ИМПУЛЬСНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР МИКРОКОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ

Полезная модель относится к области физико-химических измерений, а именно к устройствам автоматического анализа газов.
Известен импульсный газоанализатор микроконцентраций водорода в воздухе (А.С. 1744623. Переносной газоанализатор), содержащий трубки для подключения газоанализатора к объекту контроля, газовый детектор с двумя штуцерами, фильтр, соединенный с одной из трубок, реверсивный побудитель расхода газа, включенный между второй трубкой и одним из штуцеров газового детектора, измерительное и управляющее устройства. Измерение микроконцентраций водорода в воздухе с помощью такого газоанализатора осуществляется путем периодической подачи потока анализируемого воздуха и потока этого же воздуха, очищенного от водорода, в газовый детектор. Причем подача каждого из потоков осуществляется с помощью реверсивного побудителя расхода в течение фиксированного отрезка времени, а по амплитуде сигнала детектора судят о концентрации определяемого компонента.
Недостатком такого импульсного газоанализатора является изменение режима работы газового детектора, связанного с изменением направления движения газового потока через камеру детектора, и необходимость полной герметизации побудителя расхода для исключения поступления воздуха из атмосферы. Кроме того, недостатком такого импульсного газоанализатора является сложность конструкции переключателя газовых потоков и необходимость использования дополнительного потока газа - газа-носителя.
Наиболее близким по технической сущности является «Импульсный газоанализатор микроконцентраций водорода в воздухе» (патент №2222005 от 20.01.2004, МПК G 01 N 27/00).
Такая конструкция обеспечит возможность осуществления измерений микроконцентраций водорода в воздухе без использования дополнительного потока газа-носителя за счет включения в состав анализатора дополнительного фильтра для очистки анализируемого газа от водорода и создания тем самым эталонного газового потока, обеспечивающего возможность поверки и коррекции начального сигнала анализатора перед каждым циклом анализа, а также позволяет увеличить надежность работы анализатора и упростить его схему за счет применения простого переключателя газовых потоков для формирования проб анализируемого газа.
Однако для него свойственны следующие недостатки:
- устройство определяет наличие только водорода в анализируемом газе;
- колонка неэффективно разделяет многокомпонентную смесь на составляющие.
Задачей полезной модели является расширение технических характеристик устройства, а также повышение чувствительности устройства.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в возможности создания конструкции импульсного газоанализатора для определения концентрации различных вредных веществ в воздухе.
Поставленная задача достигается тем, что устройство состоит из основной и обводной газовых магистралей, программатора, детектора, колонки и фильтра. При этом в обводную магистраль дополнительно включены последовательно установленные сорбционный и фокусирующий патроны с нагревательными элементами, а выход детектора подсоединен к входу программатора, выходы которого подсоединены к электроклапанам обеих магистралей, причем выход первого электроклалана через фильтр соединен с электроклапаном обводной магистрали, расположенным между сорбционным и фокусирующим патронами, при этом колонка выполнена поликапилярной с нагревательными элементами.
Сущность полезной модели поясняется схемой импульсного газоанализатора микроконцентраций вредных веществ в воздухе, где:
1 - газозаборный узел;
2 - газовая магистраль;
3, 9, 13 - нагревательные элементы;
4 - поликапиллярная колонка;
5 - детектор;
6 - программатор;
7, 11, 12, 14 - электроклалана;
8 - сорбционный патрон;
10 - фокусирующий патрон;
15 - фильтр;
16 - персональная ЭВМ.
Анализируемый воздух поступает в газозаборный узел 1. Перемещаясь по основной газовой магистрали 2 анализируемый воздух поступает через термостатируемую нагревательным элементом 3 поликапиллярную колонку 4, предназначенную для эффективного разделения многокомпонентной смеси на составляющие, в детектор 5, предназначенный для регистрации сигнала.
В случае отсутствия входного сигнала от детектора 5 программатор 6 подает команду
на электроклапан 7 для переключения потока отбираемого газа на обводную магистраль 2. Анализируемый воздух через электроклапан 14, электроклапан 7, сорбционный патрон 8, электроклапан 11, фокусирующий патрон 10, электроклапан 12 и поликалиллярную колонку 4 подается в детектор 5.
Отобрав заданное количество пробы, электроклапан 7 закрывается и включается нагревательный элемент 9 сорбционного патрона 8. После очередного открытия электроклапана 7 осуществляется перенос пробы на фокусирующий патрон 10.
Через заданное время программатор 6 подает команду на закрытие электроклапанов 11 и 12 и включение нагревательного элемента 13. Затем программатор 6 подает команду на открытие электроклапана 14. При этом анализируемый воздух через фильтр 15, электроклапан 11, фокусирующий патрон 10, электроклапан 12 и поликапиллярную колонку 4 направляется в детектор 5.
Нагревательный элемент 3 поликапиллярной колонки 4 предназначен для стабилизации во времени концентрации анализируемых соединений независимо от изменения температуры окружающей среды. Этот нагревательный элемент 3 работает постоянно в процессе работы импульсного газоанализатора.
В дальнейшем выделенные составляющие анализируемого воздуха регистрируются на персональной ЭВМ 16.
Основными преимуществами импульсного газоанализатора являются:
- эффективное разделение многокомпонентной анализируемой смеси на составляющие за счет введение поликапиллярной колонки;
- стабильность получаемых значений за счет термостатирования нагревательным элементом поликапиллярной колонки;
- концентрировать за короткое время большое количество анализируемых соединений за счет использования сорбционного патрона.
Использование фокусирующего патрона позволяет повысить чувствительность детектора за счет формирования фронта десорбированных веществ из сорбционного патрона.
Следовательно, разработанная схема импульсного газоанализатора микроконцентраций вредных веществ в воздухе позволяет определять широкий спектр вредных веществ.