CS254407B1 - Zařízení pro stabilizaci tlaku plynu - Google Patents

Abstract

Zařízení pro stabilizaci tlaku plynu je uspořádáno tak, že řídicí část, ve které je tlak udržován na konstantní hodnotě, je oddělena pružnou membránou od řízené části s axiálně umístěnou odtokovou tryskou, kterou odtéká přebytek plynu tak, že v obou částech je udržován tlak na stejné hodnotě.

Description

Výhodou zařízení podle vynálezu je jednak snížení tlakové diference mezi dvěma pneumatickými větvemi na minimum (0,1 až 0,01 % celkového tlaku), tedy o jeden řád proti stávajícímu stavu a dlouhodobé udržení této minimální tlakové diference bez ohledu na absolutní hodnotu tlaku, tedy eliminace vlivu dlouhodobého kolísání tlaku. Další výhodou je možnost stabilizace průtoku vzorku, který je předmětem analýzy a jehož tlak kolísá aniž by část vzorku, která vtéká do detektoru, přišla do styku s pružnou gumovou membránou, která může nepříznivým způsobem zkreslovat výsledky analýzy sorbci nebo desorbcí, což je zvláště důležité při stanovení velmi nízkých koncentrací při emisních a imisních měřeních. Zařízení má velmi jednoduchou konstrukci a snižuje výrobní náklady.

Na připojených výkresech je znázorněno zařízení pro stabilizaci tlaku plynu, kde na obr. 1 je schéma zapojení tohoto zařízení a na obr. 2 je řez vlastním zařízením podle vynálezu.

Zařízení sestává z řídicí části 1 a řízené části 2, které jsou ve tvaru dutého komolého kužele se společnou základnou a s vrcholovými úhly = = = 165° ± 5. Řídicí část 1 je opatřena otvorem pro pneumatické spojení a řídicím tlakem a řízená část 2 má jednak otvor pro spojení s řízenou pneumatickou větví a jednak odtokovou trysku 3, která je umístěna axiálně proti těsnicímu kotouči 5, který je připraven na regulační membránu 4. Tato membrána 4 odděluje řídicí část 1 od řízené části 2 a průměr d, odtokové trysky 3 vyhovuje vztahu ^d2 r ^k_2 · ^(V1 ' ^V2>’ kde Vj je vzdálenost mezi membránou a koncem trysky 3, v₇ je výška těsnicího kotouče 5. Hodnota bezrozměrné konstanty k, je 1 ± 0,5 a průměr základen dj komolého kužele řídicí části 1 a řízené části 2 splňuje podmínku df.p^kp kde p je tlaková diference mezi řídicí částí 1 a řízenou částí 2 a hodnota konstanty k₍ = (5 ± 2) .

. IO⁴ [kPa . m³] je dána mechanickými vlastnostmi membrány. Řídicí část 1 je spojena s odbočkou 8, která je jednak napojena na stabilizátor tlaku plynu 7 a na vstupní potrubí 6 a jednak na pneumatický odpor 9. Řízená část 2 je spojena odbočkou 11 se vstupním potrubím 10 a pneumatickým odporem 12.

Funkce zapojení podle vynálezu je následující: vstupem 6 vtéká plyn do řídicí větve. Jeho tlak je stabilizován běžným stabilizátorem 7 a plyn protéká odbočkou 8 do vlastní technické soustavy pneumatickým odporem 9. Odbočka 8 je pneumaticky spojena s řídicí částí 1, ve které je proto tlak na stejné hodnotě jako v odbočce 8. Druhým vstupem 10 vtéká plyn do řízené větve systému a protéká odbočkou 11 a pneumatickým odporem 12 do druhé soustavy. Odbočka 11 je pneumaticky spojena s řízenou částí 2. Jestliže v řízené části 2 převýší tlak hodnotu řídicí části 1 o hodnotu p,

254 407 která se pohybuje v rozmezí 0,05 až 0,2 kPa, pak se otvírá ventil a přetlak se automaticky odpouští výtokovou tryskou 3. Tímto způsobem je udržován tlak jak řízené části 2, tak i v odbočce 11 na konstantní hodnotě nižší o hodnotu p než je tlak v řídicí části 1. Předpokladem je, že hodnota tlaku na vstupu 10 je vyšší než hodnota tlaku v řídicí části 1. Pružná membrána 4 s těsnicím kotoučem 5 pak kmitá tak, že odpouští výtokovou tryskou 3 přebytečný tlak a v odbočce 11 udržuje tlak na konstantní hodnotě. Proto i do soustavy napojené na odpor 12 vtéká plyn konstantní průtokovou rychlostí, aniž by přišel do styku se sorbčním materiálem membrány. Je to zřejmé z obr. 1: vzorek vtéká potrubím 10, protéká odbočkou 11 a jeho přebytek odtéká řízenou částí 2 zařízení a výtokovou tryskou 3 do odpadu, tím jc udržován tlak na odbočce 11 na konstantní výši a proto do analyzátoru vtéká pneumatickým odporem 12 konstantní průtok vzorku, který nepřišel do styku se sorbčním materiálem membrány.

Využití vynálezu je možné např. u chemiluminiscenčního analyzátoru na stanovení kysličníků dusíku, ve kterém sc v časovém sledu stanovuje jednak kysličník dusnatý NO přímou analýzou vzorku, jednak suma kysličníku dusnatého a dusitého NO. analýzou vzorku za konvertorem, jehož pneumatický odpor je funkcí času. Pro spávnou reakci detektoru je třeba udržoval konstantní průtok i při skokových změnách vstupního tlaku způsobených změnou toku vzorku přímo do detektoru nebo přes konvertor. Zařízení podle vynálezu je schopno jednak eliminovat tylo skokové změny, jednak eliminovat i dlouhodobou změnu průtoku vzorku přes konvertor, jehož pneumatický odpor se mění postupným ubýváním jeho náplně. Jako jiný příklad je možno uvést elektrolytický vyvíječ vodíku a kyslíku pro inslrumentační účely (např. pro chromalogralý, plamenofotometrickc analyzátory na sirnč sloučeniny apod.). Pro tyto účely slouží elektrolyzér jako tlakový zdroj příslušných plynů řiditelný v rozmezí 50 až 600 kPa s průtokovou kapacitou, kterou lze nastavil v mezích 10 až 200 ml min.'¹. Vlastní elektrolyzér pracuje na principu spojitých nádob: V jedné je umístěna katoda pro vylučování vodíku a v druhé anoda, kde se vylučuje kyslík a vodíku je vylučován dvojnásobný objem. Při celkovém tlaku několika set kPa musí být tlaková diference mezi oběma nádobami udržena v mezích 0,2 až 0,3 kPa. Kdyby vzrostla diference na více než 1 kPa, mohlo by dojít k havarijnímu stavu. Udržení dostatečně nízké tlakové diference umožňuje zapojení zařízení podle vynálezu mezi oběma větvemi, vodíkovou a kyslíkovou. Další důležité využití je v oboru kontroly životního prostředí, konkrétně ke stanovení znečištění ovzduší, tedy při emisních nebo imisních měřeních škodlivin jako jsou uhlovodíky, sirnč sloučeniny, kysličníky dusíku apod. Při těchto měřeních je třeba určovat velmi nízké koncentrace škodlivých látek v hodnotách ppm a ppb. Takové měření vyžaduje, aby plynný vzorek nepřišel do styku s látkami, které by svými vlastnostmi (chemická reaktivita, koroze, porozita, sorbční schopnosti apod.) mohly zkreslovat výsledek, což vyžaduje použití takových materiálů, jako je nerez a teflon. V praxi se vzorek odebírá z kouřovodů nebo z okolního ovzduší čerpadly (nerez - teflon) a jeho tlak kolísá. Podmínkou správné funkce je konstantní průtok detektorem, tj. konstantní tlak na vstupu analyzátoru. Použití běžných stabilizátorů v sériovém zapojení je nevyhovující pro styk s pružným materiálem, jehož sorbční vlastnosti zkreslují výsledky. Použitím zařízení podle vynálezu nepřichází analyzovaný vzorek do styku s membránou.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení pro stabilizaci tlaku plynu, vyznačující sc tím, že řídicí část (1) a řízená část (2) jsou ve tvaru dutého komolého kužele se společnou základnou a s vrcholovými úhly a, = ct ₉ = 165°+ 5°a řídicí část (1) je opatřena otvorem pro pneumatické spojení s řídicím tlakem a řízená část (2) má jednak otvor pro spojení s řízenou pneumatickou větví a jednak odtokovou tryskou (3), která je umístěna axiálně proti těsnicímu kotouči (5), který je připevněn na regulační membránu (4), jež odděluje řídicí část (1) od řízené části (2), přičemž průměr d₉ odtokové trysky (3) vyhovuje vztahu

   - k₂ . (Vj - v₂), v němž je vzdálenost mezi membránou a koncem trysky (3), v, je výška těsnicího kotoučku (5), hodnota bezrozměrné konstanty k, = 1 + 0,5 a průměr základny d_f komolého kužele řídicí části (1) i řízené části (2) splňuje podmínku df.p^kj, ve které p je tlaková diference mezi řídicí částí (1) a řízenou částí (2) zařízení a hodnota konstanty k^ = (5 + 2) . 10’⁴ |kPa . ni] je dána mechanickými vlastnostmi membrány.
2. 2. Zařízení podle' bodu 1, vyznačující se tím, že řídicí část (1) je spojena s odbočkou (8), která je jednak napojena na stabilizátor tlaku (7) a na vstupní potrubí (6) a jednak na pneumatický odpor (9), přičemž řízená část (2) je spojena odbočkou (11) se vstupním potrubím (10) a pneumatickým odporem (12).