АНАЛИЗАТОР ВОДОРОДА

Анализатор водорода
Полезная модель относится к аналитической химии, а именно к приборам, анализирующим содержание водорода в топливных таблетках двуокиси урана или влаги в закиси-окиси урана.
Она может быть использована при определении общего водорода в таблетках из двуокиси урана для автоматизации и повышения производительности процесса контроля.
Известны приборы, предназначенные для определения водорода. К таковым в первую очередь следует отнести анализатор водорода по патенту РФ № 2151434, МКИ G21C 17/06, 1998.
Также нашли применение в промышленности анализаторы водорода фирмы Leco типа RH-402 / RH-404 журнал Аналитика и контроль №3 том 4-2000г., стр. 230-231.
Недостатком известных устройств является то, что ни в одном известном современном приборе не содержится автоматическое устройство для смены и ввода проб в камеру анализатора. Загрузка проб в таких приборах производится в ручную, а герметичность в камере анализатора обеспечивается за счет применения различных исполнительных механизмов, использующих сжатый воздух, электропривод, механический рычаг, управляемых также в ручную, что отрицательно сказывается на общей производительности аналитического контроля таблеток.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату - прототип, является экспресс анализатор водорода в стали АВ-7801 НПО Черметавтоматика проспект прилагается. Описываемый анализатор водорода содержит загрузочное устройство, импульсную печь и измерительное устройство.
Принцип действия прибора основан на восстановительном плавлении образца в графитовом тигле в электрической импульсной печи в потоке азота и измерении количества
С 17/06,601 N27/14
выделившегося из металла водорода термокондуктометрическим методом с использованием детектора по теплопроводности.
Недостатком данного решения является невозможность автоматической смены образцов в печи.
Задача полезной модели заключается в создании устройства, обеспечивающего герметичную автоматическую смену и загрузку топливных таблеток в камеру анализатора приборов для аналитического контроля таблеток.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в анализаторе водорода топливных таблеток, содержащем электродную печь с испарителем для нагревания образцов, загрузочное устройство, преобразователь, интегратор, блок питания, согласно изобретению, загрузочное устройство состоит из диска с расположенными по окружности сквозными отверстиями, в которых размещены приемные запорные втулки, штока с запорной шайбой и иглой на конце для захвата таблетки, при этом диск имеет двойной фиксатор, состояший из датчика и механического фиксатора, содержащего пружину с шариком.
Указанная совокупность признаков является существенной, так как таблетки расположенные в запорных втулках подаются в испаритель механизмом подъема поочередно, по мере поворота диска, что позволяет автоматизировать процесс смены таблеток,
На фигуре 1 представлена блок схема анализатора водорода,
на фигуре 2 - газовый блок анализатора водорода с загрузочным устройством.
Анализатор водорода состоит из загрузочного устройства 1, газового блока 2, дожигателя водорода 3, обводной трубы 4, установленной параллельно дожигателю водорода, кулонометрического датчика 5, интегратора тока 6, блока питания 7. загрузочного устройства 12, механизма подъема штока 13, запорной шайбы 14 с
уплотнительным кольцом 15, штока загрузки таблеток с иглой на конце 16, пружины 17, шарика 18, шлюза 19.
Испаритель 21 с термопарой 23 помещен в электродную печь 20, снабженную тоководами, которая размещена в камере 22, заполненной гелием.
Дожигатель водорода 3 представляет собой проточный кварцевый реактор, заполненный окисью меди.
Кулонометрический датчик 5 выполнен в виде стеклянной трубки с впаянными на внутренней поверхности двумя платиновыми электродами. Один электрод разорван, в результате чего датчик содержит два последовательно соединенных чувствительных элемента - рабочий и контрольный, предназначенный для полноты поглощения воды рабочим датчиком. Гигроскопическое вещество кулонометрического датчика представляет собой пирофосфорную кислоту Н4Р2О7, получаемую обезвоживанием электролизом ортофосфорной кислоты на внутреннюю поверхность чувствительного элемента до начала работы датчика.
Блок питания представляет собой силовой трансформатор с выходным напряжением до 15 вольт, выдерживающий токовую нагрузку до 450 А, и программный регулятор напряжения.
Регистрация количества электричества, пошедшего на электролиз воды производится интегратором И1 в сочетании со счетной приставкой ПСО2-5.
Анализатор водорода в топливных таблетках работает следующим образом. Анализируемые таблетки помещаются в приемные запорные втулки 8. Далее включают механизм подъема 13 с помощью контроллера 12. При движении штока 16 вверх происходит перемещение таблетки в шлюз 19, а запорная шайба 20 входит в зацепление с запорной втулкой 8. При этом происходит подъем запорной втулки и осуществляется герметичное уплотнение испарителя 21. Подается напряжение через программный регулятор
di4Gil/}.--f5 l
3
напряжения и включается интегратор тока 6. Нагрев таблеток проводится посредством передачи тепла от электродной печи 20 через стенки испарителя 21, что обеспечивает плавный нагрев таблеток и исключает загрязнение водорода и воды другими газами. Таблетки, нагретые до температуры 1800 С+50°С, в атмосфере гелия выделяют водород и воду, которые через патрубок переносятся потоком гелия в дожигатель водорода до воды, после чего вода тем же потоком гелия увлекается в кулонометрический датчик 5, где поглощается пятиокисью фосфора и разлагается электролизом на водород и кислород Количество электричества пошедшее на электролиз воды, которое является мерой массовой доли общего водорода в таблетках, регистрируется интегратором тока 6
В случае если необходимо измерить свободный водород, то водород и вода, выделившаяся из таблеток, потоком гелия направляются по обводной трубе 4 в кулонометрический датчик. В данном случае мы определяем количество воды, а по разнице общего водорода и связанного в воде, определяем количество свободного водорода.
По завершению анализа механизм подъема опускает шток с запорной втулкой и таблеткой вниз пока запорная втулка не займет свое положение в отверстии диска 10. Шток, разблокировав диск, занимает крайнее нижнее положение. На привод диска 9 подается команда от контроллера 12 на смену таблетки. Диск поворачивается на определенный угол и фиксируется в таком положении. Далее, через установленное время, происходит очередной подъем таблетки.
В результате использования предлагаемого загрузочного устройства удалось автоматизировать процесс загрузки таблеток в испаритель.