устройство для приготовления парогазовой смеси

Формула изобретения

1. Устройство для приготовления парогазовых смесей, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный жидким веществом, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода парогазовой смеси из сосуда, приспособление для разбавления парогазовой смеси, газовую линию для ввода разбавленной парогазовой смеси в градуируемый газоанализатор, детектор неразрушающего типа и побудитель расхода газа, установленные в газовой линии для ввода разбавленной парогазовой смеси в градуируемый газоанализатор, отличающееся тем, что в него введен дополнительный сосуд для смешивания, имеющий газовый вход, соединенный с газовой линией для вывода парогазовой смеси из сосуда для насыщения газа парами вещества, и газовый выход, соединенный с приспособлением для разбавления парогазовой смеси.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительный сосуд для смешивания снабжен каналом для подвода газа в сосуд, в котором установлен управляемый запорный клапан.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в него введен дополнительный побудитель расхода, установленный в газовой линии, соединяющей сосуд для насыщения с дополнительным сосудом для смешивания.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в него введен дополнительный управляемый запорный клапан, установленный в газовой линии, соединяющей сосуд для насыщения с дополнительным сосудом для смешивания.

5. Устройство по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что оно снабжено детектором для контроля содержания пара в газе в дополнительном сосуде для смешивания.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что сосуд для смешивания снабжен каналом для отбора части парогазовой смеси из сосуда и каналом для возврата этой части смеси в сосуд, образующими замкнутый газовый контур, в котором установлены детектор для контроля содержания пара в сосуде для смешивания и побудитель расхода.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что в него введен микропроцессорный блок управления, один из входов которого соединен с детектором содержания пара в сосуде для смешивания, а один из выходов его соединен с приводом управляемого запорного клапана, установленного в канале для подвода газа в сосуд для смешивания.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что один из управляющих выходов микропроцессорного блока управления соединен с побудителем расхода, установленным в газовой линии, соединяющей сосуд для насыщения с сосудом для смешивания.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что один из управляющих выходов микропроцессорного блока управления соединен с приводом управляемого запорного клапана, установленного в газовой линии, соединяющей сосуд для насыщения с сосудом для смешивания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может найти применение при градуировке и поверке газоанализаторов.

Известно устройство для приготовления парогазовой смеси, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный жидким веществом, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода парогазовой смеси из сосуда, приспособление для разбавления парогазовой смеси, установленное в газовой линии для вывода парогазовой смеси из сосуда, газовую линию для подвода потока газа в приспособление для разбавления, газовую линию для вывода парогазовой смеси в градуируемый газоанализатор и побудитель расхода (см., например, Руководство по эксплуатации генераторов контролируемых концентраций веществ в воздухе фирмы Cavcit Ltd, Великобритания, 1997).

Недостатком известного устройства является ограниченный круг веществ, которые могут быть использованы в качестве исходных для приготовления градуировочных парогазовых смесей, так как только для весьма ограниченного круга веществ известны точные значения упругости пара, по которым осуществляется расчет концентрации вещества в градуировочной смеси.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для приготовления парогазовой смеси, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный жидким веществом, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода парогазовой смеси из сосуда, приспособление для разбавления парогазовой смеси, установленное в газовой линии для вывода парогазовой смеси из сосуда, газовую линию для подвода потока газа в приспособление для разбавления парогазовой смеси, линию для вывода разбавленной парогазовой смеси в газоанализатор, детектор неразрушающего типа и побудитель расхода, установленные в газовой линии для ввода разбавленной парогазовой смеси в газоанализатор (см. Патент РФ 2148822).

Указанное устройство, принятое за прототип, позволяет получить парогазовые смеси широкого круга веществ и не требует проведения расчетов с использованием данных о характеристиках вещества или параметров окружающей среды.

Недостатки известного устройства проявляются при создании градуировочных смесей с низкой (до 100 мг/м³) концентрацией градуировочного вещества. Проблема состоит в том, что концентрация пара вещества в сосуде изменяется во времени. Это приводит к увеличению нестабильности концентрации градуировочной смеси. При получении концентраций в сотни мг/м³ величина нестабильности в процентном исчислении остается невысокой, в диапазоне для концентраций в десятки мг/м³ для легколетучих веществ величина нестабильности может достигать 10% и более.

Задача изобретения состояла в повышении стабильности концентрации градуировочного вещества в парогазовой смеси при низких концентрациях вещества.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для приготовления парогазовых смесей, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный жидким веществом, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода парогазовой смеси из сосуда, приспособление для разбавления парогазовой смеси, газовую линию для ввода разбавленной парогазовой смеси в градуируемый газоанализатор, детектор и побудитель расхода, установленные в газовой линии для ввода разбавленной парогазовой смеси в градуируемый газоанализатор, в которое согласно изобретению введен дополнительный сосуд для смешивания, имеющий газовый вход, соединенный с газовой линией для вывода парогазовой смеси из сосуда для насыщения газа парами вещества, и газовый выход, соединенный с приспособлением для разбавления парогазовой смеси.

В предпочтительном варианте выполнения дополнительный сосуд для смешивания снабжен каналом для подвода газа в сосуд, в котором установлен управляемый запорный клапан.

В одном из возможных вариантов выполнения в устройство введен дополнительный побудитель расхода, установленный в газовой линии, соединяющей сосуд для насыщения с дополнительным сосудом для смешивания.

В другом альтернативном варианте выполнения в устройство введен дополнительный управляемый запорный клапан, установленный в газовой линии, соединяющей сосуд для насыщения с дополнительным сосудом для смешивания.

Еще одним отличием устройства является то, что оно снабжено детектором для контроля содержания пара в газе в дополнительном сосуде для смешивания. С этой целью сосуд для смешивания может быть снабжен каналом для отбора части парогазовой смеси из сосуда и каналом для возврата этой части смеси в сосуд, образующими замкнутый газовый контур, в котором установлены детектор для контроля содержания пара в сосуде для смешивания и побудитель расхода.

Другим отличием устройства является то, что в него введен микропроцессорный блок управления, один из входов которого соединен с детектором содержания пара в сосуде для смешивания, а один из выходов его соединен с приводом управляемого запорного клапана, установленного в канале для подвода газа в сосуд для смешивания. При этом один из управляющих выходов микропроцессорного блока управления соединен с побудителем расхода, установленным в газовой линии, соединяющей сосуд для насыщения с сосудом для смешивания, или с приводом управляемого запорного клапана, который может быть установлен вместо побудителя расхода.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

На фиг.2 изображена принципиальная схема варианта выполнения устройства с дополнительным побудителем расхода на входе в сосуд для смешивания.

На фиг.3 изображена принципиальная схема варианта выполнения устройства с дополнительным управляющим клапаном на входе в сосуд для смешивания.

Устройство содержит сосуд 1 для насыщения газа парами вещества, частично заполненный жидким веществом 2. Сосуд 1 снабжен патрубком 3, перекрытым мембраной 4 из самоуплотняющегося материала, например силиконовой резины. Сосуд 1 имеет газовую линию 5 для подвода газа в сосуд. Газовая линия 5 соединена с источником 6 газа, например с атмосферным воздухом, и в ней установлен поглотитель 7 мешающих механических примесей (например, пыли) и мешающих веществ (например, паров воды). Сосуд 1 имеет также газовую линию 8 для вывода парогазовой смеси из сосуда, соединенную с газовым входом 9 дополнительного сосуда 10 для смешивания. Сосуд 10 для смешивания снабжен каналом 11 для подвода дополнительного потока газа, в котором установлены управляемый запорный клапан 12 и поглотитель 13 мешающих механических примесей и веществ. Сосуд 10 для смешивания имеет также выход 14, соединенный через газовую линию 15 с приспособлением 16 для разбавления парогазовой смеси. Приспособление 16 для разбавления парогазовой смеси имеет газовый канал 17 для подвода газа-разбавителя, например атмосферного воздуха, в котором установлены регулятор 18 расхода газа и поглотитель 19 мешающих механических примесей и веществ. Приспособление 16 для разбавления парогазовой смеси соединено с газовой линией 20 для ввода разбавленной парогазовой смеси в калибруемый газоанализатор (на чертежах не показан), в которой установлены детектор 21 неразрушающего типа (например, фотоионизационный) и побудитель расхода 22. Сосуд 1 для насыщения газа паром вещества снабжен теплозащитным кожухом 23 для предотвращения резких колебаний температуры внутри сосуда 1 при изменении температуры окружающей среды (например, комнатной температуры).

Устройство работает следующим образом.

В сосуд 1 перед началом работ вводят дозированное количество жидкого вещества, например ацетона. Ввод вещества в сосуд 1 осуществляется через патрубок 3 с помощью дозирующего шприца (на чертежах не показан), иглой которого прокалывают мембрану 4 из самоуплотняющегося материала. В сосуде над поверхностью жидкого вещества через некоторое время устанавливается равновесная концентрация пара вещества в воздухе. Затем приводят в действие побудитель 22 расхода. Поток газа (воздуха) засасывается в устройство через входное отверстие газовой линии 5, проходит через поглотитель 7, где он освобождается от механических примесей и примесей мешающих веществ, и поступает в сосуд 1, где насыщается парами вещества 2. Поток парогазовой смеси, образующейся в сосуде 1, по газовой линии 8 поступает в сосуд 10 для смешивания.

В зависимости от концентрации, требуемой на выходе из устройства, управляемый запорный клапан 12, установленный в газовой линии 11, может быть либо открыт (при получении малых концентраций), либо закрыт (при получении больших концентраций).

При открытом запорном клапане 12 поток газа (воздуха) проходит очистку на фильтре 13 и через клапан 12 по газовой линии 11 поступает в сосуд 10 для смешивания, где смешивается с парогазовой смесью, поступающей из сосуда 1 для насыщения. Далее образовавшаяся в результате парогазовая смесь по газовой линии 15 поступает в приспособление 16 для разбавления, где разбавляется газом (воздухом), поступающим по газовой линии 17 через фильтр 19 и регулятор расхода 18. Расход разбавляющего газа (воздуха) регулируется с помощью регулятора расхода 18. Парогазовая смесь поступает далее в детектор 21 неразрушающего типа, который измеряет концентрацию вещества в смеси, и через побудитель 22 расхода направляется в градуируемый газоанализатор (на чертежах не показан).

Установка требуемого значения концентрации производится с помощью регулятора 18 расхода газа, а также путем открывания и закрывания запорного клапана 12.

В процессе работы флуктуации давления насыщенного пара в емкости 1 для насыщения сглаживаются при движении смеси по газовой линии 8 и в сосуде 10 для смешения, и концентрация вещества в газе остается более стабильной. Это позволяет получить стабильные концентрации в несколько десятков мг/м³ для таких легколетучих веществ, как бензол и ацетон.

Представленная на фиг.2 принципиальная схема другого возможного варианта выполнения устройства отличается от описанного выше тем, что в него введены дополнительный побудитель 24 расхода, установленный в линии 8 для вывода парогазовой смеси из сосуда 1 для насыщения, дополнительный детектор 25 для контроля содержания вещества в сосуде 10 для смешивания и микропроцессорный блок 26 управления. При этом один из управляющих входов 27 микропроцессорного блока 26 соединен с детектором 25 вещества, один из управляющих выходов 28 соединен с дополнительным побудителем 24 расхода, а второй из управляющих выходов 29 соединен с запорным клапаном 12, установленным в линии 11 для подвода газа в сосуд 10 для смешивания.

Особенностью работы данного варианта устройства является возможность поддержания необходимой концентрации в сосуде 10 для смешивания. Детектор 25, измеряющий концентрацию вещества в сосуде 10 для смешивания, вырабатывает электрический сигнал, который поступает на вход 27 микропроцессорного блока 26, который осуществляет сравнение измеряемой концентрации с заданной и в случае отклонения вырабатывает управляющий сигнал, который с выходов 28 и 29 микропроцессорного блока 26 поступает на дополнительный побудитель 24 расхода и запорный клапан 12, включая и выключая их таким образом, чтобы поддерживать концентрацию парогазовой смеси в сосуде 10 для смешения на заданном уровне. Это позволяет поддерживать концентрацию в сосуде 10 для смешения в соответствии с требуемой концентрацией на выходе, существенно расширяя диапазон получаемых парогазовых смесей.

Изображенная на фиг.3 принципиальная схема еще одного возможного варианта выполнения устройства отличается от описанного выше (фиг.2) тем, что вместо дополнительного побудителя 24 расхода установлен дополнительный управляющий запорный клапан 30. При этом сосуд 10 для смешивания снабжен каналом 31 для отбора части парогазовой смеси из сосуда 10 и каналом 32 для возврата этой части смеси в сосуд 10, образующими замкнутый газовый контур, в котором установлены детектор 25 для контроля содержания вещества в сосуде 10 и побудитель 33 расхода, обеспечивающий циркуляцию отбираемой части парогазовой смеси.

Особенностью работы этого варианта выполнения устройства является то, что концентрация вещества в сосуде 10 для смешивания регулируется микропроцессорным блоком 26 путем открывания и закрывания запорных клапанов 30 и 12 в зависимости от показаний детектора 25, контролирующего содержание вещества в газе в сосуде 10 для смешивания.