Оптический газоанализатор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 746262 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 10.04.78,(21) 2603081f18-25 (5! )М. Кл, с присоединением заявки Ж

G 01 N 21/58

Гасударственный комитет (23 ) П риоритет—

Опубликовано 07.07 80 Бюллетень М 25

Дата опубликования описания 07.07.80 ао йелаи нэабретеннй н атнрытнй (5З) УДК 54З.27. (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. И. Бакланов, С. В. Кочергин, Э. А, Миронов, В. А. Попов и А, В; Робинов

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им Г. М. Кржижановского (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области технической физики, в частности к аналитическому приборостроению, и может быть использовано при разработке оптических анализаторов, устройств, в которых необходимо использование высокоэффективных средств излучений.

Известен широкий класс оптических газоанализаторов (от фотокалориметрических до интерфирометрических). Как правило, каждый оптический анализатор содержит источник излучения. о

В одном случае источник излучения служит для подачи излучения к рабочей камере, в другом— источником излучения является сама рабочая анализируемая смесь, которая прй возбуждении атомов в молекулах рабочей смеси светится (31, Однако недостатком таких анализаторов является то, что каждый иэ них может использоваться для ограниченного числа анализируемых компонентов, так как эти анализаторы предназначены для проведения анализа только какимлибо одним методом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является оптический газоаналиэатор, содержащий рабочую камеру со штуце2 рами ввода и вывода газовой смеси и устройство для возбуждения этой смеси и устройство для восприятия излучения (2) .

Однако это устройство не дает воэможности производить высокоточный анализ для широкого класса соединений, так как мощность имиульса, получаемого при разряде, недостаточна для возбуждения ряда газов, а тем более для получения излучения, которое могло бы использоваться для спектрального анализа радикалов, получающихся при разложении анализируемых компонентов, или для получения импульсной энергии, используемой для образования в воспринимающем элементе когерентного излучения.

Целью: изобретения является расширение функциональных возможностей газоанализатора и повышение точности определения компонентов смеси.

Эта цель достигается тем, что устройство для возбуждения газовой смеси выполнено в виде детонационной камеры сгорания с диффузором, рабочая камера выполнена в виде установленного по оси этого диффузора кромками к камере сгорания стакана, штуцер вывода газовой

3 74626 сМеси установлен у кромки стакана, а штуцер

-ввода — у выполненного йз прозрачного материала дна, за которым расположено устройство для восприятия излучения.

На чертеже схематично показан оптический газоанализатор. Детонационная камера 1 сгорания, являющаяся устройством для возбуждения газовой смеси, снабжена коллекторами 2 и 3 со ответственно подачи топлива и окислителя. Детонационная камера 1 снабжена охлаждающей рубашкой 4, а коллекторы 2 и 3 — радиаторами охлаждения 5. За преддетонационным участком камеры, на расстоянии L от устройства 6 поджига горючей смеси детонационная камера снабжена диффузором 7. Внутри этого диффузора установлена рабочая камера 8, выполненная в виде установленного по оси диффузора 7 стакана, кромки которого направлены к камере 1 сгорания. Дно 9 стайайа вьщолнеЖ йз йрозрачного материала, например кварца. У дна стака20 на расположен штуцер 10 ввода рабочей газовой смеси. У кромки стакана на расстоянии 6 от дна расположен штуцер 11 вывода газовой смеси. 3а дном 9 стакана установлено устройство 12 для" восприятия"нэпу ения, которое выполнено в виде стандартных блоков в зависимости от целевого назначения устройства в целом. Это может быть воспринимающая излучение часть фотометра и спектрометра, либо активный элемент при необходимости получения

1 когерейтного источника излучения.

Устройство работает следующим образом.

По коллекторам 2 и 3 подается топливо

2 4 окислителя происходит за счет того, что после перехода дефлаграционного режима в детонационный и возникновения энергетического импульса, ретонационная волна, распространяясь в направлении к коллекторам 2 и 3, повышает давление в камере 1. Это давление превышает величину давления в коллекторах, прекращая тем самым доступ в камеру топлива и окисли-< теля, Продукты сгорания частично заполняют коллекторы 2 и 3, где интенсивно охлаждаются до температуры ниже температуры воспламенения горючей смеси, После истечения продуктов сгорания и, падения давления в камере 1 потоки топлива и окислителя вытесняют охлажденные продукты в эту камеру, где они образуют пробку, предохраняющую от воспламенения новую порцию горючей смеси. Энергетический импульс, возникающий в рабочей камере,8, возбуждает находящуюся в ней газовую смесь, и излучение от нагретой смеси проходят через прбзрачное дно 9 стакана к устройству 12 для восприятия излучения. В случае использования эмиссионного метода анализа. излучение светя. щейся смеси газов разлагается в спектр, например, с помощью призмы для дифракционной решетки, при этом выделяются соответствующие монохроматические составляющие излучения.

При других методах анализа устройство 12 может быть камерой для анаЬ лизируе мой смеси или выполнено в виде активного элемента для получения когерентного излучения. и окислитель, которые образуют горючую смесь.

Заполнение ведется до диффузора. Затем смесь поджигается устройством 6, например свечой.

Фронт- горения ускоряется, аккумулируя впереди себя ударные волны, которые; догоняя друг друга, фокусируются в конце преддетонационного участка L. В этом месте происходит уси" ление у11арных волн и" возникает детонационная волна. Давление в момент возникновения детонации повышается в 400 — 700 раз. Детонационная волна, возникающая в камере 1 и имеющая скорость распространения 3 ° 10з м/сек, переходит в камере 8 в сильную ударную волну, которая, распространяясь по камере 8> и, отражаясь от дна 9 вызывает мощные ударные волны.

Температура в камере 8 поднимается до 200—

2400 К. Расход газовой смеси, подаваемый в камеру 8 через штуцер 10, подбирается таким, чтобы продукты сгорания из камеры 1 не пойадали в штуцер 1 1 вывода, а выходйли через промежуток между стаканом 8 и диффузором 7.

При этом они обогревают камеру 8, что способствует повышению в ней температуры. После истечения из диффузора продуктов сгорания камера 1 вновь заполняется топливом и окислителем. Прерывание потока топлива и

Использование предлагаемого газоанализатора позволяет проводить с высокой точностью практически все виды оптического анализа, генерировать импульсы энергии, необходимые для получения когерентного излучения, так как в данном газоанализаторе возможно за счет создания высоких температур в исследуемой смеси повысить число возбужденных атомов, что увеличивает интенсивность излучения.

Формула изобретения

Оптический газоанализатор, содержащий рабочую камеру со штуцерами ввода и вывода газовой смеси, устройство для возбуждения этой смеси и устройство для восприятия излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, устройство для возбуждения газовой смеси выполнено в виде детонационной камеры сгорания, с диффузором, рабочая камера выполнена в виде установленного по оси диффузора стакана с кромками, обращенными к камере сгорания, штуцер вывода газовой смеси установлен у кромки

746262

Составитель С. Соколова

Техред А. @еланская

Корректор Н. Стец

Редактор Л. Курасова

Подписное

Заказ 3930/30 Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

„"

Филиал ППП Патент ", r Ужгород, ул. Проектная, 4 стакана, а штуцер ввода — у выполненного из прозрачного материала дна стакана, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Павленко В. А. Газоанализаторы. М. J1., 1965, с, 22 — 123, 2. Тхоржевский В. П. Автоматический анализ химического состава газов, М., 1969, с, 135 — 136 (прототип).