Способ дозирования паров жидкости и дозатор паров жидкости

ОП ИЕ ИЗОБРЕТ В титут точнои мехаирнов и М.С.Чежиньство СССР00, 1977.ОВАНИЯ ПАРОВР ПАРОВ ЖИДКОго спосо- азмещенамерой, вставку с ром, соеой камеба (там же ными в емкостью испаряем диня ющи рой,саба и устройстневцсокая точования, а также ость, что связано статками этого спо тся относительно адежность дозир я праизводительн Недо ва являю ность и н его низкаОСУДАРСТВЕННЫй КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬ ТВУ(57) Испольке для при зование: в измерительной техниготовления газовых смесей разИзобретение относится к измерительной технике, может использоваться для приготовления газовых смесей различного состава,В качестве прототипа выбираем способ дозирования паров жидкости путем ее испарения из предварительно пропитанного ею пористого вещества с контролем отмериваемцх доз пара путем периодического взвешивания пористого вещества с парообразующей жидкостью (а,с. СССР М 662808, 6 01 Р 13/00, 1977),У иство для реализации это ) содержит термостатс р нем смесительной к , содержащей пористую ой жидкостью, и капилля м емкость со смесительн личного состава. Сущность изобретения: осуществля ют бесконтактный оптический контроль за массовым расходом парообразующей жидкости в измеренном обьеме. Гаэ-носитель, проходя через смесительную камеру, захватывает пары жидкости, В процессе дозирования масса парообразующей жидкости, содержащейся в пористом веществе, изменяется, что приводит к изменению показателя преломления испарителя, выполненного в виде оптического элемента, с пористым веществом, выполненным оптически прозрачным, 2 с.п.ф-лы, 2 ил,необходимостью периодически вынимать взвешивать емкость с испаряемой жидкотью.Целью изобретения является повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что в качестве пористого вещества используют апти .эски прозрачный материал, а массу парообразующей жидкости до и после испарения определяют посредством измерения значений показателя преломления оптически прозрачного материала.Эта цель достигается тем, что в дозатор паров жидкости введены источник и примник оптического излучения, схема считывания сигнала и индикатор, испаритель выполнен в виде оптического элемента, пористое вещество выполнено оптически прозрачным, а испаритель оптически сопряжен с одной стороны с источником оптического излучения, а с другой стороны - с приемником оптического излучения, который подключен через схему считывания к индикаторуВ отличие от известных способа и устройства дозиравания паров, принятых в качестве прототипа, в заявляемом техническом решении контроль отмериваемых доз пара осуществляется непрерывно и бесконтактно, не требует разборки дозатора с нарушением термостатического режима дпя взвешивания емкости с жидкостью, что обуславливает повышение производительности процесса дазирования и обеспечивает точную и надежную фиксацию моментов отмеривания заданных доз пара,Известна использование свойства пористого оптически прозрачного элемента менять свой показатель преломления в зависимости пт концентрации паров жидкости в газовой среде, в которую помещают этот элемент, с целью обеспечения обратимости изменения фокусного расстояния управляемой оптической системы (а,с, СССР ЬЕ 1111124, кл, 6 02 В 3/14, 1982), Не известно использование свойства оптически прозрачного пористого элемента изменять свой коэффициент преломления в зависимости от изменения количества сконденсировавшейся в его порах жидкости для контроля массового расхода парообразуощей жидкости при дозиравании ее паров с целью повышения точности, надежности и и ро извадител ь ности этого и ро цесса.На фиг,1 показан вариант конструкции дазатора паров жидкости, рсалиэующего предлагаемый способ; на фиг,2 - схема прахакден(ия светового луча через пористое вещество с испаряемой жидкостью, изготовленное в форме призмы.Дозатор состоит(фиг,1) из термостата 1, в котором размещена смесительная камера 2, соединенная капилляром 3 с емкостью 4 с испаряемой кидкостыа, заполненной пористым оптическим прозрачным веществом 5, Капилляр 3 соединен со смесительной камерой 2 через управляемый клапан б, С пористым веществом 5 оптически сопряжены источник 7 и приемник 8 излучения, который через схему 9 считывания сигнала соединен с индикаторам 10,Дозатор работает следующим образом.Перед началам работы пористое вещество 5 в емкости 4 насыщают параабразующей жидкостью, закрывают клапан б и включают термастат 1, После выхода на заданный реким термостатирования открывают клапан б и пары жидкости по капилляру 3 начинают поступать в смеситепьную камеру 2. Газ-носитель, проходя через смесительную камеру 2, захватывает пары жидкости, В процессе дазирования масса 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пароабразующей жидкости, содержащейся в пористом веществе 5, уменьшается, что приводит к изменению показателя преломления системы пористое вещество 5 - кидкость, В результате этого изменяется угол отклонения светового луча, проходящего через пористое вещество 5 от источника 7. Это приводит к изменению выходного сигнала приемника 8 излучения, который преобразуется схемой 9 считывания сигнала и отображается на индикаторе 10, Смещение светового луча на приемнике 8 излучения на определенную, заранее известную величину свидетельствует о том, чта заданная доза паров отмерена. В этот момент закрывают клапан б и дозирование прекращается, Для отмеривания следующей дозы паров снова открывают клапан б и процесс идетдо тех пор, пока сигнал с приемника 8 излучения не засвидетельствует того, что следующая доза отмерена, В этот момент снова закрывают клапан б,Пористое веьцество 5 может быть изготовлено из монодисперсного пористого стекла с размером пор порядка 0,04 мкм, что в 10 - 20 раз меньше длины волны видимого излучения. Пористое стекло получают по известной технологии выщелачивания натрийбор-силикатной основы с образованием матрицы с суммарным объемом пор около 25-30 о (а.с. СССР М 1111124, кл, 6 02 В 3/14, 1982), Коэффициент преломления пустой матрицы (без жидкости) п 1:1,35, а полностью заполненной, например бензолом, п 1:1,48, Емкость 4 должна быть прозрачна по крайней мере в точках входа и выхода из нее светового луча, Она может быть изготовлена из стекла. На фиг,2 представлен хад луча в пористом веществе 5, имеющем форму призмы и помещенном в призматический прозрачный корпус 4, Если внешние стенки емкости 4 параллельны боковым поверхностям призмы из пористого вещества 5 и толщина их одинакова с обеих сторон призмы, то ни коэффициент преломления материала емкости 4, ни толщина стрелок не влияют на угол р отклонения луча, который определяется простым выражениемр= 1+ г 4 - а;где- угол падения луча на призму;г 4 - угол преломления выходящего из призмы луча;О угол при вершине призмы.Угол г 4 можноапредел 2 итьиз выражения зп г 4 = зп а, и - зп 1,- соз а зп ,(где д - текущее значение показателя преломления пористого вещества 5,При малых изменениях показателя преломления Л и = и-по можно упростить этосоотношение, ограничившись линейнымчленом разложения в ряд Тейлораз 1 и га = зи 1 ф К Л ииоз 1 и О,-т- у ио - з 1 и 1Таким образом можно записатьр = 1; -а+агс з 1 и зи 1+ КЛи)Смещение луча по поверхности приемника 8 излучения, находящегося на расстоянии а от емкости 4 определяется поформуле Л = 19 Лр,гдеЬр=у - р, =агс эи (з 1 и 1+ КЛи) - И,Таким образом, величина смещения луча по поверхности луча приемника 8 излучения однозначно связана с изменением показателя преломления пористого вещества 5. Зная общий объем пор вещества 5, нетрудно найти зависимости между массой жидкости в нем и величиной показателя преломления.В качестве источника 7 излучения можно использовать лампу или светодиод с фокусирующей системой либо полупроводниковый лазер, а в качестве приемника 8 излучения - ПЗС линейку, например типа ФПЗС 1 Л.Схема 9 считывания сигнала с приемника 8 излучения выбирается в зависимости от типа приемника 8. В качестве индикатора 10 может использоваться какой-либо стрелочный или цифровой электроиэмерительный прибор, согласованный со схемой 9,Обьем пористого вещества 5 может быть сформирован не только в виде призмы, но и в другой форме, например линзы.В этом случае будет меняться фокусное расстояние оптической системы и в качестве приемника 8 излучения нужно будет использовать датчик фокусировки. Таким образом, применение бесконтактного оптического метода контроля эа массовым расходом парообразующейжидкости придозировании паров позволяетупростить процесс работы с реализующими5 этот способ дозаторами, повысить их производительность, обеспечив при этом точноеи надежное отмеривание заданных доз, атакже позволяет осуществить полную автоматизацию процесса доэирования.10 Формула изобретения1. Способ дозирования паров жидкости,при котором осуществляют насыщение пористого вещества измеренной массой парообразующей жидкости, испарение ее в15 измеренный объем рабочей среды, измерение остатка парообразующей жидкости иобработку результатов измерений, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияточности, в качестве пористого вещества ис 20 пользуют оптически прозрачный материал,а массу парообразующей жидкости до и после испарения определяют посредством измерения значений показателя преломленияоптически прозрачного материала.25 2. Дозатор паров жидкости, содержащий термостат, размещенные в нем смесительную камеру, соединенную черезкапилляр с испарителем, заполненным пористым веществом, причем капилляр со сто 30 роны смесительной камеры выполнен сзапорным устройством, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности, в неговведены источник и приемник оптическогоизлучениясхема считывания сигнала и ин 85 дикатор, испаритель выполнен в виде оптического элемента, пористое веществовыполнено оптически прозрачным, а испаритель оптически сопряжен с одной стороны с источникам оптического излучения, а с40 другой стороны - с приемником оптическогоизлучения, который подключен через схемусчитывания к индикатору,1774181 г l о ,оставитель Т. Ивановхред М.Моргентал Редактор С. Кулакова Те Корректор Н, Буча митета по сква, Жроизводственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина,Заказ 3920 Ти ВНИИПИ Государственного 113035, Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СРаушская наб 4/5