устройство для приготовления поверочных газовых смесей

Формула изобретения

1. Устройство для приготовления поверочных газовых смесей, содержащее источник поверочного газа или смеси газов в виде баллона высокого давления, источник газа-разбавителя, смеситель газов и систему разбавления газовой смеси после смесителя дополнительным потоком газа-разбавителя, отличающееся тем, что смеситель газов выполнен в виде емкости, имеющей два канала для подвода смешиваемых газов, один из которых соединен через управляемый запорный клапан с источником поверочного газа или смеси газов, а второй канал соединен с атмосферным воздухом, и канал для вывода смеси газов, который соединен с системой разбавления газовой смеси и в котором последовательно установлены детектор для контроля содержания поверочного газа в воздухе и побудитель расхода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен детектор для контроля поверочного газа в смесителе газов.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что смеситель газов снабжен каналом для отбора части газовой смеси из смесителя и каналом для возврата этой части в смеситель, образующими замкнутый контур, в котором установлены детектор для контроля содержания поверочного газа в смесителе и дополнительный побудитель расхода.

4. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что система разбавления газовой смеси после смесителя содержит микрокомпрессор, вход которого соединен с атмосферным воздухом, а выход соединен с каналом для вывода смеси газов из смесителя.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в него введен микропроцессорный блок управления, входы которого соединены с выходами детекторов для контроля содержания поверочного газа в смесителе и в канале для вывода смеси газов после системы разбавления, а выходы соединены с приводом управляемого запорного клапана и приводом микрокомпрессора системы разбавления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к устройствам для приготовления поверочных газовых смесей. Оно может найти применение при градуировке и поверке газоанализаторов, хроматографов и других приборов для газового анализа.

Известные источники поверочных газовых смесей представляют собой баллоны высокого давления, объемом до 40 л, заполненные газовыми смесями определенного состава, находящимися при давлении до 100 атмосфер и выше (см. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Энциклопедия "Эконометрия". Серия справочных изданий под руководством проф. Исаева, Санкт-Петербург, 1998, с. 587-602). На такие баллоны распространяются "Правила и устройство сосудов, работающих под давлением", требующие определенных условий эксплуатации, транспортировки и хранения. Зачастую "Правила" не позволяют использовать баллоны в цехах и других категорированных помещения, что создает дополнительные трудности. Кроме того, большие баллоны тяжелы, их трудно транспортировать.

Для поверки приборов в рабочем диапазоне измерения используется несколько смесей с различными концентрациями. Это требует либо применения нескольких баллонов, либо дорогостоящих систем разбавления.

И наконец, состав поверочной смеси в металлическом баллоне может изменяться во времени неконтролируемым образом. Особенно подвержены этому явлению смеси с малым содержанием поверочного газа и смеси, содержащие коррозионные газы.

Известно устройство для приготовления поверочных газовых смесей, содержащее источник чистого поверочного газа в виде баллона высокого давления и один или несколько источников газа-разбавителя, например очищенного воздуха, смеситель газов и систему разбавления газовой смеси после смесителя дополнительным потоком газа-разбавителя (см. например, Авт. свид. СССР 1546945, G 01 D 11/035, 1990).

В известном устройстве в качестве источников газа-разбавителя также используются баллоны высокого давления. Это, как описано выше, требует обеспечения определенных мер безопасности и удорожает процедуру поверки.

Задача изобретения состояла в создании устройства для приготовления поверочных газовых смесей, позволяющего получать поверочные смеси в широком диапазоне концентраций, использующего только один баллон в качестве источника исходного газа, без применения баллонов высокого давления с газом-разбавителем.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для приготовления поверочных газовых смесей, содержащее источник поверочного газа или смеси газов в виде баллона высокого давления, источник газа-разбавителя, смеситель газов и систему разбавления газовой смеси после смесителя дополнительным потоком газа-разбавителя, в котором согласно изобретению смеситель газов выполнен в виде емкости, имеющей два канала для подвода смешиваемых газов, один из которых соединен через управляемый запорный клапан с источником поверочного газа или смеси газов, а второй канал соединен с атмосферным воздухом, и канал для вывода смеси газов, который соединен с системой разбавления газовой смеси и в котором последовательно установлены детектор для контроля содержания поверочного газа в выходной смеси и побудитель расхода.

Другим отличием предлагаемого устройства является то, что в него введен детектор для контроля содержания поверочного газа в смесителе газов. С этой целью в предпочтительном варианте выполнения устройства смеситель газов снабжен каналом для отбора части газовой смеси из смесителя и канал для возврата этой части газовой смеси в смеситель, образующие замкнутый газовый контур, в котором установлен дополнительный побудитель расхода и детектор для контроля содержания поверочного газа.

Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что система разбавления газовой смеси после смесителя содержит микрокомпрессор, вход которого соединен с атмосферным воздухом, а выход соединен с каналом для вывода смеси газов из смесителя.

В числе отличий устройства следует отметить то, что в него введен микропроцессорный блок управления, входы которого соединены с выходами детекторов для контроля содержания поверочного газа в смесителе газов и в выходной смеси, а управляющие выходы соединены с приводом управляемого запорного клапана и приводом микрокомпрессора.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения в предлагаемом устройстве не только устраняется необходимость применения баллонов высокого давления с газом-разбавителем, но и обеспечивается контроль концентрации поверочной смеси в процессе ее приготовления в широком диапазоне разбавления поверочного газа.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит источник 1 поверочного газа или смеси газов определенного состава в виде баллона высокого давления, снабженного регулятором 2 давления и смесителем 3 газов, выполненный в виде емкости из инертного по отношению к смешиваемым газам материала, например стекла. Смеситель 3 соединен с источником 1 поверочного газа через канал 4 и управляемый запорный клапан 5, снабженный приводом 6, например электромагнитным приводом. Смеситель 3 через канал 7 для подвода газа-разбавителя и фильтр 8 соединен с атмосферным воздухом, служащим в предлагаемом изобретении в качестве газа-разбавителя.

Фильтр 8 предназначен для очистки воздуха от механических примесей (частиц, пыли), влаги и химических примесей, присутствующих в воздухе. Смеситель 3 соединен с каналом 9 для вывода газовой смеси, в котором последовательно установлены детектор 10 для контроля содержания поверочного газа в воздухе и побудитель 11 расхода. Канал 9 для вывода газовой смеси снабжен системой разбавления, которая содержит микрокомпрессор 12, вход которого через фильтр 13 соединен атмосферным воздухом, а выход соединен с каналом 9 для вывода смеси газов из смесителя 3. Смеситель 3 снабжен каналом 14 для отбора части смеси из смесителя 3 и каналом 15 для возврата этой части смеси в смеситель 3, образующие замкнутый газовый контур 16, в котором установлены дополнительный детектор 17 для контроля содержания поверочного газа в смесителе 3 и дополнительный побудитель 18 расхода.

Устройство снабжено микропроцессорным блоком 19 управления, входы 20 и 21 которого соединены с выходами детекторов 10 и 17 для контроля концентрации поверочного газа в выходной смеси и смесителе 3, а выходы 22 и 23 соединены с приводом микрокомпрессора 12 и приводом 6 управляемого запорного клапана 5.

Выбор типа детекторов 10 и 17 для контроля концентрации поверочного газа определяется составом поверочной смеси. Например, если поверочной смесью является смесь метана с воздухом, то в качестве детекторов 10 и 17 могут быть использованы детекторы, работающие на принципе поглощения излучения в инфракрасной области.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы устройства включаются побудители 11 и 18 расхода, а также соединенные последовательно с ними детекторы 10 и 17. После выхода детекторов 10 и 17 на стационарный режим работы микропроцессорный блок 19 управления по заданной временной программе выдает управляющий сигнал на открытие запорного клапана 5. Поверочный газ или смесь газов из баллона 1 через открытый запорный клапан 5 поступает в емкость 3, где смешивается с находящимся в ней атмосферным воздухом. Часть этой смеси по каналам 14 и 15 под действием побудителя 18 расхода циркулирует в замкнутом газовом контуре через детектор 17. После того как концентрация поверочного газа в емкости 3 достигнет заданного значения и детектор 17 выдаст соответствующий сигнал на управляющий вход 21 микропроцессорного блока 19 управления, запорный клапан 5 перекрывается и емкость 3 начинает работать как источник поверочной газовой смеси. Поверочная газовая смесь, отбираемая из емкости 3 через канал 9, разбавляется атмосферным воздухом, очищенным с помощью фильтра 13 и нагнетаемым с помощью микрокомпрессора 12. Атмосферное давление в емкости 3 поддерживается за счет атмосферного воздуха, поступающего в емкость 3 по каналу 7 через фильтр 8. Концентрация поверочного вещества в смеси измеряется детектором 10, после чего смесь через побудитель 11 расхода подается на поверяемый прибор. Сигнал, получаемый с детектора 10, подается на микропроцессорный блок 19 управления, который сравнивает его с заданным значением и поддерживает заданное значение сигнала, соответствующее требуемому значению концентрации путем регулирования напряжения на микрокомпрессоре 12. Концентрация поверочного газа в смеси на выходе детектора может меняться в широких пределах, начиная от начальной концентрации поверочного газа в емкости 3 до любой более низкой концентрации, измеряемой детектором с необходимой точностью. Когда микропроцессорный блок 19 управления оказывается не в состоянии поддержать заданную концентрацию, что происходит в зависимости от скорости убыли поверочного газа из емкости раньше или позже, снова открывается запорный клапан 5 и процесс повторяется сначала.