Устройство для определения скорости и количества выделяющихся газов

 

О П И С А Н И Е (л917089

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических реснубник

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l } Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0608SO (21) 2970 782/18-10 с присоедниениехт заявки J% (51)М. Кл.

G 01 P 5/00

)юсударетеанный камитет

СССР но данаи нзабретенкй н аткрытнй . (23) Приоритет (53) УДК532.574 (088. 8) Опубликовано 30.03.82 Бюллетень №12

Дата опубликования описания 300382 (72) Авторы изобретения

И.И.Иордасов и А. B.Òðoôèìoâ (71) заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ

И КОЛИЧЕСТВА ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ гдЗОВ

Изобретение относится к приборо" строению и может быть использовано для исследования процессов газовыделений в лабораторных и проиэводстпенных условиях.

Известно устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов, содержащее измерительную каме ру с поршнем, измерительный преобразователь, преобразователь давления. и регистратор (1 .

Недостатками известного устройства являются следующие факты: не" возможность получения линейного час" тотно-импульсного выходного сигнала вследствие ограниченности объема, недостаточная точность измерения .объема газовыделений при большом объеме камеры, ошибка в измерении скорости и объема гаэовыделе ;ий, обусловленная зависимостью количества газа, отданное потребителю от давления на выходе потребителя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения. скорости и объема выделяющихся газов,, содержащее золотниковый элемент, подключенный к измерительной .камере, преобразователь давления, выходы которого подключены к входам триггера с разделенными входами, подключенного к входам частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента (21.

Недостатком известного устройства является ошибка в измерении скорости и объема газовыделений, обусловленная зависимостью количества газа, отданное за один цикл потребителю от давления газовой среды на входе потребителя.

Цель изобретения - увеличение точности определения скорости и коли. чества выделяющихся газов.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь давления выполнен в виде двух пятимембранных пневЧ! 089 4 матических элементов сравнения, один из которых выполнен с двумя камерами обратной связи и снабжен двумя постоянными дросселями, и двух задатчиков давления. причем в первом элементе сравнения одна из входных камер подключена к линии сброса, а вторая — к выходу первого задатчика, а крайние камеры соединены с атмосферой и снабжены соплами, ко- 10 торые через постоянные дроссели связаны с источником давления питания, при этом междроссельные камеры, образованные постоянным дросселем и соплом, соединены с камерами 1$ отрицательной обратной связи, при этом одна из них соединена с положительной камерой второго элемента сравнения, другая — с отрицательной, вторая положительная камера этого же 20 элемента соединена с измерительной камерой, а вторая отрицательная ка.мера соединена с выходом второго задатчика, при этом выход второго элемента сравнения подключен к входамИ частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента.

На чертеже представлена схема предложенного устройства. 30

Устройство для определения скорости и количества выделяющихся газов включает канал 1 золотникового элемента 2, к которому присоединен ис= точник газовыделений (не показан) .

К каналу 3 подключена измерительная камера 4 и преобразователь 5 давления, выходной элемент 6 которого присоединен к частотомеру 7 и счетчику 8 импульсов, а также соединен с входом исполнительного механизма 9 золотникового элемента. Исполнительный механизм 9 механически связан е золотником 10. Канал 11 элемента 2 соединен с атмосферой или со сборной $ емкостью, а канал 12 золотника 10 связывает между собой каналы 1 и 3 или каналы 11 и 3.

Преобразователь 5 давления выполнен в виде двух пятимембранных пнев- $0 матических элементов 6 и 13 сравнения, двух задатчиков 14 и 15 давления и двух постоянных дросселей 16 и 17. Сопла С! и С, расположенные соответственно в камерах А„ и Е„ пя- $$ тимембранного элемента 13 сравнения, через постоянные дроссели 16 и 17 соединены с источником давления, Иеждроссельная камера, образованная соплом С, и дросселем 16, соединена с камерой Д„ а камера, образованная соплом С и дросселем 17, соединена с камерой Б„ отрицательной обратной связи, Устройство для определения скорости и количества выделяющихся газов работает следующим образом.

При отсутствии газовыделений золотниковый элемент 2 занимает положение, при котором канал 1 через канал 12 в золотнике 10 соединен с каналом 3. В измерительной камере 4 давление равно Р,„, установленное задатчиком 14. На выходе преобразователя 5 давления при этом будет сигнал нулевого уровня, так как Р с Р

45. устанавливаемый задатчиком 15. Этот сигнал воздействует на исполнительный механизм 9, который удерживает золотник 10 в положении, при котором соединяются каналы 1 и 3.

Газы от источника газовыделений

I поступают через канал 1 в камеру 4, вызывая рост давления в ней. Как только давление в камере 4 достигает значения P на выходе элемента 6 сравнения йоявляется единичный сигнал. Этот сигнал поступает на вход исполнительного механизма 9, который при этом перемещает золотник 10, соединяя канал 11 с каналом 3. Происходит разгрузка камеры 4 в атмосферу или в сборную емкость. Разгрузка камеры 4 до давления Р„„ происходит за время значительно меньшее, чем время ее наполнения.

На выходе преобразователя 5 после разгрузки .камеры 4 появляется нулевой сигнал P = О, под действием которого исполнительный механизм 9 перемещает золотник 10 так, чтобы канал 12 соединил каналы 1 и 3.

Вновь начинается процесс заполнения камеры 4 выделяющимися газами.

Количество газа Юо, которое выводится за один цикл из камеры 4, определяется по следующей формуле в, где Р величина давления, устанавливаемая задатчиком 15, 2 нм величина давления в канале

11, нм емкость камеры 4, м

917089 (1, если Р4 )/ Р1у (p если Р4 (Р„ (Pqs — Р д) V вт (3) (- Rq4)V

РТ

РБ1 3 Р14 Р,11 Д Р

Рд,= 0 (7) R — газовая постоянная, Дж .кr К

Т - абсолютная температура газа, К.

Если давление-Р в канале 11 (атмосфеса или сборная емкость) постоянно и равно давлению настройки задатчика 14, т.е. Рл1 — — Р„, то первая часть формулы (1) постоянна, поэто1О му количество газа, которое выводится за один цикл из камеры 4, будет постоянно и равно расчетному.

На выходах элемента 13 при Р„ =

Р 4 давление будет равно нулю. Эле15 мент 6 сравнения при этом будет иметь .выходное давление

Процессы заполнения и разгрузки измерительной камеры 4 чередуются.

0 скорости газовыделений И в устройстве судят по частоте 6 переключения элемента 6, которая измеряется частотомером 7 и связан со скоростью газовыделений зависимостью

Количество выделившихся газов определяется количеством импульсов

N, поступивших на счетчик 8, которое связано с количеством выделившихся газов 9 соотношением вида

Информация об измеряемых параметрах на выходе устройства представляб ется в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна скорости газовыделений, а кОличество импульсов пропорционально количеству выделившегося газа. 45

При изменении величины давления в линии сброса Р„ изменяется величина 9о, поэтому появляется ошибка в определении общего количества выделившегося газа.

Пусть давление в линии сброса Р, возрастает на некоторую величину

ДР, т.е. Р11 — P14= — ДР. Для того, чтобы величина б остал; сь прежней, происходит срабатывание элемента 6 и соединение каналов 11 и 3, чтобы разность P — Р осталась г режней.

15 11

Рассмотрим подо бнге оаб< ту преобРаЗОВатЕЛЯ 5 Даядбб «нЯ.

Работа элементов 6 и 13 основана на принципе пневматической силовой компенсации, при котором механические перемещения близки к нулю. В элементе 13 происходит сравнение давлений

Р1 с давлением Р 4, которые поступают в измерительные камеры Гг5 и В >

Под действием разности этих давлений перемещается регистрирующий орган, состоящий из пяти резинотканевых мембран, соединенных между собой жестким центром, торцы которых служат заслонками сопел С.1 С

При Р „ - Р 4 = ЬР для элемента 13 имеем

Б З (5)

А1 1. 44

Для элемента Ь имеем р (1, ecz 1 P4)z P<< + hP,(6) (О, если Р4 (Р g +6Р

Поэтому при возрастании давления

Р на величину ЬР давление, при котором происходит переключение золотника 10 на сброс давления из камеры

4, увеличивается на величину ЬР, т.е. разность давлений в формуле (1) остается прежней.

Рассмотрим второй случай, когда давление Р уменьшается на величину

ЬР, т е. Р4 — Р„ = 6P.

Тогда для элемента 13 можно записать

Для элемента 6 имеем

" ecru P4 7i P<5 gP (8)

6 0, если Р4 < Рю,- ДР

Поэтому при уменьшении давления

Р1 на величину ДР давление, при котором происходит переключение золотника 10 на сброс давления из камеры 4, уменьшается на величину ДР, т.е. разность давлений в формуле (1) остается прежней.

Предлагаемое устройство увеличивает точность определения скорости и количества выделяющихся газов, так как учитываются колебания давления на линии сброса газа, поэтому за каждый цикл в линию сброса поступает постоянное наперед заданное количество газа. Кроме того, для пневматических элементов используются в качестве входных давпений давления

917 измеряемой газовой среды без дополнительного преобразования.

Формула изобретения

Устройство для определения скорости и количества выделяющихся газов, содержащее золотниковый элемент, один вход которого подключен к линии 10 подвода газа, а другой - к линии сброса газа, выход подключен к измерительной камере и .преобразователю давления, выход которого соединен с входами частотомера, счетчика им- . 15 пульсов и исполнительного механизма золотникового элемента, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, преобразователь давления выполнен в виде двух пяти- го мембранных пневматических элементов сравнения, один из которых выполнен с двумя камерами обратной связи и снабжен двумя постоянными дросселями, и двух задатчиков давления, причем 25 в первом элементе сравнения одна из входных камер подключена к линии сброса, а вторая - к выходу первого задатчика, а крайние камеры соединены с.атмосферой и снабжены соплами, 30

089 8 которые через постоянные дроссели связаны с источником давления питаI . ния, при этом междроссельные камеры, образованные постоянным дросселем и соплом, соединены с камерами отрицательной обратной связи, при этом одна из них соединена с положительной камерой второго элемента сравнения, другая " с.отрицательной, вторая положительная камера этого же элемента соединена с измерительной камерой, а вторая отрицательная камера соединена с выходом второго задатчика, при этом выход второго элемента сравнения подключен к входам частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тютюник В.И. и Мордасов M.M.

Устройство для определения скорости и объема газовыделений. - Известия

ВУЗов СССР, сер. "Химия и химическая технология", М 5, т. 17, 1974, с. 785-787.

2. Авторское свидетельство СССР

618680, кл. G 01 P 5/00, t977 (прототип).

917089

Составитель Е.Сыс

Редактор Н.Гришанова Техред М. Тепер Корректор С.Шекмар т т

Заказ 1879/64. Тираж 883 Подписное

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