Газовый хроматограф

 

(72) Авторы изобретения

В. П. Делямуре, Ф, К. Клименко, Н. П. Кост ко, В. Г. Морозов, В. Я. Сивченко; С. А. Сирота

С, М, Солодников1 М. А, Стариков А, А. Хрймов и С. Л. Троско .. / :с

Днепропетровский отдел Всесоюзного научно-исслйзовательского института горноспасательного дела (71) Заявитель (54) ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к газоаналнэаторам, и может быть использовано для хроматографического анализа состава многокомпонентных газовых смесей.

Известны газовые хроматографы, содержащие хроматографическую разделительную колонну, детектор и электрическую схему (1J.

Недостатком известных хроматографов является большое время выхода на режим, значительный вес, габариты и энергопотребление. Эти хроматографы не портативны и предназначены для работы в лабораторных условиях.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является портативный газовый хроматограф, содержащий линию газа-носителя с емкостью высокого давления (внешний баллон на 0,5 м ) с

Ъ подключенным к ней регулятором и - измерителем давления, хроматографическую, колонку и детектор, линию подготовки пробы и калиброванный обьем (дозу), соединенные многопознционным краномпереключателем, регистрирующую схему „ с измерительным мостом, измерительным прибором и согласующим устройством,состоящим иэ переключателя и набора резисторов, ко входу которого подключен измерительный мост, à K выходу — измерительный прибор, таймер, показывающий время анализа, а также блок электропитания j2), /

Недостатками указанного хроматогра- фа являются неудобства в эксплуатации из-аа использования градуировочных графиков, отсутствие автономного источника газа-носителя, большой вес и габариты прибора с баллоном для газа-носителя.

Дня анализа необходим значительный обьем пробы (200мл), забор которой осуществляется внешним пробоотбсрным устройством. В приборе не предусмотрена дегазация исследуемых веществ. Кроме

l того, в и эвестном хроматогрвфе отсутст вует устройство защиты . измерительного (прибора от перегрузок, возникающих при

824041 4 коммутации газового тракта. Из-за отсу"". ствия устройства, постоянно контролирующего напряжение питания, в известном хроматографе возможны значительные погрешности в измерениях при снижении напряжения источника питания.

Цель изобретения — повышение надежности, удобств работы и уменьшение габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном хроматографе емкость высокого давления расположена внутри карпуса хроматографа, между емкостью и .регулятором давления выполнено заправочное устройство, линия подготовки пробы содержит насос с расположенной на его входе ловушкой, а на выходе- индикатором расхода, пневматический кран-переключатель снабжен предохранительным устройством измерительного. прибора, при .этом последний отградуирован в величинах концентрации компонентов газовой смеси, к выходу усилителя подключено пороговое устройство со световой и звуковой сигнализацией превышения фиксированных уровней концентрации, таймер снабжен цифровым индикатором, подключенным к его выходу, а к блоку электропитания, через нормально разомкнутую контактную группу пневмопреобразователя, соединенного с выходом регулятора давления, подключено устройство контроля питания с сигнализатором значения напряжения питания.

Устройство контроля питания вы олнено в виде последовательно соединенных порогового устройства и мультивибратора, в цепь которого включен сигнализатор.

Йегазирующее устройство выполнено в виде.фильтра, заполненного паглотителем. . В качестве поглотителя использован, например, силикагель.

На чертеже представлена принципиальная схема газового хроматографа.

Хроматограф имеет линию газа-носитеl ля с емкостью 1 высокого давления и подключенные к ней регулятор 2 давления и манометр 3.

Между емкостью 1 и регулятором 2

-давления выполнено заправочное устройство 4, установленное на корпусе прибора и содержащее обратный клапан. На выходе регулятора 2 давления установлень( манометр 5 низкого давления и пневмоэлектропреобразователь 6. Хроматографическая колонка 7 подключена к камерам детектора 8, на выходе которого расположен регулируемый дроссель 9. Линия подготовки пробы содержит ловушку 10, 50

55 происходит разделение газовой смеси на отдельные компоненты, .которые поочередно поступают в рабочую камеру детектора

8 и регистрируются измерительным прибором 18, отградуированным в величинах концентрации компонентов газовой смеси.

При воздействии каждого из компонентов айализируемой смеси, разделенной в хроматографическом блоке прибора, сопротивустановленную на входе насоса 11 и индикатор 12 расхода.

Линия газа-носителя, калиброванный объем (доза) 13 и линия подготовки пробы соединены двухпозиционным пневматическим краном-переключателем 14, который снабжен указателями 15 и 16 положения и режимов работы и предохра-:: . нительным устройством 17 измерительно10 го прибора 18.

Регистрирующая схема содержит измерительный мост, образованный чувстви- тельными элементами 19, установленными в ячейках детектора 8 и пассивными резисторами 20, Одна из диагоналей моста подключена через нормально разомкнутую контактную группу пневмоэлектропреобразователя 6 к блоку 21 питания, а щзугая — на вход усилителя 22, в цепь обратной связи которого включены переключатель 23 согласующего устройства и резисторы 24. На выходе усилителя 22 . установлены. переключатель 25 диапазонов с добавочными резисторами 26 и измерительный прибор 18.

К выходу усилителя 22 подключено пороговое устройство 27 со свеговым 28 и звуковым 29 сигнализатором превышения фиксированных уровней .концентрации.

Устройство 30 контроля питания с зо сигнализатором 31 содержит последовательно соединенные пороговое устройство

32 и мультивибратор 33. Таймер 34 подключен к цифровому индикатору 35.

Принцип работы хроматографа основан на хроматографическом разделении компонентов анализируемой газовой смеси в.

Хроматографической колонке с последующим детектированием.

При этом время удерживания является

40 показателем характерным для каждого компонента.

Емкость 1 высокого давления заполняется газом-носителем через заправочное устройство 4. Йалее газ-носитель из ем4> кости 1 через регулятор 2 под давлением, измеряемым манометрами 3 и 5, поступает на кран-переключатель 14, где в положении крана "Анализ" вымывает из до- зы 13 пробу на колонку 7. На колонке 7

8 2404 ление чувствительного элемента 19 детектора 8 изменяется, что приводит к появлению напряжения в измерительной диагонали моста. Выходной сигнал моста усиливается усилителем 22, на выходе которого подключен измерительный прибор 18.

В хроматографе может быть использоВаН как стрелочный измерительный прибор так и аналого-цифровой измерительный преобразователь. Коэффициент усиления 30 усилителя 22 ступенчато изменяется с помощью переключателя 23 и резисторов

24 в цепи обратной связи усилителя 22.

С помощью переключателя 23 и резисторов 24 осуществляется нормирование вы- % ходного сигнала усилителя 22, Переключателем 25 диапазона и добавочным резистором 26 изменяется уровень выходного сигнала в 10 раэ.

В положении крана-переключателя 14 щ

"Набор осуществляется набор исследуемой газовой смеси в дозу 13. Для этого штуцер "набор пробы соединяется с емкостью, в которой находится исследуемая смесь газов. С помощью насоса 11 эта 2s смесь прокачивается через дозу 13, О нормальной работе этого тракта судят

tto показанию индикатора 12 расхода„Для защиты насоса 11 и для предотвращения попадания исследуемой смеси в окружаю- Зф щую среду, перед насосом 11 установлена ловушка 10, представляющая собой, фильтр, заполненный поглотителем. В качестве поглотителя могут использоваться силикагель, активированный уголь, молекулярные сита и др.

К выходу усилителя 22 подключено по" роговое устройство 27, представляющее собой триггер Шмидта, ко входу,второго подключены устройства световой 23 и звуковой 29 сигнализации превышения фиксированных уровней концентрации.

Параллельно манометру 5 установлен пневмоэлектропреобразователь 6, контакты которого замыкаются при подаче дав45 ления в его рабочую камеру. Через эти контакты осуществляется подача напряже. ния с блока 21 питания, на измерительный мост. Таким образом обеспечиваегса защита чувствительных элементов 19 детектора 8. роме того, одновременно подается напряжение на вход устройства 30 контроля питания, выполненного в виде последовательно соединенных порогового устройства 32 и мульгивибратара 33.

Сигналиэатор 3l, в качестве которого используется светодиод, горит при номинальном напряжении питания, При снижении напряжения питания срабатывает пороговое

1 6 устройство 32 и запускает мультияибрагор 33. Сигнализагор 31, включенный в его цепь, начинаег мигать, скгнализируя о снижении напряжения питания ниже нормы.

Положение крана-переключателя- 14 контролируется по указателям 16 режимов работы, расположенных на лицевой панели хроматографа. Кран-переключатель 14 снабжен предохранительным устройством

17 измерительного прибора 18, которое отключает измерительный прибор 18 при переключении крана 14 в режим "Набор, Одновременно с переключением кранапереключагеля 14 в положение Анализ запускается таймер 34 по цифровому индикатору 35 которого определяют время выхода компонентов газовой смеси.

Емкость высокого давления, встроенная в корпус прибора и; автономный источник питания позволяют испольэовать прибор, например, в полевых условиях.

Наличие заправочного устройства обеспечивает быструю заправку встроенной емкости высокого давления без разборки коммуникаций газовой схемы и демонтажа емкости или подключение к внешнему ксточнику давления.

Указатели режимов работы, таймер и измерительный прибор позволяют наиболее оперативно получить целевую информацию о концентрации ключевых компонентов газовой смеси непосредственно в величинах их концентрации, что упрощает работу опера-. тора.

Сигнализация о понижении напряжения питания ниже допустимого уровня, индикация расхода при наборе пробы уменьшают опасность

"промахов" в работе оператора. Сигнали,зация о превышении, фиксированных уровней концентрации измеряемых компонентов дает дополнительную оперативную информацию, что полезно особенно в быстроменяющейся обстановке промышленной аварии при измерении конценграции гохсичных и агрессивных газовых проб. Пре дохраните ъное устройство детектора гарантирует операгсда or ошибки, которая может привести к неисправности прибора, а предохранительное устройство измерительного прибора обеспечивает защиту последнего or перегрузок, связанных с переключениями газовых потоков, что имеет большое значение при высокой чувствительности электрической схемы прибора, r.е. прк иэмеренкж мккроконцентрации компонентов газовой смеси.

Ловушка позволяет обезопасить работу оператора прк наборе пробы, особенно ди7 8240 станционном, когда требуе1 ся многократная продувка дозы и внешних пробоотборных трубопроводов для обеспечения досто верхности пробы, значительнъпи объемом анализируемой газовой смеси, содержащей токсичные и агрессивные компоненты. Она

1 же предохраняет насос от воздействия аг рессивных газов.

Г"

Время выхода хроматографа на режим не более 3-5 мин. Объем дозы 10 мл, о расход газа-носителя 35-50 мл-мин. диапазон измерения СО,Н СН, от 0 до 10 -10 .

Газовая схема питается от встроенного баллона емкостью 0,2 л. Время непре- >s рывной работы прибора без дозаправки гаэа-носителя 10 ч. Электрическая схема питается от батарей аккумуляторов, обеспечивающих непрерывную работу хроматографа s течение, 8 ч. Габаритные разме- 2й ры прибора 280 х 110 х 260 мм.

Формула изобретения

2$

1. Газовый хроматограф, содержащий линию газа-носителя с емкостью высокого давления с подключенным к ней регулятором и измерителем давления, хроматографическую колонну и детектор, линию подготовки пробы и калиброванный объем (дозу), соединенные многопоэиционным пневматическим краном-переключателем, таймер, регистрирующую схему с измерительным мостом, измерительным прибором

35 и согласующим устройством, состоящим иэ переключателя и набора резисторов ко входу которого подключен измерительный мост, а к выходу — измерительный прибор, а также блок электропитания, о т л и—

41 8 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, удобств работы и уменьшения габаритов, емкость высокого

Ф давления расположена внутри корпуса хроматографа, между емкостью и регулятором давления выполнено заправочное устройство, линия подготовки пробы содержит насос с расположенной на его входе лоI вушкой, а на выходе — индикатором расхода,.пневматический кран-переключатель снабжен предохранительным устройством ,измерительного прибора, при этом последний отградуирован в величинах концентрации компонентов газовой смеси,, к выходу усилителя подключено пороговое устройство со световой и звуковой сигнализацией превышения фиксированных уровней концентрации, таймер снабжен цифровым ин-, дикатором, подключенным к его выходу, а к блоку электропитания, через нормально . разомкнутую контактную группу пневмоэлектропреобразователя, соединенного с выходом регулятора давления, подключено устройство контроля питания с сигналиэатором значения напряжения питания.

2. Хроматограф по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что устройстьо контроля питания выполнено в виде последовательно соединенных порогового устройства и мультивибратора, в цепь которого включен сигнализатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы дпя газовой хроматографии.

М., "Машиностроение", 1973, с. 10-13.

2. Накаяма Кацукико, Сако Мицутоси, Море Хидзо. Разработка портативного газового хроматографа. Нихон Гасу Кекайси, 1971, № 8, п. 11-17 (прототип).

Составитель И. Клещнина

Редактор А..Шишкина Техред С.Мигунова Карректор Н. Швыдкаи . Заказ 2098/63 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного «омигета СССР

t по делам иэобретений и откръпий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи иаб., д. 4/S

Филиал ЛПП Патент, г. Ужгсрол, ул. Проектная, 4