Установка для приготовления газовыхсмесей
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз. Советск ив Социалистическик Республик (53)M. Кл,(6) ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17. 12. 79 (2) ) 2854005/18-25 G 01 N 1/28 с присоединением заявки И Государстееииый комитет (23) Приоритет ао делам изобретений и открытий (53) УДК66.073. . 7 (088. 8) Опубликовано30.06.81. Бюллетень J4 24 Дата опубликования описания 30.06 .81 А. Н. Щербань, Н. С..Белоголовин и В. В. атоафв;:, :: 1 /., 1 иф,Фф, .,, Е институт технической теплофизики Ан Украйн)еойСЯСГ " / (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Изобретение относится к конструк циям устройств для приготовления газовых смесей, конкретнее к дина- . мическим газосмесительным установкам и может быть использовано в приборостроении для проверки и калибровки газоанализаторов. Известны динамические газосмесительные установки, основанные на смешивании струй газов, расход которых 10 измеряется и контролируется, состоящие из двух линий подготовки и подачи газов и смесительной камеры ),1). Недостатки этих установок состоят 15 в высокой погрешности (2 отн. Ж ) и трудоемкости оослуживания, а именнд в необходимости градуировки по каждому из газов, выполнении отсчетов расходов по градуировочным кривым сопел и, как результат, дополнительных расчетах концентраций н др. Наиболее близкой по технической Сущности к предлагаемой является динамическая установка цля прнготовле2 ния газовых смесей, содержащая смесительную герметичную камеру, снабженную газоподводящими трубками для подачи газа-загрязнителя и газа- разбавителя и выпускной патрубок для вывода приготовленной газовой смеси. Установка позволяет снизить погрешность до 0,25 отн.1 sa счет применения в линиях подачи газов дорого,стоящих измерителей — преобразователей расхода 21. Однако и эта погрешность высока для того, чтобы использовать данную установку для поверки газоанализа-торов классов точности 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5. Цель изобретения - повышение точности приготовления газовой смеси с заданным соотношением компонентов. Поставленная цель достигается тем,,что в установке для приготовления газовых смесей, содержащей смесительную герметичную камеру, снабженную газоподводящими трубками для подачи 3 8424 газа-загрязнителя и газа-разбавителя ! и выпускной патрубок для вывода приготовленной газовой смеси, количество газоподводящих трубок равно максимально заданной кратности раэбавле5 ния, смесительная камера выполнена в виде цилиндрической вертикальной емкости, снабженной краном-дозатором, разделяющим ее на нижнюю полость и верхйюю полость, внутри которой коаксиально установлена перегородка, образующая внутренюю, снабженную патрубком сброса, и наружную кольцевую, соединенную с выпускным патрубком, полости, причем эти полости частично заполнены жидкостью и сообщаются с нижней через отверстие, выполненное в центре подвижной пробки крана-дозатора, снабженного четным числом каналов, соединенных с одной стороны 20 с нижней полостью, а с другой — пооче редно с газоподводящими трубками и с кольцевой полостью, причем средняя часть каналов выполнена в виде дозирующих объемов к пробке крана-дозатора, на газоподводящих трубках и патрубке сброса установлены стабилизаторы давления, а на выходном патрубке — регулятор расхода с высокой точностью. 30 Высокая точность обуславливается тем, что различия в объемах камер не сказываются на .точности задания концентрации (при полном обороте пробки крана-дозатора), поскольку каждая ка- З мера является поочередно дозатором газа-разбавителя и.газа-загрязнителя. На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, разрез общий вид на фиг,2Э 40 то же, вид сверху; на фиг. 3. — pasрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 — разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6 — разрез Г-I на фиг 3; на фиг. 7 — разрез Д-Д на фиг. 3. Установка содержит герметичную смесительную камеру 1, выполненную в виде цилиндрической вертикальной емкости 2. с герметичной крышкой 3. В S0 крышку герметично вмонтированы n+k впускных патрубков 4, расположенных по окружности, к которым подсоединены.n+k линий 5 подачи газов (rasa-загрязнители и газа-разбавителя1, выSS пускной патрубок 6 и патрубок 7 сброса .для выпуска некалиброванной газовой смеси. Емкость 2 заполнена жидкостью например соленой водой, в которую 62 4 помещены соосно верхнее 8 и нижнее 9 кольцаи между ними пробка 10 с дозирующими объемами 11. Верхнее кольцо 8 имеет чередующиеся и расположенные по окружности n+k впускных 12 и выпускных !3 отверстий. Впускные отверстия 12 подсоединяются к впускным патрубкам 4 посредством газоподводящих трубок 14. Нижнее кольцо 9 имеет два (и+1)отверстия 15. Конструктивный узел, образованный пробкой 10 верхним 8 и.нижним 9 кольцами является краном-дозатором, широко использующимся в хроматографах для поддержания заданного расхода анали=Фруемой газовой смеси. Внутри емкости 2 соосно с ней между крышкой 3 и верхним кольцом 8 расположена цилиндрическая перегородка 16, имеющая отверстия 17 в нижней части и разделяющая емкость 2 на сообщающиеся между собой кольцевую полость 18 и внутреннюю полость 19 некалиброванной смеси. Количество газоподводящих трубок равно максимально заданной кратности разбавления. Приготовленная смесь выводится через выпускной патрубок, установленный в верхней части полости 19, подсоединенный к полости !8. Крандозатор разделяет емкость 2 на две полости:нижнюю и верхнюю. Для сообщения полостей между собой в кранедозаторе предусмотрено отверстие в центре пробки 10, которая также снабжена четным числом каналов, соединенных с одной стороны с нижней полостью, а с другой — поочередно с газоподводящими трубками 14 для подачи газов из линий 5 и с полостью 18. Дозируют щие объемы 11 установлены в средней части каналов пробки 10. На газоподво-. дящих трубках и патрубке сброса установлены стабилизаторы давления, а на выпускном патрубке — регулятор расхода. Установка работает следующим образом. В исходном положении (фиг. 4) дози» рующие объемы ll пробки 10, впускные отверстия 12 и выпускные 13 верхнего кольца 8, отверстия 15 нижнего кольца 9 и сборная полость 18 заполе иены жидкостью, а полость 19 некалиброванной смеси заполнена выше уровня верхнего края отверстий 17 перегородки 16. Остальной объем полости 19 заполнен газом-разбавителем с избыточным давлением Р, удержива42462 6. рация калиброванной смеси газов регулируется изменением числа к линии подачи газа,по которым газ-загряэннтель поступает в доэирующие объемы 11 По остальным линиям поступает гаэ-разбавитель. Минимальная ступень регулирования концентрации в устройстве зависит от общего числа (0+k) газоподводящих 10 (впускных) трубок 14 и равна С1 = — 100 К h+k Установка для приготовления газовых смесей, содержащая смесительную repS$ метичную камеру, снабженную газоподводящими трубками для подачи газа-загрязнителя и газа-разбавителя, и выпускной патрубок для вывода приготовленной газовой смеси, о т л и ч а. 5 . 8 ющим столб жидкости. Дозирующие объемы 11 находятся под выпускными отверстиями 13. При включении привода проб ка 10 начинает вращаться вокруг своей вертикальной оси. Одновременно по линиям 5 подачи газов через впускные, патрубки 4 по трубкам 14 подают газразбавитель и газ-загрязнитель под избыточным давлением (Р =Р1 + ЬР )" При вращении пробки 10 объемы 11 совмещаются с впускнымн отверстиями 12 верхнего кольца 8 и отверстиями 15 нижнего кольца 9 на время Ф, достаточное для заполнения газовыми компонентами объемов 11. Избыток газов 1$ при этом отправляется через отверстия 15 в полость 19 некапиброванной смеси (фиг. 1 и 5). При дальнейшем вращении пробки 10, дозирующие камеры уходят из-под впуск- 20 ных отверстий 12 и ограничиваются глухими участками верхнего и нижнего колец (фиг. 6) . Впускные отверстия перекрываются глухими участками пробки 10 раньше, чем отверстия 15, имеющие больший диаметр, поэтому давление газа в объемах ll уравнивается давлением окружающей жидкости и не за-. висит от давления газа в трубках 14. Далее объемы ll совмещаются с выпускными отверстиями 13 верхнего кольца 8.и соосными им отверстиями 15 нижнего кольца 9 (фиг. 7). При этом жидкость через отверстия 15 поступает в объемы 11 и вытесняет из них дозы газов через выпускные отверстия 13 в полость 18. Дозирующие объемы заполняются жидкостью. При дальнейшем вращении пробки 10 процесс повторяется в выше описанной последовательности. В результате работы устройства в сборной камере скапливается калиброванная смесь газов, с концентрацией газа-загрязнителя. где и — число трубок 14, подключенных к линиям 5 подачи газаразбавителя; k — - число впускных трубок подЭ ° Я ключенных к линиям подачи газа-загрязнителя. При этом уровень жидкости в полости 18 понижается, а в полости 19 некалиброванной смеси повышается. Некалиброванная смесь отправляется через выхлопной патрубок 7. Отбор калиброванной смеси производят через выпускной патрубок 6 (фиг. 2). КонцентЧисло линий подачи газов целесообразно выбирать кратным 10 для удоб ства задания объемной концентрации калиброванной смеси в.десятичной фор.— ме исчисления. Для получения калибровочных смесей с малыми концентрациями, например 1 об.X соединяют. последовательно две вышеописанные установки, подавая при этом калиброванную смесь, полученную в первой установке, концентрация которой кратна 10 об.X по одной линии второй установки, а по остальным девяти ее линиям — гаэ-разбавитель. При Ь последовательно соединенных установках минимальная ступень регулирования составляет Ь. С ДСЬ, и= ь " 100 об . Преимуществами предлагаемой установки по сравнению с известной является более высокая точность приготовления газовых смесей и удобство задания требуемой концентрации за счет. изменения(например с помощью газового переключателя ) соотношения между число газоподводящих трубок 14, впускающих в доэирующие объемы ll газ-загрязнитель и газ-разбавитель. При этом не требуется никаких промежуточных преобразований или измерений„ в связи с чем отпадает необходимость в дорогостоящих прецизионных приборах для измерения, например, расхода и давления смешиваемых газов. Формула изобретения 7 8424 ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности приготовления газовой смеси с заданным соотношением компо-! нентов, количество газоподводящих трубок равно максимально заданной крат5 ности разбавления, смесительная камера выполнена в виде цилиндрической вертикальной емкости, снабженной краном-дозатором, разделяющим ее на нижнюю полость и верхнюю полость, внут- ц> ри которой коаксиальио установлена перегородка, образующая внутренюю снабженную патрубком сброса, и наружную кольцевую, соединенную с выпускным патрубком,полости, причем эти полос- 15 ти частично заполнены жидкостью и сообщаются с нижней через отверстие, выполнен-, ное в центре подвижной пробки кранадозатора, снабженного четным числом 62: 8 )каналов, соединенных с одной стороны с нижней полостью, а с другой — поочередно с газоподводящими трубками с кольцевой полостью, причем средняя часть каналов выполнена в.виде дозирующих объемов в пробке крана-дозатора на газоподводящих трубках и патрубке сброса установлены стабилизаторы давления, а-на выходном патрубкерегулятор расхода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США У 3948281, кл. 222-425, 1978. 2. Установка для приготовления газовых смесей Каскад-1. -Тезисы докII я ладов Республиканской научно-техни-. ческой конференции. Ужгород, 1978, с. 28-32 (прототип). 842462 ®АЗ В-В О /2 Ю Ю Составитель Н. Преображенская Редактор Т.Мермелштайн Техред H.Àñòàëoø Корректор О.Билак Заказ 5053 42 Тираж 907 Подцисно е ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5 Филиал ППП Патент,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
