Устройство для получения контрольных газовых смесей

(50 4 Г 01 И 1/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский институт авиацнонного приборостроения(56) Авторское свидетельство СССР У 603898, кл. С 01 И 31/08, 1974.Воронов Г.Н. и др. Установка для приготовления газовых смесей в диапазоне мольных концентраций (1-10 )%. - Измерительная техника, 1979, У 9, с. 69-70.Авторское свидетельство СССР В 1201715, кл. С 01 Ы 1/00, 1984. ЯО 1288534 А 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ ГАВОВЬМ СМЕСЕЙ(57) Изобретение относится к устройствам для получения искусственныхгазовых смесей и может быть использовано в метрологических центрах изаводских лабораториях для продувкигазоаналитическнх приборов и позволяет повысить качество газовых смесейза счет уменьшения времени запазды-вания коррекпии состава готовой.сме-,си. Устройство содержит дозатор 1,включающий заполненную растворомдозируемого газа в жидкости емкость 2и капиллярную трубку 3, один конецкоторой установлен в емкости 2, адругой кинематически соединен с выходом исполнительного механизма 4.128853Фильтр 8 через побудитель 9 расхода,регулятор ,О, расходомер подключен кпатрубку 12, соединяющему емкость 2со смесителем 13,:.". в :ьтр 15 черезосушитель 16, побудитель 17 расхода,.регулятор 18 потока и расходомер 19подключен к смесителю 13, На одномвыходе последнего установлена камера25 задержки, связанная с разбавите 4лем 26, подключенным к расходомеру30, Другой вьход смесителя 13 черезреакционную камеру 21 и измеритель22 подключен к блоку 23 сравнения,связанному входом с задатчиком 2концентрации, а выходом - с фильтром 29 низких частот и исполнительньм механизмом 28, соединенным с регулятором 27 потока. 1 ил, Изобретение относится к устройствам для получения искусственных газо вых смесей и может быть использованов метрологических центрах и заводских лабораториях для градуиров-.и газоаналитических приборов, например фотоколометрических, тЕрмскондуктомет. рических, электрохимических и т.п; газоанализаторов.Цель изобретения - повышение качества газовых смесей за счет уменьшения времени запаздывания коррекции состава готовой смеси.На чертеже представлено устройство для получения контропьньг; газовых смесей.Устройство содержит дозатор 1, включающий заполненную раствором дозируемого газа в жидкости емкость 2 и капиллярную трубку 3, один конец которой установлен в емкости 2, а другой соединен кинематически с выходом исполнительного механизма ц, Распылитель 5 патрубком 6 соединен с лини 25 ей 7 подвода сжатого воздуха, включающей последовательно соециненные первый фильтр 8, первый побудитель 9 расхода, первый регулятор 10 потока и первый расходомер 11. Распылитель 5 патрубком 12 соединен с первым входом смесителя 13, второй вход которого соединен с линией 11 подачи потока газа-носителя включающий по-. следовательно соединенные второй фильтр 15, осушитель 16, втсрой побудитель 17 расхода, второй регулятор 18 потока и второй расходомер 19, На выходе смесителя 13 установлен делитель 20 потока газовой смеси. Оцин выход делителя 20 соединен с реакци 40 онной камерой 21, на выходе которой установлен измеритель 22 концентра 2пии дисперсной Фазы аэрозоля, присоециненный к первому входу блока 23 сравнения, к второму входу которого подключен задатчик 2 ч концентрации. Второй выход, целителя 20 потока подключен к камере 25 задержки, выход которого соединен с первым входом разбавителя 26.Линия 1 ч подачи газа-носителя через регулируемый запорный элемент, в качестве которого может быть использован регулятор 27 потока с исполнительным механизмом 28, подключена к второму входу разбавителя 26. Выход блока. 23 сравнения соединен с фильтром 29 нижних частот и с исполнительным механизмом 28. В линии подачи газа-носителя к разбавителю 26 установлен расходомер 30.В качестве первого расходомера 11 может быть использован ротаметр РС-ЗА, в качестве второго расходомера 9 и третьего расходомера 30 могут быть использованы ротаметры РС,В качестве измерителя 22 концентрации дисперсной Фазы аэрозоля может быть использовано, нагример, устройство, основанное на электроиндукпионном методе и позволяющее с высокой чувствительностью непрерывно определять мгновенные значения концентрации дисперсной Фазы аэрозоля. Елок 23 сравнения может быть выполнен на операционном усилителе в цифференциальном включении. Он выполняет операцию вычитания. Задатчик 2 й концентрации - источник регулируемого постоянного напряжения, Первый й и второй 28 исполнительные механизмы - двигатели постоянного тока с редуктором. В качестве Фильтра 291288534 нижних частот может быть использован активный КС-фильтр.Объем камеры 25 задержки выбран из условия обеспечения задержки части потока газовой смеси, получаемой на выходе смесителя 13, на время, необходимое для измерения концентрации дозируемого газа в смеси,и обусловленное временем пребывания газовой смеси в реакционной камере 21. Следо вательно, можно записатьЧ =Юг., (1) ада, - т -- тгд 5 постоянна, а следовательно, и эжекция раствора при заданном положении капиллярной трубки 3 постоянна и определяет производительность распылителя 5, равную 0,26 10 л/минСтруя воздуха, выходящая из распылителя 5, взаимодействует с исте-.кающим раствором и распыляет его.Образующиеся капли раствора поступают на первый вход смесителя 13. Че рез второй фильтр 15 и осушитель 16 с помощью второго побудителя 17 расхода на второй вход смесителя 13 по линии 14 подается очищенный и осушенный основной поток газа-носителя,концен го рас завж- расход даваем ого потока подаваемого аствора. смесь с тредозируемогормуле(3 100(1 -т +11 )з где Ч - объем камеры задержки;М - расход потока газовой смеси, 15поступающего в камеру задержки;- время пребывания газовой смеси в реакционной камере.Время пребывания газовой смеси в 20 реакционной камере 21 определяется скоростью химического взаимодействия дозируемого газа и реагента, приводящего к образованию дисперсной фазы аэрозоля. Это время должно быть до 25 статочным для эффективного преобразования дозируемого газа в дисперсную фазу аэрозоля, но не должно превышать величины, при которой происходит коагуляция образующихся частиц, приводящая к нарушению линейной зависимости счетной концентрации образующихся частиц от концентрации дозируемого газа,Концентрацию И дозируемого газа в 35хв газовой смеси можно рассчитать по формуле ть раствора;рация приготовленновора дозируемого гадкости;сжатого воздуха,пого на распыление; Ъ 1 - расход основ йгаза-носител на испарениеКонтрольную газону буемой концентрацией газа рассчитывают по где Ч - производительность распылителя;Й - плотность раствора;И - концентрация приготовленногораствора дозируемого газа вжидкостиМ, - расход сжатого воздуха, подаваемого на распыление;М - расход основного потока газа-носителя, подаваемого наиспарение раствора;Ю э - расход дополнительного потока газа-носителя.Устройство работает следующим образом.Готовят контрольные аммиачно-воздушные газовые смеси,Из исходного 257-ного раствора аммиака в воде, приготавливают разбавлением водой раствор концентрацией0,25 Е. Приготовленным раствором(Мо = 0,253) заполняют емкость 2 дозатора 1. Капиллярная трубка 3 в дозаторе 1 опущена на глубину, обеспечивающую заданное расстояние междуее нижним концом и патрубком 12распылителя 5, что определяет расход раствора из дозатора 1 в патрубок 12.В распылитель 5 через патрубок 6подают по линии 7 после очистки впервом фильтре 8 с помощью первогопобудителя 9 расхода поток сжатоговоздуха, который эжектирует черезпатрубок 12 раствор аммиака в воде.Для контроля и регулирования расхода Й потока сжатого воздуха, подаваемого на распыление раствора,предусмотрены первый расходомер 11и первый регулятор 1 О потока. Припостоянном расходе И потока сжатого воздуха, равном 4 л/мин, скорость его истечения из распылителяДля контроля и регулировки его расхода 1предусмотрены вторые расходомер 19 и регулятор 18 потока. В смесителе 13 происходит смешение капель раствора с основным потоком газа-носителя, в результате чего происходит испарение капель раствора, и на выходе смесителя 13 получают поток газовой смеси с концентрацией И аммиака, равнойх10,1 мг/мз, рассчитанный по Формуле (2). Поток газовой смеси, полученный на.выходе смесителя 13, с помощью делителя 20 потока газовой смеси делится на два потока, один из которых пропускает через реакционную камеру 21 объемом 0,00025 м с объемной ско" ростью 15 л/мин. В качестве реагента используют кристаллогидрат азотно- кислого железа Ре(МОз) 9 Н О.За время 1 пребывания газовой смеси в реакционной камере 21, равное 1,0 с, в результате химического взаимодействия аммиака с кристаллогидратом азотно-кислого железа образуется аэрозоль МН МО , который направляют в измеритель 22 концентрации дисперсной фазы аэрозоля, с выхода которого электрический сигнал, пропорциональный концентрации И аммиака, поступает на первый вход блока 23 сравнения, на второй вход которого подается электрический сигнал от задатчика 24 концентрации. Второй поток (49 л/мин) газовой смеси сначала поступает в камеру 25 задержки объемом 0,00082 мз, в которой осуществляется задержка потока на время, обусловленное временем пребывания газовой смеси в реакционной камере 21 и равное 1,0 с, а затем на первый вход разбавителя 26. На второй вход раэбавителя 26 с помощью второго побудителя 17 расхода подают дополнительный поток газа-носителя с расходом У э = 15 л/мин. Для его контроля и регулировки предусмотрены третий расходомер 30 и регулятор 27 потока. На выходе разбавителя 26 получают контрольную газовую смесь с требуемой концентрацией аммиака в воздухе, равной 7,7 мг/м, определяемой по форму ле (3) .При кратковременных отклонениях концентрации аммиака в смеси, получаемой на выходе смесителя 13, от заданного значения 10,1 мг/м на + 2 на выходе блока 23 сравнения появляется сигнал рассогласования, кота рый поступает .а второй исполнительный механизм 28, осуществляющий с помощью регулятора 27 потока регулирование расхода И дополнительного3потока газа-носителя на величину + дИ = 2,15 л/мин. Благодаря одновременному поступлению в разбавитель 26 газовой смеси и измененногодополнительного потока газа-носителя О на выходе разбавителя 28 непрерывнополучают стабильную контрольную газовую смесь с требуемой концентрацией И аммиака, равной 7,7 мг/м,Допустим, при длительном распылении раствора его концентрация И уменьшается на 107. Это вызывает постоянно увеличивающееся во времени рассогласование между концентрацией Б аммиака в смеси на выходе смесителя 13 и заданной величиной. При этом на выходе блока 23 сравнения появляется сигнал рассогласования, имеющий как высокочастотную, так и 25низкочастотную составляющие. На выходе фильтра 29 нижних частот появляется электрический сигнал,соответствующий низкочастотной составляющей, и срабатывает исполнительный механизм 4, перемещающий капиллярную трубку 3 доэатора 1. Это вызывает изменение расхода раствора при эжектировании (ц = 0,289 10- л/мин), и следовательно, возвращение концентрации Мк заданной величине 35 40 50 55 10,1 мг/м. Но коррекция состава газовой смеси на выходе смесителя 13 осуществляется с запаздыванием, которое определяется временем й1 транспортного запаздывания, необходимым для прохождения паровоздушной смеси через смеситель 13, и временем С пребывания газовой смеси в реакционной камере 21.Исполнительный механизм 28 работает одновременно с исполнительным механизмом 4 и отрабатывает поступающий на его вход сигнал рассогласования, изменяя с помощью регулятора 27 потока расход И дополниз тельного потока газа-носителя на величину -И = 6,18 л/мин. Благодаря одновременному поступлению в разбавитель 26 газовой смеси и измененного дополнительного потока гаэаносителя ( = 8,82 л/мин) на выходе раэбавителя 26 непрерывно получается контрольная газовая смесь с требуемой концентрацией Б аммиа12885 Формула изобретения Составитель Н. Романникова Техред Л.Олейник Корректор В. Бутяга Редактор А. Шишкина Заказ 7798/39 Тираж 799 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11-3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ка, равной 7,7 мг/м . По истечениивремени (1: + й ), когда коррекциясостава газовой смеси на выходе смесителя 13 уже осуществилась и концентрация М равна заданному значению 10,1 мг/м, исполнительный меха -низм 28 возвращает регулятор 27 потока в исходное положение, при которомрасход Ю дополнительного потока газа-носителя равен У = 15 л/мин. Это 10позволяет получать на выходе разбавителя 26 требуемую концентрацию Иаммиака в контрольной аммиачно-воздушной смеси, нестабильность которой не превышает ф 0,57 15 Устройство для получения контрольных газовых смесей, содержащее дозатор, состоящий из заполненной 20 раствором дозируемого газа в жидкости емкости, в которой установлена с возможностью вертикального перемещения при помощи исполнительного механизма капиллярная трубка, распылитель, подключенный к линии сжатого воздуха и соединяющий дозатор с 34 8одним из входов смесителя, подключенного другим входом к линии подачи газа-носителя, размещенный на выходе смесителя делитель потока, вязанный одним выходом с реакционной камерой, на выходе которой установлен измеритель концентрации дисперсной фазы аэрозоля, соединенный с первым входом блока сравнения, к второму входу которого подключен эадатчик концентрации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества газовой смеси, оно снабжено камерой задержки, соединенной с вторым выходом делителя потока, разбавителем, один вход которо. го связан с выходом камеры задержки, фильтром нижних частот и регулируемым запорным элементом, через который линия подачи газа-носителя подключена к другому входу разбавителя, при этом выход блока сравнения соединен с управляющим входом регулируемого запорного элемента и через фильтр нижних частот - с исполнительным механизмом перемещения капиллярной трубки.