Химический газоанализатор с устройством для перемещения и фиксации в пространстве напорного сосуда измерительной бюретки

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к химическим газоанализаторам, определяющим объемные проценты газов, содержащиеся в воздухе и других газовых смесях.
поглощенный
исходный
оставшийся
Принцип определения объема газа, содержащегося в воздухе или газовой смеси с помощью химических газоанализаторов основывается на том, что взятую для анализа пробу воздуха или газовой смеси объемом 100 (или 10) мл несколько раз (~10-40) прогоняют через сосуд с раствором, способным поглощать соответствующий газ. Объем поглощенного газа определяют по разности между объемами исходной и оставшейся газовой смеси (V=V-V) [1, 2, 3].
Для взятия пробы газовой смеси в измерительную бюретку используется соединенный с измерительной бюреткой через гибкую трубку (из силикона, ПВХ или из резины) напорный сосуд, образующий вместе с измерительной бюреткой систему соединенных между собой сосудов. В напорный сосуд наливается дистиллированная вода, частично заполняющая соединенные сосуды, оставляя, однако, незаполненным объем, достаточный для взятия анализируемой пробы газовой смеси. При взятии пробы измерительная бюретка соединяется с газонепроницаемым мешком, содержащим исследуемую газовую смесь (например, с мешком Дугласа, содержащим выдохнутый человеком воздух), а при анализе атмосферного воздуха просто открывается (соединяется с атмосферой). При опускании напорного сосуда измерительной бюретки, уровень воды в бюретке опускается и происходит засасывание в бюретку исследуемой газовой смеси.
2
2
2
Для анализа содержания газа в газовой смеси (например, СО или О в выдохнутом воздухе), взятый для анализа объем должен несколько раз перегоняться из измерительной бюретки в сосуд с раствором, поглощающим этот газ. Для этого, измерительную бюретку соединяют с сосудом заполненным раствором, способным поглощать нужный газ. С другой стороны сосуд с поглощающим раствором соединяется с напорным сосудом, через который заливается поглощающий раствор и с помощью которого регулируется исходный (перед анализом) уровень поглощающего раствора в сосуде. При перемещении вверх напорного сосуда измерительной бюретки, вода в измерительной бюретке поднимается вверх, вытесняя исследуемую газовую смесь в сосуд с раствором, поглощающим нужный газ, при этом раствор, поглощающий газ вытесняется в напорный сосуд поглощающего сосуда. Т.к. поглощение газа происходит на смоченной поглощающим раствором поверхности сосуда, эту площадь внутри сосуда увеличивают. При поглощении СО с помощью раствора с едким кали, или при последующем поглощении кислорода с помощью раствора пирогаллола и едкого кали, площадь внутри сосуда увеличивается за счет размещения в сосуде стеклянных трубок. При использовании для поглощения кислорода аммиачного раствора окиси меди, внутри поглощающего сосуда помещают отрезки медной проволоки.
Перегон исследуемой газовой смеси из измерительной бюретки в сосуд с поглощающим раствором и обратно осуществляется до того момента, пока объем исследуемой газовой смеси не перестанет уменьшаться, что свидетельствует о полном поглощении соответствующего газа из газовой смеси.
Известен химический газоанализатор для определения объемных процентов газов, содержащихся в воздухе и других газовых смесях, включающий: измерительную бюретку, соединенную гибкой трубкой с напорным сосудом измерительной бюретки и сосудом для поглощения газа, который другим концом соединен с напорным сосудом для поглощающего раствора [1].
Конструкция этого химического газоанализатора и ему подобных предусматривает ручное перемещение напорного сосуда измерительной бюретки. При этом перемещение напорного сосуда вверх (для вытеснения газовой смеси в сосуд с поглощающим раствором) должно происходить строго до достижения водой в измерительной бюретке метки, указывающей о перемещении нужного исходного объема газовой смеси. Так же и перемещение напорного сосуда измерительной бюретки вниз для перемещения газовой смеси обратно в измерительную бюретку, должно происходить ровно до того момента, когда в сосуде с поглощающим раствором уровень раствора возвращается до метки, обозначающей исходный уровень. Поэтому ручное «качание» напорного сосуда измерительной бюретки может легко приводить к неточности в перемещении необходимых объемов газовой смеси, что, в свою очередь, сказывается на точности проводимого анализа. Помимо этого, при «ручном качании» всегда присутствует риск такого избыточного движения вверх, при котором не только произойдет перемещение избыточного объема исследуемой газовой смеси, но и переливание воды из измерительной бюретки в сосуд с поглощающим раствором, или, наоборот, такого избыточного движения вниз, при котором часть поглощающего раствора окажется в измерительной бюретке. Такие случайные резкие движения сделают бессмысленным продолжение анализа и потребуют замены воды и/или поглощающего раствора в сосудах газоанализатора.
Чтобы предотвратить риски таких событий в некоторых газоанализаторах напорный сосуд измерительной бюретки заменяют поршневым механизмом (шприцем) [2, 3]. В этом случае, перемещение исследуемой газовой смеси из измерительной бюретки и обратно связано с ходом поршня. Но есть обстоятельство, которое не позволяет считать это решение правильным. Ход поршня в таких системах короче хода напорного сосуда, т.е. при одинаковом ходе поршня и напорного сосуда поршнем перемещаются большие объемы, что снижает точность перемещения необходимых объемов газовой смеси, что в свою очередь снижает точность проводимых анализов.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение точности проведения анализов химическим газоанализатором за счет применения механизма, обеспечивающего удобство и точность перемещения и фиксации напорного сосуда измерительной бюретки в пространстве.
Для достижения поставленной цели предлагается химический газоанализатор, состоящий из напорного сосуда измерительной бюретки, соединенного гибкой трубкой с измерительной бюреткой, соединенной с другой стороны через трехходовые краны с сосудом для поглощения газов, который через гибкую трубку соединен с напорным сосудом, при этом газоанализатор дополнительно снабжен инерционной катушкой с центральной втулкой и тормозом-трещеткой и двумя блоковыми механизмами, которая через шнур соединена с напорным сосудом измерительной бюретки газоанализатора, что обеспечивает точность его перемещения и фиксации в пространстве.
Для обеспечения необходимой точности перемещения и фиксации в пространстве напорного сосуда, можно использовать классическую спиннинговую инерционную катушку, содержащую барабан со спицами для укладки лески и центральную втулку и тормоз-трещетку [4]. Использование инерционной катушки в конструкции газоанализатора обеспечивает дозированность и точность перемещения напорного сосуда измерительной бюретки при проведении газоанализа. При вращении катушки в одну сторону, происходит серия фиксированных, сопровождающихся звуковыми щелчками, смещений лески (или современного шнура из синтетического материала) в одну сторону; при вращении катушки в другую сторону - серия фиксированных смещений в другую сторону; при остановке вращения катушки - автоматическая фиксация в пространстве перемещаемого объекта. При перемещении напорного сосуда измерительной бюретки вверх вода в измерительной бюретке поднимается вверх, вытесняя исследуемую газовую смесь в сосуд с раствором, поглощающим нужный газ, при этом раствор, поглощающий газ частично вытесняется в напорный сосуд, подсоединенный с другой стороны. Перемещение вверх осуществляется до достижения водой в измерительной бюретке метки, обозначающей вытеснение анализируемого объема газовой смеси. При перемещении напорного сосуда измерительной бюретки вниз вода в измерительной бюретке опускается. И это опускание уровня воды в измерительной бюретке осуществляется до того момента, пока уровень раствора в поглощающем сосуде не вернется к метке, обозначающей исходный уровень поглощающего раствора. Перемещение напорного сосуда измерительной бюретки вверх/вниз осуществляется до тех пор, пока происходит уменьшение исходного объема газовой смеси. Если объем газовой смеси перестал уменьшаться, это свидетельствует о том, что поглощаемый газ полностью удален из анализируемого исходного объема газовой смеси и можно оценить его содержание в объемных процентах.
На фиг. 1 представлена схема химического газоанализатора.
Газоанализатор содержит инерционную катушку (1) с механизмом фиксации (с центральной втулкой и тормозом-трещеткой); шнур (2); два блоковых механизма (3); напорный сосуд измерительной бюретки (4); гибкую трубку (5); измерительную бюретку (6); трехходовые краны (7); сосуд для поглощения газа (8); напорный сосуд (9), соединенный с сосудом для поглощения газа (8).
Напорный сосуд измерительной бюретки (4) перемещают и фиксируют в пространстве с помощью шнура (2), движение которого обеспечивается инерционной катушкой (1) с центральной втулкой и тормозом-трещеткой и двумя блоковыми механизмами (3).
Узлы газоанализатора могут быть выполнены в следующем исполнении: в качестве инерционной катушки с механизмом фиксации может быть использована любая спининговая инерционная катушка с центральной втулкой и тормозом-трещеткой; шнур для перемещения напорного сосуда измерительной бюретки может быть из любого материала достаточной прочности для перемещения и фиксации веса перемещаемого напорного сосуда; блоковые механизмы, направляющие перемещение шнура - обычные не жестко закрепленные втулки; гибкие трубки, соединяющие в единую систему сосуды газоанализатора, из силикона, ПВХ или резины; напорный сосуд измерительной бюретки, измерительная бюретка, трехходовые краны, сосуд для поглощения газа, напорный сосуд, соединенный с сосудом для поглощения газа - стандартные составляющие химических газоанализаторов, изготавливаемые из стекла.
Таким образом, предлагаемая конструкция химического газоанализатора с устройством для перемещения и фиксации в пространстве напорного сосуда измерительной бюретки позволяет обеспечить, повышение удобства и точности перемещения и фиксации напорного сосуда измерительной бюретки в пространстве, что повышает точность проведения анализов химическим газоанализатором.
Литература.
1. Руководство к практическим занятиям по курсу нормальной физиологии: Учеб. Пособие, Под ред. Э.А. Асратяна, А.В. Губарь. М.: Государственное издательство медицинской литературы, 1963. - 304 с. (С. 135-142).
2. Руководство к практическим занятиям по физиологии: Учеб. пособие под ред. Г.И. Косицкого, В.А. Полянцева. М.: Медицина, 1988. - 288 с. (С. 187-191).
3. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии: Учеб. Пособие, Под ред. С.М. Будылиной, В.М. Смирнова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 336 с. (С. 113-114, 158-161).
4. Мухин В.М., Соловьев В.А. Спининговая инерционная катушка. Авторское свидетельство СССР №991965, опубликовано 30.01.1983.