устройство для приготовления калибровочной парогазовой смеси веществ

Формула изобретения

1. Устройство для приготовления калибровочной парогазовой смеси веществ, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный этим веществом, крышку, перекрывающую горловину сосуда, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода парогазовой смеси и приспособление для разбавления парогазовой смеси дополнительным потоком газа, отличающееся тем, что сосуд для насыщения газа парами вещества выполнен в виде сосуда Дьюара, а приспособление для разбавления парогазовой смеси дополнительным потоком газа выполнено в виде тройника, один канал которого соединен с атмосферой, и в нем установлено регулируемое пневмосопротивление, другой конец тройника соединен через отверстие в крышке с верхней частью внутреннего объема сосуда, а третий канал тройника соединен с газовой линией для вывода парогазовой смеси.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что крышка, перекрывающая горловину сосуда, выполнена из эластичного теплоизоляционного материала.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что на краю крышки выполнены кольцевые выступы, охватывающие верхние кромки сосуда Дьюара.

4. Устройство по п. 1 или 2, или 3, отличающееся тем, что внутренний объем сосуда Дьюара частично заполнен сорбентом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может найти применение при градуировке газоанализаторов. Преимущественно изобретение предназначено для приготовления парогазовых смесей легколетучих веществ, таких как аммиак, бензол, толуол и т.п.

Известно устройство для приготовления парогазовой калибровочной смеси веществ, содержащее сосуд для насыщения, заполненный частицами фторированного углерода, между слоями которого размещено исходное вещество, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода парогазовой смеси из сосуда, приспособление для нагрева сосуда и побудитель расхода газа (см. з-ку ЕП 0500938 А1, G 01 N 30/04, 1992).

Недостатком известного устройства являются ограниченные его функциональные возможности. Это обусловлено тем, что известное устройство позволяет изменять концентрацию паров вещества в газе в очень узких пределах, так как изменение концентрации обеспечивается только изменением температуры сосуда для насыщения.

Кроме того, известное устройство имеет довольно сложную конструкцию, что обусловлено наличием приспособления для нагрева сосуда для насыщения и поддержания его температуры при заданном значении.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для приготовления калибровочной парогазовой смеси веществ, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный этим веществом, крышку, перекрывающую горловину сосуда, газовую линию для подвода газа в сосуд для насыщения, газовую линию для вывода парогазовой смеси из сосуда и приспособление для разбавления парогазовой смеси (см. каталог фирмы CAVKIT Ltd. (Англия) на генераторы калибровочных паров в воздухе, 1997).

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является то, что при изменении температуры окружающего воздуха происходит изменение температуры вещества и, следовательно, изменяется его концентрация в парогазовой смеси. Чтобы установить прежнее значение, при котором происходит градуировка, необходимо осуществить дополнительную настройку путем регулировки пневмосопротивления. Для поддержания постоянной температуры вещества сосуд для насыщения необходимо размещать в специальном термостате, что существенно усложняет конструкцию устройства в целом и увеличивает его стоимость.

Задача изобретения состояла в разработке такого устройства для приготовления калибровочной парогазовой смеси веществ, в котором обеспечивается поддержание постоянства концентрации парогазовой смеси при изменении температуры окружающего воздуха без применения специальных термостатирующих приспособлений, снабженных средствами для подвода тепла, измерения и регулирования температуры.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для приготовления калибровочной парогазовой смеси веществ, содержащее сосуд для насыщения газа парами вещества, частично заполненный этим веществом, крышку, перекрывающую горловину сосуда, газовую линию для подвода газа в сосуд, газовую линию для вывода парогазовой смеси и приспособление для разбавления парогазовой смеси дополнительным потоком газа, в котором согласно изобретению сосуд для насыщения газа парами вещества выполнен в виде сосуда Дьюара, а приспособление для разбавления парогазовой смеси дополнительным потоком газа выполнено в виде тройника, один канал которого соединен с атмосферой и в нем установлено регулируемое пневмосопротивление, другой конец тройника соединен через отверстие в крышке с верхней частью внутреннего объема сосуда, а третий канал тройника соединен с газовой линией для вывода парогазовой смеси

Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что крышка выполнена из эластичного теплоизоляционного материала.

В числе отличий следует отметить то, что на краю крышки выполнены кольцевые выступы, охватывающие верхние кромки сосуда Дьюара.

Еще одним отличием устройства является то, что внутренний объем сосуда Дъюара частично заполнен сорбентом.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения в предлагаемом устройстве обеспечивается постоянство температуры во внутреннем объеме сосуда для насыщения газа парами вещества без применения сложных и дорогостоящих приспособлений для термостатирования.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен вид предлагаемого устройства частично схематично и частично в разрезе. Устройство содержит сосуд 1 для насыщения газа парами вещества, выполненный в виде сосуда Дьюара, частично заполненный этим веществом 2. Вещество может использоваться в виде жидкости, а также в виде раствора его в подходящем растворителе или в виде сорбата, нанесенного и равномерно распределенного на сорбенте. Сосуд 1 снабжен крышкой 3, выполненной из теплоизоляционного эластичного материала. Крышка 3 имеет отверстие с впрессованным в него постоянным пневмосопротивлением 4, через которое в емкость сосуда 1 попадает воздух.

Края крышки 3 снабжены кольцевыми выступами 5 и 6, охватывающими верхние кромки сосуда 1. Между кольцевыми выступами 5 и 6 размещена кольцевая прокладка 7 из эластичного материала (резины и т.п.), выполняющая функции герметизирующего уплотнения. На крышке 3 установлено приспособление 8 для смешивания газа (воздуха) с парами вещества 2, заполняющими верхнюю часть внутреннего объема сосуда 1. Приспособление 8 выполнено в виде тройника, имеющего три газовых канала 9,10 и 11.

Газовый канал 9 соединен с атмосферой через отверстие 12 с помощью регулируемого пневмосопротивления, роль которого играет изменяемый по длине зазор между выступами винтовой поверхности винта 13 и углублениями, нарезанными в канале 9.

Верхняя резьбовая часть канала 10 служит для ввода раствора вещества в сосуд 1 и герметично закрывается винтом 17 через эластичное уплотнение 18. В нижнюю часть канала 10 впрессована металлическая трубка 19, нижний срез которой в рабочем положении находится на расстоянии 10-15 мм от поверхности вещества 2, а верхний не перекрывает место пересечения с каналом 9. В канал 11 также впрессована металлическая трубка 20, соединенная с газовой линией 14 с установленным в ней побудителем расхода 15. При этом внутренний срез трубки находится на некотором расстоянии от пересечения каналов 10 и 11.

Выход побудителя расхода 15 соединен с детектором 16 для измерения концентрации пара в газе, например фотоионизационным детектором. Устройство работает следующим образом.

Отвинчивают винт 17, через канал 10 и трубку 19 в сосуд 1 с помощью пипетки или шприца (на чертеже не показаны) вводят раствор легколетучего вещества, частично заполняя его. Затем закрывают канал 10 винтом 17, завинчивают его и включают побудитель 15 расхода газа. Под действием побудителя 15 расхода газа во внутренних каналах приспособления 8 создается разрежение, под действием которого в канал 10 поступает смесь воздуха с парами вещества, находящегося в динамическом равновесии с раствором вещества в сосуде 1. Поскольку вещество находится в сосуде Дьюара, его температура очень слабо зависит от температуры окружающей среды. Это обеспечивает постоянство давления пара над поверхностью жидкости, то есть постоянство концентрации вещества в потоке смеси, поступающей по каналу 10. Через пневмосопротивление 4 в сосуд 1 поступает воздух для выравнивания давления в сосуде 1 с атмосферным давлением. Хотя температура воздуха может отличаться от температуры вещества 2 в сосуде 1, он практически не оказывает влияния на температуру вещества 2 из-за малого значения теплоемкости воздуха и малого расхода. Под действием этого же разрежения по зазору, образованному резьбой винта 13 и резьбой на внутренней поверхности канала 9, в тройник через отверстие 12 поступает воздух, который, смешиваясь с парами вещества, поступающими по каналу 10 образует парогазовую смесь. Парогазовая смесь по каналу 11, трубке 20 и газовой линии 14 поступает в побудитель 15 расхода газа и из него в детектор 16, например в фотоионизационный детектор. Концентрацию пара в газе (воздухе) изменяют путем регулирования глубины ввинчивания винта 13 в канал 9 приспособления 8. Путем изменения глубины ввинчивания винта 13 в канал 9 изменяется длина зазора, образуемого резьбой винта 13 и резьбой канала 9 и, следовательно, величина сопротивления потоку газа (воздуха) в канале 9. Концентрация пара вещества в газе (воздухе) в предлагаемом устройстве может изменяться также путем изменения концентрации вещества в растворе, вводимом в сосуд. Это обеспечивает возможность изменения концентрации пара вещества в газе в очень широких пределах (до трех порядков величины). Для таких веществ, как бензол и гексан, этот диапазон составляет от 1 до 300 мг/м³.

При использовании предлагаемого устройства в лабораторных условиях, при которых отсутствуют резкие колебания температуры окружающей среды, предлагаемое устройство обеспечивает поддержание концентрации вещества в парогазовой смеси на постоянном уровне в течение 8-10 часов непрерывной работы.

Сосуд 1 при снятом приспособлении 8 может быть предварительно частично заполнен сорбентом (например, активированным углем) с нанесенным на него и равномерно распределенным легколетучим компонентом (или его раствором). Затем устанавливают приспособление 8 на сосуд 1, выключают побудитель 15 расхода, фиксируют установление постоянного значения показаний детектора, что соответствует достижению равновесия между сорбированным легколетучим веществом и его паровой фазой. После этого генератор готов к работе.