Генератор газовоздушных смесей для проверки работоспособности газоанализаторов
GENERATOR OF GAS-AIR MIXTURES FOR TESTING SERVICEABILITY OF GAS ANALYZERS

Изобретение относится к области анализа материалов и определения физико-химических свойств, а более точно касается конструкции генератора газовоздушной смеси для использования в аналитическом приборостроении, в частности для получения газовоздушных смесей для проверки работоспособности газоанализаторов.
Так, известно устройство для приготовления стандартных паро-газовых смесей анализируемого вещества, содержащее термостат, в котором установлено средство для диффузии анализируемого вещества в свободный объем, продуваемый газом-носителем, содержащее твердую фторграфитовую матрицу, межплоскостные полости которой служат емкостью для анализируемого вещества, и корпуса, в котором размещена эта матрица. В WO 9202812, G01N 30/04, опубл. 20.02.1992, описано устройство для приготовления газопаровой калибровочной смеси веществ, содержащее сосуд для насыщения, заполненный частицами фторированного углерода, между слоями которого размещено анализируемое вещество, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода газо-паровой смеси из сосуда, приспособление для нагрева сосуда и побудитель расхода газа. Это решение принято в качестве прототипа.
На базе этого известного устройства реализуется способ приготовления стандартных паро-газовых смесей анализируемого вещества, включающий термостатирование анализируемого вещества (анализируемое вещество термостатируют и осуществляют диффузию из твердой фазы - твердой фторграфитовой матрицы инертной по отношению к широкому классу анализируемых веществ) и диффузию анализируемого вещества в свободный объем, продуваемый газом-носителем.
Недостатками известного устройства и способа его работы являются необходимость нагрева и термостатирования, что требует применения источника питания, а также длительное время выхода на режим, соответствующее времени, за которое в свободном объеме устанавливается давление насыщенного пара анализируемого вещества, что определяется процессами диффузии анализируемого вещества из фторграфитовой матрицы и процессами сорбции-десорбции анализируемого вещества с поверхности фторграфитовой матрицы в свободный объем. Эти недостатки делают невозможным использование устройства в полевых условиях.
Применение в устройстве для приготовления стандартных паро-газовых смесей анализируемого вещества термостата, нагревателя, средств контроля и поддержания температуры и соответственно источника питания усложняет конструкцию устройства, увеличивает его габариты и стоимость. В связи с этим, несмотря на то что в тексте описания WO 9202812 указано на возможность выполнения устройства малогабаритным, такая возможность является маловероятной.
Настоящее изобретение направлено на создание простого, недорогого малогабаритного генератора газовоздушных смесей для проверки работоспособности газоанализаторов в полевых условиях.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции для обеспечения применения устройства в полевых условиях.
Указанный технический результат достигается тем, что генератор газовоздушных смесей для проверки работоспособности газоанализаторов, содержит корпус с выходным штуцером для подключения к газоанализатору и расположенным напротив штуцера входным отверстием для подачи воздуха во внутренний объем корпуса, емкость для анализируемого вещества, по объему меньшую внутреннего объема корпуса и закрепленную внутри корпуса, которая выполнена в виде герметичной ампулы, заполненной сжиженным газом и оснащена направленным открытым концом в сторону штуцера трубопроводом, в котором установлен нормально закрытый двухходовой клапан, открывающий этот трубопровод для подачи газа из ампулы во внутренний объем корпуса.
При этом в качестве газа для ампулы используется пропан, или бутан, или пропан-бутановая смесь, или изобутилен, или углекислый газ или другой газ, сжижаемый при комнатной температуре и повышенном давлении, а двухходовой клапан может быть размещен на ампуле снаружи.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение иллюстрируется примером, который представлен на чертеже:
фиг. 1 - схема генератора газовоздушной смеси для проверки работоспособности газоанализаторов в полевых условиях.
Согласно настоящему изобретению рассматривается генератор газовоздушной смеси для использования в аналитическом приборостроении, в частности для получения газовоздушных смесей для проверки работоспособности газоанализаторов.
В общем случае генератор газовоздушных смесей для проверки работоспособности газоанализаторов содержит корпус с выходным штуцером для подключения к газоанализатору и расположенным напротив штуцера входным отверстием для подачи воздуха во внутренний объем корпуса и емкость для анализируемого вещества, выполненную по объему меньше объема полости корпуса и закрепленную внутри корпуса, емкость для анализируемого вещества выполнена в виде герметичной ампулы, заполненной сжиженным газом и оснащена направленным открытым концом в сторону выходного штуцера трубопроводом, в котором установлен нормально закрытый двухходовой клапан, управляемый с помощью кнопки, установленной на корпусе, открывающий этот трубопровод для подачи газа из ампулы в пространство между ампулой и стенками корпуса.
Конкретный пример исполнения представлен на фиг. 1
На фиг. 1 показана схема генератора паровоздушной смеси, в котором источником газа является герметичная ампула 1, заполненная газом, сжиженным при комнатной температуре, находящаяся внутри корпуса 2 заданного объема.
В качестве газа, сжиженного при комнатной температуре, используются пропан, бутан, пропан-бутановая смесь, изобутилен, углекислый газ и другие газы, сжижаемые при комнатной температуре и повышенном давлении.
Ампула сообщается с внутренним объемом корпуса, в котором она установлена, трубопроводом 3 заданного проходного сечения, в котором установлен нормально закрытый двухходовой клапан 4, закрывающий и открывающий трубопровод. При этом клапан может находиться на самой ампуле. Кнопка 5 управления клапаном установлена на корпусе 2.
Корпус 2 имеет выходной штуцер 6 для подключения газоанализатора и входное отверстие 7 для поступления воздуха и выравнивания давления внутри корпуса с атмосферным.
При нажатии кнопки 5 клапан 4 открывается и сжиженный газ по трубопроводу поступает во внутренний объем корпуса. Концентрация газа во внутреннем объеме корпуса определяется проходным сечением трубопровода, давлением, при котором газ находится в сжиженном состоянии, и временем, в течение которого клапан открыт, и свободным объемом внутри корпуса.
Пока в ампуле есть сжиженный газ, внутри нее будет постоянное давление, и соответственно, будет постоянной разница между давлением в ампуле и атмосферным давлением воздуха в корпусе, и скорость поступления газа из ампулы во внутренний объем корпуса зависит только от диаметра трубопровода и температуры окружающей среды. Для данного трубопровода концентрация газа во внутреннем объеме корпуса при данной температуре определяется только длительностью подачи газа из ампулы во внутренний объем корпуса. Зависимость концентрации газа во внутреннем объеме от температуры учитывается путем изменения длительности подачи газа из ампулы во внутренний объем корпуса.
Проверка работоспособности проводится следующим образом. Клапан 4 нажатием кнопки 5 открывается на заданное время, в течение которого газ поступает во внутренний объем корпуса 2. После перевода клапана 4 в положение закрыто к выходному штуцеру 6 подключается газоанализатор и газовоздушная смесь принудительно с помощью встроенного в газоанализатор или внешнего компрессора подается на вход газоанализатора, а во внутренний объем корпуса 2 через отверстие 7 поступает атмосферный воздух, уравновешивая давление и экспоненциально разбавляя газовоздушную смесь в емкости. Показания газоанализатора должны соответствовать концентрации газовоздушной смеси.
Такое устройство генератора не требует использования электроэнергии, что обеспечивает возможность реализации переносного исполнения, которое можно использовать в полевых условиях. Генератор имеет простую конструкцию и имеет невысокую стоимость. Конструкция корпуса генератора позволяет заменять ампулу после ее израсходования на другую, заполненную сжиженным газом, что придает устройству такое свойство, как возможность длительного использования в полевых условиях при наличии по крайней мере одной запасной ампулы.
Изобретение промышленно применимо и может быть изготовлено по технологиям изготовления измерительных приборов.