Газоанализатор

ОПИСАНИЕ б 41330ИЗОЬРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Ресвублик(1)М К с присоединением звявк Гвеударетаеннвб канет СССР аа делам изобретений и еткрмтийДата опубликования описания 10.01 М. Ф. Бродский, А, М. Дробиз, И, П. Корженко и Я, С, Пог К, Зюзнн,евски й зобретения 71) Заявите 4 ГАЗОА ТО дока программиров есивера и индикатор ня, вакуум-насоса, результатов иэмереГазоанализатор относится к средствам аналитического контроля для определения ультрамикроконцентраций газов в воздухе. В частности, он может быть применен для анализа ультрамикроконцентрацнй аминов.В основе действия гаэоаналнэатора лежит принцип фотоэлектрической регистряции ядер конденсации, получаемых в результате физико-химического преврашения контролируемого компонента и укрупняемых при адиабатическом расширении увлажненной пробы. тоУровень избирательной чувствительности газоаиалиэатора; например, о аммиаку составляет 10 7 - 10 5 мг/л.Известны газоанализаторы, основанные на фотоэлектрической регистрации ядер конденсации, предназначенные для анализа газов в воздухе 1.Известный газоанализатор состоит из оптической кюветы с фотоэлектрическим преобразователем, узла реагента, увлажнителя и фильтра очистки и осушки воздуха, соеди ненных газовым каналом, входного и выходного управляемых клапанов, соединенных газовыми каналами с оптической кюветой,ния.Ближайшим техническим решением к изобретению является гаэоаналиэатор, который содержит оптическую кювету с фотоэлектрическим преобразователем, клапан предельного расхода, увлажнитель и узел реагента, соединенные газовым каналом, входной и выходной управляемые клапаны, соединенные газовым каналом с оптической кюветой и индикатор результатов измерений 12.Однако избирательная чувствительность известного газоаналиэатора ограничена избирательностью фильтра воздушной очистки к мелкоднсперсным частицам пыли. Так, для обеспечения избирательной чувствительности на уровнях 1 О- 10 мг/л фильтр очистки воздуха должен избирательно эадер. живать частицы пыли диаметром 1 О 1 О 5 см, не сорбируя при этом контролируемых газов, что нн практически, ни теорети. чески недостижимо.Цель предлагаемого изобретения - повышение избирательной чувствительностигаэоаналнзатора при определении ультрамикроконцентраций газа в воздухе, содержащем мелкодисперсную пыль.Она достигается тем, что газоаналнзаторснабжен блоками синхронизации н дополнительными оптической кюветой с фотоэлект.рическим преобразователем, клапаном предельного расхода и увлажнителем, соединенными газовым каналом, причем оптичес-.кие кюветы соединены между собой двумягазовыми каналами, один из которых подключен к входному, а другой - к выходномууправляемым клапанам, при этом входнойи выходной клапаны соединены через концевые выключатели с блоком синхронизации.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого гаэоанализатора; на фиг. 2цикл его работы,Гаэоаиализатор содержит источники 1 и2 света, оптическую кювету 3 с фотоэлектрическим преобразователем,4, клапан 5 предельного расхода, увлажнитель 6, узел 7реагента, оптическую кювету 8 с фотоэлект-рическим преобразователем 9, клапан 10предельного расхода, увлажнитель 11, входной управляемый клапан 12 с концевымвыключателем 13, выходнсл управляемыйклапан 14 с концевым выключателем 15,фильтр 16 осушки воздуха, ресивер 17, редуктор 18, вакуум-насос 19, блок 20 синхронизации, блок 21 сравнения, блок 22 программирования и индикатор 23 результатов измерения,36На фиг. 2 изображены графики; А -график работы выходного управляемого кладана 14, В - график работы входного управляемого клапана 12, С - график работыклапанов 5 и 10 предельного расхода, 0 -график сигналов, формируемых фотоэлектрическими преобразователями 4 и 9. Горизонтальные оси графиков - оси времени т.На графиках: а - в - интервал времениоткрытого состояния выходного управляемо.го клапана 14; с - д - интервал времени 4 ооткрытого состояния входного управляемогоклапана 12; е - а - интервал времениоткрытого состояния клапанов 5 и 1 О предельного расхода; а - с - интервал времени формирования переднего фронта импульса; с - в - интервал времени формирова 45ния заднего фронта импульса,Газоанализатор работает циклически,Цикл состоит из следующих этапов; иапуска новой пробы, расширения пробы, промывки кювета сухим воздухом и уравнения давления в кюветах с давлением окружающей среды.Смена этапов обеспечивается открытием и закрытием управляемых клапанов 12 и 4, по команде блока 22 программирования. и клапанов 5 и 10 предельного расхода, в последовательности, определяемой циклом работы гаэоанализатора (см. фиг. 2).Напуск новой пробы анализируемого воздуха в оптические кюветы 3 и 8 производится в интервал времени д - а (см. фиг. 2) при закрытых управляемых клапанах 2 и 14, под влиянием небольшого разрежения, передаваемого в оптические кюветы 3 и 8 через редуктор 18 из ресивера 17 и создаваемого с помощью вакуум-насоса 19, Проба анализируемого воздуха поступает в оптические кюветы 3 и 8 соответственно по двум параллельным цепям, первой - узел 7 реагента, увлажнитель 6, клапан 5 предельного расхода и оптическая кювета 3 н второй - увлажнитель 11, клапан 10 предельного расхода и оптическая кювета 8. В узле 7 реагента происходит физико-химическая реакция между контролируемым компонентом пробы и паром реагента, в результате которой контролируемый компонент конвертируется в высокодиснерсные аэрозоли. В увлажнителях 6 и 11 пробы насыщаются влагой.Напуск пробы заканчивается при открытии выходного управляемого клапана 14, в результате чего оптические кюветы 3 и 8 непосредственно соединяются с ресивером 17, Прн этом закрываются клапаны 5 и 10 предельного расхода, ввиду увеличения разрежения в оптических кюветах 3 и 8, так как давление между ними и ресивером 17 выравнивается из-эа перетока в него часты пробы, Проба, находящаяся в оптических кюветах 3 и 8, расширяется, в результате чего происходит укрупнение дисперсных частиц за счет конденсации на них паров влаги,В результате укрупнения днсперсйых частиц увеличивается интенсивность рассеивае. мого частицами света, поступающего в оп. тическе кюветы 3 и 8 от источников 1 и 2 света,. Описанные процессы заканчиваются открытием входного управляемого клапана 12, через который и фильтр-осушитель 16 воздуха в оптические кюветы 3 н 8 поступает очищенный от крупных частиц пыли и ме. ханических примесей сухой воздух, Проходя через оптические кюветы 3 и 8, сухой воздух очищает их от укрупненных дисперсных час. тиц. Интенсивность света, рассеиваемого укрупненными частицами, падает до мини. мума.Далее закрывается выходной управляемый клапан 14 н происходит 1 равиивание давлений в оптических кюветах 3 и 8 с давлением окружающей среды (фактически в оптических кюветах 3 и 8 устанавливается небольшое разрежение, необходимое для напуска новой пробы). Открываются клапаны 5 и 10 предельного расхода (из-за уменьшения разрежения в оптических кюветах 3 и 8), а затем закрывается входной управляемый клапан 12. Начинается напуск новой пробы,Изменение интенсивности рассеивания света . регистрируется фотоэлектрическими преобразователями 4 и 9. Сигчал, формируемый фотоэлектрическим преобразователем 4, несет в себе информацию о количестве контролируемого газа и мелкодисперсныхчастиц пыли в анализируемом воздухе, а сигнал, формируемый фотоэлектрическим преобразователем 9, - информацию о коли. честве мелкодисперсных частиц пыли.С фотоэлектрических преобразователей 4 и 9 сигналы поступают на блок 21 сравнения, где производится их сравнение. Результирующий разностный сигнал подается на индикатор 23 результатов измерения, где фиксируется фактическое содержание контролируемого компонента в анализируемом воздухе.Сигналы, формируемые фотоэлектрическими преобразователями 4 и 9, являются импульсами, передний. фронт которых связан с увеличением светорассеяния на частицах прн их укрупнении, вызванном адиабатическнм расширением увлажненной пробы при открытии выходного управляемого клапана 14. После мгновенного расширения пробы в оптических кюветах 3 и 8 частицы вырастают до своего максимального размера при. мерно за 25 мсек. На первом этапе, ограниченном 15 н 17 мсек, после расширения пробы наблюдается линейное нарастание интенсивности рассеянного света. На втором этапе вплоть до амплитудного значения интенсивности светорассеяния происходит замедление роста частиц как вследствие их нагрева при конденсации на них пара, так и вследствие проникновения тепла от стенок в высвечиваемую зону оптических кювет 3 и 8. Оба эти явления зависимы от температуры, а второе также и от геометрии оптической кюветы.кЗадний фронт может быть сформирован двумя путями:, либо самопроизвольным испарением частиц нри дальнейшем нагревании пробы теплыми стенками оптических кювет, либо путем открытия входного управляемого клапана 2 с целью вытеснения рассеивающей среды сухим чистым воздухом. В обоих случаях характер заднего фронта определяется геометрией оптической кюветы, а в первом н температурой среды.Поскольку изготовить абсолютно идентичные оптические кюветы практически невозможно, как невозможно создать в них н абсолютно одинаковый аэродинамический режим, и поскольку изменение температуры анализируемой среды значительно влияет на параметры сигнала, непосредственное сопоставление сигналов, формируемых фотоэлектрическими преобразователями, дает в значительной степени искаженную информацию о концентрации контролируемого компонента,Ввиду этого в схеме предлагаемого газо- анализатора управляемые клапаны 12 и 14 снабжены соответственно концевыми выключателями 13 и 15, которые фиксируют момент окончательного открытия выходного управляемого клапана 14 и момент начала открытия входного управляемого клапана 12, выдавая соответствующую ичформацию в блок 20 синхронизации, сигнал разрешения из которого поступает в блок 21 сравнения, открывая его лишь на время действия передних фронтов импульсов, поступающих от фотоэлектрических преобразователей 4 н 9. Установка входного н выходного управляемых клапанов 12 и 14 на общих газовых каналах оптических кювет 3 н 8 также слу. жит цели обеспечения синхронизации работы обоих каналов измерения. 1 О ПовыШение избирательной чувствительности гаэоаналнзатора при определении ультрамикроконцентраций газа в воздухе, содержащее мелкоднсперсную пыль, достигнутое благодаря включенео и его схему блоков синхронизации и сравнения н дополнитель. нцх оптйческой кюветы 8 с фотоэлектрическим преобразователем 9, увлажиителя 1 и клапана 10 предельного расхода, позволило увеличить избирательную чувствительность газоанализатора по контролируемому компоненту до величины 10мг/л в условиях наличия в воздухе мелкодисперсной пыли и ее флуктуаций, сопоставимых с величиной полезного сигнала. Макет предлагаемого газоанализатора изготовлен и испытан. Формула мзобрегекая Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе: 1. Патент США Мф 3.503.711, кл.23-232,970. 2. Патент США М 3.17.841, кл.23-232,1964. зЕ Газоанализатор, содержащий оптическую кювету с фотоэлектрическим преобразователем, клапан предельного расхода, увлажните ль и узел реагента., соединенные газовым каналом, входной и выходной управляемые клапаны, соединенные газовымн каналами З с оптической кюветой, и индикатор результатов измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения нзбнрательиой чувствительности прн определении ультрамикроконцентрацнй газа в воздухе, содержащем мелкодисперсную пыль, он снабжен блокамн синхронизации и дополнительными оптической кюветой с фотоэлектрическим нреобра.эователем, клапаном предельного расхода и увлажнителей; соединенными газовым каналом, причем оптические кюветы соединены между собой двумя газовыми каналами, один их которых подключен к входному, а другой - к выходному управляемым клапанам, при этом входной и выходной клапаны соединены через концевые выключатели с блоком синхронизации.Редакто Заказ У Ьнйн,ект Составитель А Техред О. Чугова Тираж 1 ввФ ударственного кон м изобретений и ва, Ж.35, Раушска атентэ, г. УжгородПавлов 38 ЦНИИПИ Гос по дел 3035, Моск Филиал ППП. вПВолковя КоррПодптета СССРоткрытийя наб. д. Л ктор А. Кравченкосиое