Термомагнитный газоанализатор

 

Союз Советсяик

Соцмалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВТИЛЬСТВУ (11800866 (6т) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 21.08 78 (21) 285бЭ51/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.0181. бюллетень Й9 4

Р1 1М. К.з

G N 27/72

Государственный комитет

СССР по делан изобретений и открытий (53) УДК 543 ° 274 (088.8 ) Дата опубликования описания 300 .81 (72) Авторы изобретения

В. М. Путров и Б. Г. Кадук т

l

Ci„ ! сесоианнй научно-нсслеионательский инстйтут ПГаттитннескете приборостроения (7! ) Заявитель (54) ТЕРМОМАГНИТНЫЯ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения концентрации парамагнитной компоненты в анализируемой среде (газовых смесях или жидкостях), например, кислорода, н может быть использовано в тех областях народного хозяйства, где возникает необходимость в определении состава анализируемой среды, например химии, металлургии, энергетике и т.д. а также на подвижных объектах (судах, самолетах и т.д.}

Известен термомагнитный газоаналнзатор, измерительная ячейка которого состоит из двух сообщающихся одна с другой камер, представлянщих собой полости,. образованные магнит= ными н ложнымн полюсами. В каждой камере имеются чувствительные элементы, представляющие. собой нагревательные терморезисторы. Чувствитель-. ные элементы, расположенные вблизи магнитных полюсов, находятся в неоднородном магнитном поле, а расположенные вблизи ложных полюсов вне его. Магнитные и ложные полюса одной камеры расположены крест на крест относительно соответствующих полюсов другой камеры. Чувствнтельные элементы, охлаждаемые термомагнитной конвекцией, являются противоположными плечами мостовой схемы 11.

Недостатком этого газоаналнзатора является низкая точность измерения из-за небольшого допускаемого угла наклона (до 20-25") в пространстве н значительного влияния на показания прямого обдува чувствительных элементов.

Известен термомагнитный газоаналиэатор для подвижных объектов, действие которого основано на компенсации термомагнитных потоков тепловым потоком, возникающим под действием центробежной силы н при этом исключаются гравитационные силы, действующие ва газовую сиесье В газоЮ анализаторе во вращающемся корпусе расположена магнитная система, между полюсами которой находятся чувствительные элементы, выполненные в виде трубок с двумя секциями нагревательной обмотки на каждой трубке. Секции соединены в мостовую схему., диаго-. нальные точки которой выведены через скользящие контакты н подсоединены к питанию и к усилителю. Выходное

30 напряжение с усилителя подается на

800866 двигатель, вращающий систему. С двигателем соединен тахогенератор, частота и напряжение которого пропорциональны содержанию кислорода в анализируемой смеси. Анализируемый газ эа счет вращения корпуса засасывается в прибор 2 )

Недостатком этого газоанализатора является низкая надежность из-за наличия вращающихся узлов и скользящих. элементов .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термомагнитный газоанализатор, содержащий магнитную систему, объединенные общим входным каналом цилиндрические камеры, в каждой из которых установлены вдоль оси измерители температуры и помещенный между ними нагреватель. Термоанемометры расположены с двух сторон нагревателя и при отсутствии термомагнитной конвекции оба термоанемоментра нагреваются одинаково за счет теплопроводности газа и естественной конвенции. При наличии термомагнитной конвекцин происходит охлаждение одного из термоанемометров и дополнительный нагрев другого, а по разности приращений температур термоанемометров судят о концентрации парамагнитной компоненты в анализируемом газе f3 ).

Недостатком этого газоанализатора является низкая точность измерения за счет значительного влияния на показания пространственного положения и прямого обдува чувствительных элементов газовой смесью.

Кроме того, недостатком для всех известных газоанализаторов, особенно применяемых в технологических процессах, является низкая надежность, обусЛовленная, в том числе, необходимостью подготовки газовой смеси к анализу, например очистка от агрессивных компонентов, осушка от влаги, и т.п., а также невозможностью измерения парамагнитной компоненты в жидкой анализируемой среде. При этом, с одной стороны информация об измеряемом компоненте сильно деформируется за счет выделения одних и по« глощения других компонентов газовой смеси, что не позволяет качественно управлять технологическим.процессом„ а с другой стороны, возникает необходимость в применении-вспомогательных устройств, например, фильтров, холодильников, осушителей, поглотителей и т.п.

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерения путем уменьшения влияния. на показания .пространственного.положения .и повышение надежности работы.термомагнитных газоанализаторов упрощением подготовки анализируемой среды к анализу и возможностью измерения парамагнитной компоненты в жидкости.

Поставленная цель достигается за счет того, что измерители температуры и нагреватель заделаны в теплопроводящне трубки и размещены между теплоизоляционными перегородками, которые вместе с трубками образуют аэродинамическое цилиндрическое тело.

На чертеже схематически изображена конструкция измерительных камер в газоанализаторе.

Чувствительный элемент 1, являющийся аэродинамическим цилиндрическим телом, расположен в рабочей камере 2 вблизи магнитных полюсов 3, а чувствительный элемент 4 в сравнительной камере 5 вблизи ложных полюсов 6 той же магнитной системы.

Кроме того, чувствительные элементы

1 и 4 установлены при помощи кронштейнов 7 в измерительных камерах так, чтобы магнитные и ложные полю26 са находились над первыми от обтекаемой лобовой части чувствительных элементов теплоизоляционными перегородками 8. На входе измерительных камер, объединенных общим входным

2а каналом 9, установлены дроссели 10.

Измерители температуры 11, 12 и

13, 14 каждого чувствительного элемента являются противоположными плечами моста Уинстона.

З0 Кроме того, измерители температуры в каждом чувствительном элементе разделены через теплоизоляционные перегородки 8 и 15 электронагревателем 16, а электронагреватели.и измерители температуры защищены от анализируемой среды, а именно заделаны в теплопроводящие трубки 17, 18 и 19 с которыми они контактируют по внутренним поверхностям.

При подаче потока анализируемой

40 среды, не содержащей парамагнитной компоненты, на входной канал происходит разделение потока при помощи дросселей на два идентичных потока, которые обтекают чувствительные эле45 менты в рабочей и сравнительных камерах. Конструкция чувствительных элементов обеспечивает получение стабильного пограничного слоя анализируемой среды иа обтекаемой поверхности. При этом измерители температу— ры, например, контактные терморезисторы, в каждом.из чувствительных элементов измеряют. температуру ана-. лизируемой среды в установившихся зонах пограничного слоя до и после воздействия теплового поля, создаваемого электронагревателем. Тепловые поля в каждом иэ чувствительных элементов идентичны. между собой.

При наличии в потоке.анализируемой среды парамагнитной. компоненты происходит перераспределение потоков в камерах по величине .за счет совместного воздействия на парамагнитную.компонеиту неоднородного магнитного и теплового полей в рабочей ка800866 мере. В этом случае температура анализируемой среды в установившихся зонах пограничного слоя каждого чув-:ствительного элемента до и.:после воздействия полей измеряется. При этом в измерительной диагонали моста возникает напряжение соответствукщей величины и знака, пропорциональное концентрации парамагнитной компоненты.

Благодаря предлагаемой конструкции термомагнитного газоанализатора . уменьшается зависимость показаний от изменения пространственного положения вследствие того, что причиной тепловой конвекции являются, в отличие от известных устройств, не гравитацион- 15 ные или центробежные силы, а силы принудительно направленного потока анализируемой среды, которая обтекает чувствительные элементы, установленные в измерительных камерах вдоль, Щ термомагнитной конвекции. В связи с этим при разных углах наклона газоаналиэатора в пространстве направление аэродинамической (гидродинамической ) составляющей потока и сносимые ею с электронагревателей тепловые потоки, в том числе тепловая .конвекция, а также термомагнитная конвекция совпадают. Кроме того, влияние наклонов и других возмущений на работу термомагнитного газоанализатора с вертикальным расположением измерительных камер в пространстве сказывается в меньшей степени по сравнению, например, с горизонтальным расположением измерительных камер в пространстве.

При использовании гаэоанализатора по изобретению повиаается надежность, так как отпадает необходимость очистки (от агрессивных компонентов)и осушки (от влаги ) анализируемой среды 4{} перед подачей ее в газоаналнзатор, а также возможно измерение парамагнит-. ной компоненты в жидкости. Это обеспечивается тем, что измерители температуры и нагреватель в каждом чувствительном элементе соответственно за1цищены от анализируемой среды теплопроводящими металлическими трубками иэ корроэионностойкого материала.

Кроме того, в газоанализаторе отсутствуют вращающиеся узлы и скользящие элементы.

Конструкция термомагнитного газоаналиэатора и расположение чувствительных элементов в измерительных камерах позволяют принудительно направлять анализируемую среду на чувствительные элементы и измерять температуру в у=тановившихся зонах пограничного слоя на поверхности чувствительного элемента, обтекаемого анализируемой средой. Это в свою очередь уменьшает влияние иа показания пространственного положения и упрощает подготовку анализируемой среды к аиа« .лизу, т.е. повыаается точность иэмере ния и надежность термомагнитного газоанализатора.

Формула изобретения

Термомагиитный газоаналиэатор, содержащий магнитную систему объеди/ неиные общим входным каналом цилиндрические камеры, в каждой из которых установлены вдоль оси измерители температуры и помещенный между ними нагреватель, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измерители температуры и нагреватель заделаны в теплопроводящие трубки и размещены между теплоизоляционнюеи перегородками, которые вместе с трубками образуют аэродинамическое цилиндрическое тело.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР в 247604, кл. C 01 Aj.27/72, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

М 143812, кл. G 01 М 27/72, 1960.

3. Агейкин Д. И. Магнитные газоанализаторы. М., "Энергия", 1963 с. 139-141(прототип).

800866

f7

Составитель Л. Дикая

Ре акто Е. Л никова Тех С.ИЩнов

Заказ 0 0 9 Тираи 918 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва й-35 Ра кая наб. д. 4 5

Филиал Пп атент, г. Уигород, ул. Проектная, 4