство для определения микроконцентраций горючих газов

 

7I2746 r r ,(Ъ

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.78 (21) 2694052/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.80. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.80 (51) М. Кл.-

G 01N 25/32

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543.274 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Щербань, Н. И. Фурман, Н. С. Белоголовнн, П. М. Скрынник, И. А. Каличко и А. С. Бурдейный

Институт технической теплофизики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МИКРОКОНЦЕНТРАЦИЙ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано при контроле загазованности производственных помещений биологически вредными горючими парами и газами.

При контроле предельно допустимых концентраций горючих газов в производственной атмосфере угольных шахт, калийных рудников и других предприятий, где существует опасность образования га- 10 зовоздушных смесей, применяется термохимический датчик, включенный в плечо мостовой схемы (1). Это устройство просто в эксплуатации, дешево при изготовлении и с успехом применяется 15 при определении таких горючих газов, как метан, пропан, у которых предельно допустимая концентрация составляет 300 мг/м .

Однако для определения микроконцентраций токсичных горючих газов, таких как 20

СО, а также паров различных лакокрасочных растворителей это устройство непригодно, так как точность измерения их в лучшем случае +-0,1 об. %.

Основной причиной высокой погрсшно- 25 сти этих устройств является большая разность температур катализатора термопреобразовательного элемента (т. п. э) и окружающей его газовоздушной смеси. На разогрев т. п. э при этом тратится значи- 30 тельная электрическая мощность, что приводит к перегреву платиновой спирали, включенной в измерительный мост и являющийся нагревателем т. п. э и одновременно его термометром сопротивления. В результате перегрева спираль постепенно распыляется, ее сопротивление со временем растет, что приводит к медленному дрейфу нуля датчика. Кроме того, дрейф нуля датчика обусловлен изменением физических параметров анализируемой смеси (скорость, давление, температура, теплопроводность и теплоемкость) . Изменение параметров смеси влияет на теплоотдачу с поверхности и т. п.э. Причем это влияние тем сильнее, чем больше разность температур смеси п т. п. э. При этом наличие компенсационного т. п. э. не гарантирует полной компенсации вознш(ающего быстрого дрейфа нуля датч!!ка, так как параметры активного и компенсационного т. и. э. не полностью идентичны.

Наиболее близким ио технической сущности и пзобретснгпо является устройство для опредс.!ения микроконцентрац!ш горючих г зов, содержащее камеру с помещенными в ней термопреобразовательными элементами, нагреватель камеры с регулятором нагрева, измерительный мост и индикатор (2).

712746

Зо

Однако в этом устройстве даже при жесткой стабилизации температуры анализируемой смеси температура чувствительного элемента (т. п. э.) будет изменяться при изменении давления, теплопроводности, теплоемкости и других параметров газовой смеси, от которых зависит теплоотдача с поверхности катализатора, Целью изобретения является повышение точности определения микроконцентраций горючих газов путем стабилизации теплоотдачи с поверхности компенсационного элемента.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения микроконцентраций горючих газов, содержащее камеру с помещенными в ней термопреобразовательными элементами, нагреватель камеры с регулятором нагрева, измерительный мост и индикатор, снабжено компенсационным мостом, одной ветвью которого является ветвь измерительного моста с компенсационным чувствительным элементом, а диагональ подключена к регулятору нагрева.

Введение в измерительную схему компенсационного моста позволяет учесть ме шающие факторы и стабилизировать теплоотдачу с поверхности компенсационного элемента путем автоматического регулирования температуры камеры по сигналуразбаланса указанного моста.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения концентраций горючих газов содержит камеру 1 с помещенными в ней элементами: компенсационным 2 и активным 3. Компенсационный элемент 2 в сочетании с резисторами 4 — 6 образует компенсационный мост с ветвями

4 — 5, 6 — 2, к диагонали которого через операционный усилитель 7, резистор 8 и тиристор 9 подключен нагреватель 10. Активный элемент 3 в сочетании с резистором 11 и ветвью 2 — 6 образуют измерительный мост, к диагонали которого через масштабирующий усилитель 12 подключен индикатор 13.

Устройство для определения микроконцентраций горючих газов работает следующим образом.

После включения устройства начинается нагрев элементов 2 и 3. В начальный момент разбаланс моста 4 — 5, 6 — 2, усиленный операционным усилителем 7, отпирает тиристор 9 и включает нагреватель 10, который работает до тех пор, пока не наступит баланс моста, после чего тиристор запирается и включает нагреватель, регулируя таким образом нагрев камеры 1. Схема постоянно поддерживает баланс моста, при котором температура и электрическое сопротивление компенсационного элемента

2 постоянны, а при этом и теплоотдача с его поверхности в окружающую среду камеры также будет постоянна.

При сбалансированном состоянии моста

4 — 5, 6 — 2 начинают измерение. Разбаланс измерительного моста 6 — 2, 3 — 11, вызванный окислением горючего газа на активном элементе 3 и снимаемый с диагонали, поступает на масштабный усилитель 12 и далее на индикатор 13, отградуированный в процентах содержания горючего газа в газовой смеси.

Таким образом, включение и выключение нагревателя в зависимости от баланса компенсационного моста позволяет поддерживать теплоотдачу с поверхности компенсационного элемента постоянной, что обеспечивает повышение точности при определении микроконцентраций горючих газов до

0,001 об. % против 0,1% об. прототипа.

Устройство позволяет измерять микроконцентрации токсичных горючих газов с высокой точностью и заменяет применяемые в настоящее время для этой цели приборы, прп этом оно значительно дешевле.

Формула изобретения

Устройство для определения микроконцентраций горючих газов, содержащее камеру с помещенными в ней термопреобразовательными элементами, нагреватель камеры с регулятором нагрева, измерительный мост и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения микроконцентраций горючих газов, оно снабжено компенсационным мостом, одной ветвью которого является ветвь измерительного моста с ком пенса ционным чувствительным элементом, а диагональ подключена к регулятору нагрева.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2071504, кл. G 01Х

27/00, опублик. 1974.

2. Патент США № 3476517, кл. 23 — 255, опублик. 1969 (прототип) .

712746

Составитель Л. Преображенская

Техред А. Камышникова

Корректор P. Беркович

Редактор Н. Коляда

Типография, пр. Сапунова, г

Заказ 2663/8 Изд. М 101 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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