АНАЛИЗАТОР ГАЗА

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов путем определения их химических свойств и может быть использовано для определения количества азота и водорода в металлах, сплавах и неорганических материалах.
Известно устройство для определения азота и водорода в металлах и сплавах методом восстановительного плавления в атмосфере инертных газов [1]. Оно содержит источник газа-носителя, импульсную печь с тиглем, устройства для преобразования газа и три последовательно расположенных детектора: для анализа кислорода и водорода - инфракрасные ячейки, для анализа азота - ячейку теплопроводности. Все три газа извлекаются из одной пробы.
Недостатком этих устройств является сложность, обусловленная применением отдельного детектора для регистрации каждого газа с последовательным их расположением. При этом существенно возрастает время анализа. Температуры извлечения для каждого газа различны и определяются химическим составом пробы: водород - 900-1400°С кислород - 1500-2200°С; азот - 1500-2500°С. Анализ из одной пробы предполагает выбор максимальной температуры проведения анализа. Потребность анализа трех газов из одной пробы на практике возникает очень редко.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является анализатор газа [2], содержащий два источника газа-носителя (гелия и азота), печь с тиглем, два переключателя газовых потоков, два устройства для преобразования газа и два детектора для регистрации азота и водорода. Азот определяется в среде гелия, а водород - в среде азота или аргона. Образец помещается в тигель печи, расплавляется, выделившиеся газы направляются в соответствующий преобразователь газа и детектор.
Недостатком известного устройства является сложность, обусловленная наличием в нем двух идентичных детекторов и соответствующих им преобразователей газа.
Предлагаемое полезная модель направлена на упрощение конструкции анализатора, на уменьшение количества деталей при сохранении технических характеристик устройства.
Данный технический результат достигается тем, что в анализаторе газа, содержащем источники газов-носителей, печь, преобразователь газа с детектором и два газовых переключателя, причем входы первого переключателя соединены с источниками газов-носителей, согласно полезной модели, детектор выполнен в виде катарометра, а второй газовый переключатель выполнен в виде двух двухпозиционных переключателей. Вход первого двухпозиционного переключателя соединен с выходом первого газового переключателя и входом печи, его первый выход соединен с выходом преобразователя газа и первым входом катарометра, второй выход - с первым выходом второго двухпозиционного переключателя и вторым входом катарометра. Второй выход второго двухпозиционного переключателя соединен с входом преобразователя газа.
Выполнение детектора в виде катарометра, а второго газового переключателя - в виде двух двухпозиционных переключателей, выходы которых соответствующим образом соединены с преобразователем газа и катарометром, обеспечивает упрощение устройства и системы его регулирования за счет устранения одного преобразователя газа и одного детектора.
Полезная модель поясняется чертежом, где показана блок-схема устройства для определения азота и водорода в металлах, сплавах и неорганических материалах.
Для анализа содержания азота в качестве газа-носителя применяется гелий, а для анализа содержания водорода - азот (на фигуре подводы газов показаны стрелками на входах газового переключателя 1; источники газов не показаны). Выход переключателя 1 соединен с входом печи 2 и входом первого двухпозиционного переключателя 3. Выход печи соединен с входом второго двухпозиционного переключателя 4. Первый выход переключателя 3 соединен с выходом преобразователя 5 газа и первым входом катарометра 6, а второй выход - с первым выходом переключателя 4 и вторым входом катарометра. Второй выход переключателя 4 соединен с входом преобразователя 5 газа.
2
2
2
2
2
Анализатор работает следующим образом. При анализе содержания азота переключателем 1 газа в устройство подают газ-носитель гелий (на фигуре направление газа показано стрелкой). В тигель печи 2 помещают пробу и нагревают до расплавления. Газ-носитель поступает в печь 2, а также на вход переключателя 3 и с его первого выхода (на фигуре направление газа показано стрелкой) - на второй вход катарометра 6. Продукты реакции в печи 2 (N, CO и Н) с потоком гелия через переключатель 4 поступают в преобразователь 5 газа. Последний состоит из печи с CuO, нагретой до 700°С, и трубок с аскаритом и перхлоратом магния. В печи преобразователя 5 СО превращается в СО и поглощается на аскарите, а водород переводится в HO и поглощается перхлоратом магния. Бинарная смесь гелий-N поступает на первый вход катарометра 6 и количественно определяется по разности теплопроводностей.
2
2
При анализе содержания водорода в устройство подают газ-носитель азот, который через переключатель 1 газа поступает на вход печи 2 и через переключатель 3 - на первый вход катарометра 6. Продукты реакции из печи 2 через переключатель 4 поступают на второй вход катарометра с целью изменения полярности выходного сигнала. Присутствующие в смеси СО и N не влияют на результат анализа, поскольку их теплопроводность не отличается от несущего газа. Преобразователь газа для удаления СО и N нужен при использовании в качестве газа-носителя аргона.
Источники информации
1. Анализатор азота, кислорода и водорода ТСН-600 (Компания LECO - www.leco.com.).
2. Анализатор газа. Полезная модель РФ №3647, 1997 г.