МИКРОДОЗАТОР СМЕСЕЙ ГАЗОВ И ПАРОВ УГЛЕВОДОРОДОВ

Полезная модель относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использована при конструировании анализаторов различного типа, предназначенных для детектирования состава и концентрации газов в воздухе, и проведении непрерывного газового анализа в устройствах, требующих вакуумной откачки.
Известен микродозатор жидкости, содержащий герметичный эластичный сосуд с рабочей жидкостью, размещенный в герметичном корпусе, и нагреватель, причем пространство между сосудом и корпусом заполнено монокристаллическим веществом, например дифениламином (SU 369411).
За счет увеличивающегося при нагреве монокристаллического вещества до температуры плавления и сообщения ему с заданной скоростью необходимого количества тепла происходит сжатие эластичного сосуда.
Недостатком указанного устройства является большая вероятность нарушения функционирования вакуумной системы из-за конденсации жидких углеводородов.
Также известен дозатор паров, содержащий герметичный сосуд, заполненный средой, нагреватель, обеспечивающий нагрев среды до образования пара, и соединенную посредством дросселирующего устройства с вышеуказанным сосудом измерительную камеру (SU 272589).
Недостаток его состоит в том, что он не обеспечивает подачу стабильного эталонного потока паров рабочей жидкости. Из-за более низкой температуры стенок измерительной полости, дросселирующего устройства и соединительной магистрали пары рабочей жидкости будут конденсироваться на их внутренней поверхности с различной скоростью. Конденсация паров рабочей жидкости на внутренней поверхности дросселирующего устройства приводит к закупориванию его жидкостью или произвольному изменению величины потока паров через него. Кроме того, нагрев жидкости, например органической, может привести к ее термическому разложению.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является микродозатор, включающий соединенные между собой посредством дросселирующего устройства герметичную камеру, заполненную исследуемым жидким веществом, и измерительную полость, и средства вакуумирования, подключенные к герметичной камере и измерительной полости (RU 2091718).
В указанном устройстве дозируют заданный поток паров жидкости в измерительную полость, при этом перед сообщением свободного объема герметичной камеры с рабочей измерительной полостью предварительно снижают давление в герметичной камере до давления ниже давления насыщенных паров жидкости. Выдерживают герметичную камеру до обезгаживания жидкости, и вакуумируют измерительную полость до давления, меньшего давления в герметичной камере.
Недостаток устройства состоит в том, что в процессе его работы будет происходить истощение источника паров при понижении температуры жидкости в процессе ее испарения, что повышает вероятность нарушения функционирования вакуумной системы из-за конденсации жидких углеводородов при проведении непрерывного газового анализа, а также отразится на стабильности состава во времени.
Поскольку процесс измерения требуемых параметров паров углеводородов осуществляется в вакууме - то наличие паров углеводородов в измерительной камере приводит к снижению скорости откачки вакуумных насосов. Этот эффект объясняется конденсацией паров исследуемых углеводородов в рабочем объеме вакуумного насоса при цикле сжатия рабочей среды и последующем испарении углеводородов при цикле всасывания, в результате чего прекращается доступ газа из откачиваемого объема и концентрация исследуемых паров углеводородов увеличивается.
Задачей настоящей полезной модели является создание микродозатора упрощенной конструкции, обеспечивающей повышение надежности работы и стабильности состава дозируемого вещества во времени за счет реализации проточного режима дозирования смеси исследуемого вещества совместно с газом-носителем.
Поставленная задача достигается тем, что микродозатор смесей газов и паров углеводородов содержит заполненную исследуемым жидким углеводородом термостатированную герметичную испарительную камеру с крышкой, патрубком для подачи газа-носителя и с размещенным в нем капилляром, нижний конец которого погружен в исследуемый жидкий углеводород, и соединенную посредством конического разъема-шлифа с испарительной камерой термостатированную буферную емкость с выходным патрубком для смеси газов и паров углеводородов, равномерно заполненную наполнителем из нейтрального к воздействию исследуемого углеводорода материала, также тем, что в качестве наполнителя используют волокнистый материал, а в качестве газа-носителя используют воздух из атмосферы или газовые смеси.
Сущность устройства поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема предлагаемого микродозатора.
Микродозатор содержит герметичную термостатированную испарительную камеру 1 с крышкой 2 и патрубком 3 для подачи газа-носителя. Камера 1 заполнена исследуемым жидким углеводородом 4. В камере 1 размещен капилляр 5, нижний конец которого погружен в исследуемую жидкость 4. Камера 1 соединена посредством конического разъема-шлифа 6 с буферной емкостью 7 с выходным патрубком 8 для смеси газов и паров углеводородов. Полость буферной емкости 7 равномерно заполнена наполнителем 9 из нейтрального к воздействию исследуемого углеводорода, например, волокнистым материалом типа хлопковой ваты. Камера 1 и буерная емкость 7 снабжены термостатами, соответственно, 10 и 11.
Устройство работает следующим образом.
Поток паров анализируемого жидкого углеводорода 4 задается диаметром отверстия капилляра 5 для введения газа-носителя или атмосферного воздуха. Выходной конец капилляра 5 устанавливается ниже предполагаемой границы раздела жидкость-газ. Затем исследуемая углеводородная жидкость помещается в испарительную камеру 1.
Пары анализируемой среды образуются в результате прохождения газа-носителя или атмосферного воздуха через углеводородную жидкость 4 и барботирования через объем испарительной камеры 1 за счет понижения давления при откачке вакуумным насосом (на фиг. не показан) через вакуумную измерительную камеру (не показана). Выход из испарительной камеры 1 соединяется через разъемный конический шлиф 6 (для обеспечения герметизации соединения) с буферной емкостью 7, что обеспечивает:
- сохранение постоянства состава потока анализируемого вещества в вакуумную измерительную камеру;
- стабильность состава и скорости истечения пробы;
- поддержание постоянной температуры.
Внутренний объем буферной емкости 7 заполняется волокнистым материалом 9 (хлопковая вата, синтетический материал), нейтральным к воздействию исследуемых веществ, равномерно распределяющему исследуемую газовую смесь по всему объему буферной полости 7. В этом случае, траектория движения молекул исследуемых веществ за счет максимально возможной по длине траектории будет обеспечивать оптимальные параметры при откачке вакуумным насосом через вакуумную измерительную камеру. Чтобы избежать охлаждения объема испарителя 1 при испарении анализируемого вещества и уменьшения его потока за счет конденсации при прохождении через шлиф 6 и выходному патрубку 8 используют термостаты 10 и 11 для термостабилизации потока Для устранения влияния влажности атмосферного воздуха при проведении непрерывного газового анализа на результаты измерений его предварительно осушивают на селикагеле.
Предлагаемый микродозатор отвечает всем нижеперечисленным требоваиям к подобного класса устройствам:
- сохраняет постоянство состава во времени;
- удовлетворяет требованиям чистоты и содержания минимального количество мешающих или встречных примесей;
- имеет приемлемую и метрологически обеспеченную погрешность приготовления или анализа;
- обеспечивает безопасность приготовления пробы и работы устройства.