Opublikowano dnia 21 grudnia J$6Ó r.J? ASA\ SOU Ml BIBLIOTEKA! Ufredu Palentoweo© POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 43855 KI. 42 1, 4/16 Edmund Romer Gliwice, Polska Janusz Piotrowski Gliwice, Polska Przyrzad do ciaglego oznaczania tlenu w mieszaninach gazowych Patent trwa od dnia 29 lutego 1960 r.Oznaczanie tlenu w mieszaninach gazowych opiera sie na zasadzie wlasnosci paramagnetycz¬ nych tlenu. Grzejnik, umieszczony w niejedno¬ rodnym polu magnetycznym w atmosferze gazu zawierajacego tlen, powoduje przez nagrzewa¬ nie gazu zmniejszenie podatnosci magnetycznej tlenu. Na skutek tego, gaz nagrzany ustepuje miejsca gazowi zimnemu, wciaganemu przez pole magnetyczne. W ten sposób wytwarza sie staly przeplyw gazu przez pole magnetyczne.Szybkosc tego przeplywu jest funkcja zawarto¬ sci tlenu w mieszaninie gazowej. W zaleznosci od predkosci przeplywu ustala sie wielkosc stra¬ ty cieplnej grzejnika, a przez to jego tempera¬ tura, która mierzy sie w ukladzie mostkowym, porównujac z temperatura podobnego grzejnika, znajdujacego sie w otoczeniu tej samej miesza¬ niny gazowej, lecz umieszczonego poza polem magnetycznym. Istnieje szereg znanych rozwia¬ zan przyrzadów do ciaglego oznaczania tlenu opartych na tej zasadzie. Jednakze przyrzady te posiadaja szereg wad, które usuwa wynalazek.Znane przyrzady posiadaja w rózny sposób rozwiazane doprowadzenie swiezej mieszaniny gazowej do wnetrza komory pomiarowej. Z "re¬ guly istnieje w przyrzadzie kanal doplywowy, którym stale plynie gaz, przeznaczony do ba¬ dania. Polaczenie miedzy kanalem doplywowym a komora pomiarowa stanowi zwykle kompro¬ mis miedzy dwoma sprzecznymi wymaganiami.Swiezy gaz nie powinien wywolywac pradów w komorze pomiarowej, aby nie powodowac za¬ burzenia w przeplywie, spowodowanym przez dzialanie magnesu na tlen. Przy bezposrednim polaczeniu kanalu doplywowego z komora po* miarowa zaburzenia te sa tym wieksze, im wiek¬ sza jest predkosc przeplywu gazu badanego przez przyrzad. Wobec tego wskazania sa obar¬ czone bledem, uzaleznionym od predkosci tego przeplywu. Bledu tego mozna uniknac jeze!' komora pomiarowa jest oddzielona od kanalu doplywowego dlugimi kanalami o malym prze-kroju,* gestymi siatkami drucianymi lub innjmi przeszkodami, które tlumia Yrzeplyw, a jedyire umozliwiaja dyfuzje. JednaKze dyfuzja zachodzi zbyt wolno, a nie* mozna dopuscic do zbyt du- * zego opóznienia wskazan przyrzadu. W przy¬ padkach szybkich zmian zawartosci tlenu w mie¬ szaninie gazowej wymagane jest jak najmniej¬ sze opóznienie wskazan, a wówczas konieczne jest stosowanie przeplywu gazu, gdyz dyfuzja nie wystarcza.W przyrzadzie wedlug wynalazku zabezpiecze¬ nie przed wplywem predkosci gazu przeply¬ wajacego na wskazania przyrzadu polega na zastosowaniu ukladu opisanego ponizej. Kanal doplywowy przebiega ponad komora pomiarowa wzdluz tej komory i posiada oba konce zam¬ kniete. Gaz badany wplywa do tego kanalu w * polowie jego dlugosci w kierunku prostopad¬ lym do jego osi, co zupelnie wystarcza do szyb¬ kiej wymiany gazu w tym kanale na calej jego dlugosci. Komora jest polaczona z kanalem do¬ plywowym badz szeregami kanalików o malej srednicy, badz szczelinami. Uklad wedlug wy¬ nalazku calkowicie usuwa wplyw predkosci przeplywu gazu przez przyrzad na wskazania przyrzadu. Nawet zmiana (predkosci w grani¬ cach 1:10 ipozostaje bez wplywu na wynik.W celu zmniejszenia opóznienia wskazan przyrzadu wedlug wynalazku wykorzystana jest konwekcja cieplna. Jeden szereg kanalików lub szczelin, laczacych komore z kanalem doplywo¬ wym, znajduje sie pionowo nad grzejnikiem i wobec tego powstaje w nich prad konwekcyj¬ ny z dolu do góry, powodujacy w innych ka¬ nalikach lub szczelinach doplyw swiezego gazu z góry na dól. Prad konwekcyjny posiada stale natezenie, gdyz zalezy glównie od wydajnosci cieplnej grzejnika, która jest stala. Wymiana 'gazu oparta wedlug wynalazku na zasadzie kon¬ wekcji jest bardzo szybka, wobec czego opóz¬ nienie wskazan jest bardzo male.Obecnosc tlenu w mieszaninie gazowej zwiek¬ sza predkosc ruchu gazu, gdyz do sil wywolu¬ jacych konwekcje termiczna dodaje sie sily, b!zialaj^ee w niejednorodnym polu magnetycz* nym na czasteczki tlenu. Sumowanie sie tycli Bil i zwiekszanie predkosci przeplywu gazu jest zródlem sygnalupomiarowego, wobec czego wplywa na zmniejszenie stalej czasowej nie po¬ wodujac bledu pomiaru. iv przyrzadach znanych komora pomiarowa i komora zawierajaca grzejnik porównawczy, stanowia dwie (podobnie uksztaltowane komor}', uimeszczone równolegle i rózniace sie tym, ze przez scianki pierwszej z nich przccfhócka na- biegunniki magnesu. Poniewaz nie znaleziono teoretycznego uzasadnienia budowy dwóch od¬ rebnych komór, wykonano doswiadczenie z jed¬ na komora, w której ustawiono szeregowo grzej¬ nik pomiarowy w polu magnetycznym i grzej nik porównawczy, a ponadto umieszczono wyj¬ mowana scianke dzialowa miedzy nimi. Do¬ swiadczenie wykazalo, ze wyjecie scianki dzia¬ lowej nie ma wplywu na wyniki pomiaru.Opierajac sie na tym doswiadczeniu, umieszczo¬ no w przyrzadzie wedlug wynalazku tylko jed¬ na komore z szeregowymi grzejnikami. Stanowi to duze uproszczenie wykonania przyrzadu, a przez to zmniejsza jego koszt.Ponadto wynalazek polega na zwiekszeniu czulosci przyrzadu przez zastapienie pojedyn¬ czych grzejników w polu magnetycznym i poza polem magnetycznym parami grzejników. Wo¬ bec tego przyrzad wedlug wynalazku zawiera cztery grzejniki, dwa pomiarowe i dwa porów¬ nawcze. Grzejniki te stanowia cztery ramiona w ukladzie mostkowym. Stwierdzono, ze zwiek¬ szenie czulosci przyrzadu nie jest dwukrotne, jednakze jest bardzo wyrazne tak, iz przyrzad ma znaczna przewage nad przyrzadami znany¬ mi, przy minimalnym tylko zwiekszeniu kosztu wykonania.Rysunek przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny komory pomiarowej przyrzadu we- afug wynalazku prze? grzejniki pomiarowe i magnesy. Komora jest utworzona z podluznej plyty podstawowej 1 i grubosciennego korytka. 2, obróconego dnem do góry. Do plyty podstawo¬ wej} jest od dolu przymocowany magnes 3 w ksztalcie podkowy, narysowany tylko frag¬ mentarycznie, którego nabiegunniki 4 prze¬ chodza przez plyte 1. W polu magnetycznym leza równolegle dwa grzejniki 8; sa to rurki szklane zatopione, zawierajace drut oporowy wolframowy w odlpowiediniej atmosferze. Rur¬ ki te maja konce zagiete w dól pod katem prosJtyim, osadzone w otworach plyty podsta¬ wowej i szczelnie zaklejone. Przez te konce wyprowadzone sa przewody. Na przedluzeniu tych dwóch grzejników juz poza polem magne¬ tycznym umieszczone sa dwa takie jsame grzej¬ niki. W scianie korytka przebiega równolegle do osi komory kanal doplywowy 5 dla bada¬ nego gazu. Kanal 5 jest polaczony z komora trzema szeregami kanalików. Srodkowy szereg 6 lezy pionowo nad grzejnikami 8 i odprowa¬ dza ogrzany gaz, na miejsce którego doplywa swiezy gaz dwoma skrajnymi szeregami 7.Linia przerywana zaznaczono wlot gazu ba- - 2 -danego 9 i wylot 10 w polowie dlugosci kana¬ lu 5 i poza plaszczyzna przekroju.Gdyby przekrój przechodzil przez grzejniki porównawcze rysunek róznilby sie tylko tym, ze nie wykazywalby przekroju magnesu. Opis elektrycznego ukladu pomiarowego pominieto, poniewaz jest on ogólnie znany w zastosowa¬ niu do rozmaitych pomiarów. PL