RU2677926C1 - Laboratory gas density analyzer - Google Patents
Laboratory gas density analyzer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677926C1 RU2677926C1 RU2018105638A RU2018105638A RU2677926C1 RU 2677926 C1 RU2677926 C1 RU 2677926C1 RU 2018105638 A RU2018105638 A RU 2018105638A RU 2018105638 A RU2018105638 A RU 2018105638A RU 2677926 C1 RU2677926 C1 RU 2677926C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- chamber
- input
- analog
- analyzer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам аналитической лабораторной техники, а именно, к анализаторам плотности газов.The invention relates to analytical laboratory equipment, in particular, to gas density analyzers.
Известен лабораторный анализатор плотности газов (Кириллин В.А., Шейндлин А.Е. Исследования термодинамических свойств веществ. М.: Госэнергоиздат, 1963, с. 176-178), который содержит напорный сосуд, заполненный ртутью и установленный вертикально в штативе на определенной высоте, стеклянную трубку с открытым нижним торцом, в верхней части которого установлен турбулентный дроссель для истечения анализируемого газа. Нижняя часть трубки расположена в стеклянной емкости, в которой размещена ртуть, служащая затворной жидкостью.A well-known laboratory gas density analyzer (Kirillin V.A., Sheindlin A.E. Studies of the thermodynamic properties of substances. M: Gosenergoizdat, 1963, p. 176-178), which contains a pressure vessel filled with mercury and mounted vertically in a tripod on a certain height, a glass tube with an open bottom end, in the upper part of which a turbulent throttle is installed for the outflow of the analyzed gas. The lower part of the tube is located in a glass container in which mercury is placed, which serves as a barrier fluid.
При перемещении напорного сосуда проба анализируемого газа, отобранная в трубку, за счет перемещения уровня ртути, перетекающей из напорного сосуда в емкость, начинает вытесняться последней через отверстие турбулентного дросселя. В процессе истечения измеряется последовательно (с помощью секундомера) время достижения уровнем ртути двух электрических контактов, расположенных по высоте трубки, через которые замыкаются сигнальные электрические цепи. Расстояние по высоте между двумя контактами постоянно. Этим определяется постоянство объема, истекающей через турбулентный дроссель пробы анализируемого газа. Время истечения этой пробы анализируемого газа однозначно определяется его плотностью.When the pressure vessel moves, the sample of the analyzed gas taken into the tube, due to the displacement of the level of mercury flowing from the pressure vessel into the vessel, begins to be displaced by the latter through the hole of the turbulent throttle. During the outflow, the time is measured successively (using a stopwatch) when the mercury level reaches two electrical contacts located along the height of the tube, through which the signal electrical circuits are closed. The height distance between the two contacts is constant. This determines the constancy of the volume flowing out through the turbulent throttle of the sample of the analyzed gas. The expiration time of this sample of the analyzed gas is uniquely determined by its density.
Недостатком такого анализатора является необходимость использования в нем ртути в качестве запорной жидкости, что является нежелательным с позиции техники безопасности.The disadvantage of such an analyzer is the need to use mercury in it as a locking fluid, which is undesirable from the standpoint of safety.
Наиболее близким по технической сущности является лабораторный анализатор плотности газов (RU 2531043, МПК G01N 9/00, 2014), содержащий турбулентный дроссель, вход которого соединен через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки, размещенной в емкости с охлаждающей жидкостью и выходом измерительной камеры датчика давления. Вход этой камеры соединен через вентиль с линией анализируемого газа. Пневмотумблер подключен к выходу турбулентного дросселя. Анализатор также содержит устройство для сжатия анализируемого газа, входной канал которого соединен с выходным каналом камеры для сжатия анализируемого газа.The closest in technical essence is a laboratory gas density analyzer (RU 2531043, IPC G01N 9/00, 2014), containing a turbulent throttle, the inlet of which is connected via a tee to a chamber for compression of the analyzed gas, made in the form of a spiral from a thin-walled metal tube placed in tanks with coolant and the output of the measuring chamber of the pressure sensor. The inlet of this chamber is connected through a valve to the line of the analyzed gas. A pneumatic tumbler is connected to the output of the turbulent throttle. The analyzer also includes a device for compressing the analyzed gas, the input channel of which is connected to the output channel of the chamber for compressing the analyzed gas.
Измерение плотности газа данным анализатором осуществляется путем измерения интервала времени истечения пробы анализируемого газа через турбулентное сопротивление после ее отбора и сжатия с помощью поршня в замкнутой емкости. При этом время истечения определяется как разность моментов времени, при которых в камере для сжатия анализируемого газа при непрерывно изменяющемся давлении достигаются выбранные заранее максимальное и минимальное значение давления.Measurement of the gas density by this analyzer is carried out by measuring the time interval for the expiration of the sample of the analyzed gas through the turbulent resistance after its selection and compression using a piston in a closed container. In this case, the expiration time is defined as the difference in time points at which the maximum and minimum pressure values selected in advance are reached in the chamber for compressing the analyzed gas with a continuously changing pressure.
Недостатками данного анализатора является необходимость использования большого числа вспомогательных элементов (измеритель временных интервалов, компараторы минимального и максимального сигналов, устройства задания уровней срабатывания максимального и минимального значений сигналов) для определения времени истечения и необходимость дополнительной ручной обработки результатов измерений для получения искомых значений плотностей газов, что ведет в уменьшению точности измерения плотности.The disadvantages of this analyzer are the need to use a large number of auxiliary elements (time interval meter, minimum and maximum signal comparators, devices for setting the maximum and minimum signal response levels) to determine the expiration time and the need for additional manual processing of the measurement results to obtain the desired gas densities, which leads to a decrease in the accuracy of density measurements.
Проблемой изобретения является создание лабораторного анализатора плотности газа предоставляющего измерительную информацию в форме удобной для передачи, хранения и дальнейшей обработки.The problem of the invention is the creation of a laboratory gas density analyzer that provides measurement information in a form convenient for transmission, storage and further processing.
Техническим результатом изобретения является увеличение точности измерения плотности газа.The technical result of the invention is to increase the accuracy of measuring gas density.
Технический результат достигается тем, что лабораторный анализатор плотности газов содержит турбулентный дроссель (микродиафрагму), вход которого соединен через тройник с выходом камеры для сжатия газов, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки и размещенной в емкости с охлаждающей жидкостью, и входом измерительной камеры датчика давления, а также пневмотумблер, подключенный к выходу турбулентного дросселя. Согласно изобретению анализатор дополнительно содержит микрокомпрессор с электроприводом, аналого-цифровой преобразователь и два дополнительных пневмотумблера, при этом вход микрокомпрессора соединен с входом анализатора, а его выход, через один из дополнительных пневмотумблеров, соединен со входом камеры для сжатия газов. Второй дополнительный пневмотумблер подключен к выходу измерительной камеры датчика давления, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю. Электропривод микрокомпрессора и аналого-цифровой преобразователь выполнены с возможностью подключения к компьютеру.The technical result is achieved by the fact that the laboratory gas density analyzer contains a turbulent throttle (micro-diaphragm), the input of which is connected through a tee to the outlet of the chamber for compressing gases, made in the form of a spiral from a thin-walled metal tube and placed in a container with coolant, and the input of the measuring chamber of the sensor pressure, as well as a pneumatic tumbler connected to the output of the turbulent throttle. According to the invention, the analyzer further comprises an electric micro-compressor, an analog-to-digital converter and two additional pneumatic tumblers, while the input of the microcompressor is connected to the analyzer input, and its output, through one of the additional pneumatic tumblers, is connected to the input of the gas compression chamber. The second additional pneumatic tumbler is connected to the output of the measuring chamber of the pressure sensor, the output of which is connected to an analog-to-digital converter. The electric drive of the microcompressor and the analog-to-digital converter are made with the possibility of connecting to a computer.
Такая конструкция позволяет измерять принятые максимальные и минимальные значения давления по значениям электрического сигнала преобразователя давления, а после аналого-цифрового преобразования, использовать уже цифровой сигнал в дальнейшей обработке, например, на компьютере или микропроцессорном устройстве. Такая структура обработки сигнала обеспечивает, в свою очередь, более высокую точность измерения за счет исключения возможных ошибок обслуживающего персонала и использования алгоритмов обработки сигнала, позволяющих уменьшить случайную погрешность измерения.This design allows you to measure the accepted maximum and minimum pressure values from the values of the electrical signal of the pressure transducer, and after analog-to-digital conversion, use a digital signal in further processing, for example, on a computer or microprocessor device. Such a signal processing structure provides, in turn, higher measurement accuracy due to the elimination of possible errors by the operating personnel and the use of signal processing algorithms to reduce the random measurement error.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.Compared with the prototype of the claimed design has a distinctive feature in the combination of elements and their relative position.
На фиг. 1 показана схема лабораторного анализатора плотности газов.In FIG. 1 shows a diagram of a laboratory gas density analyzer.
На фиг. 2 - примеры выбора пар максимального Р1 и минимального Р2 давлений и соответствующие им значения времени истечения τ.In FIG. 2 - examples of the choice of pairs of maximum P 1 and minimum P 2 pressures and the corresponding values of the expiration time τ.
Лабораторный анализатор плотности газов, содержит турбулентный дроссель 1, вход 2 которого соединен через тройник 3 с выходом 4 камеры 5 для сжатия газов, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки. Камера 5 размещена в емкости 6 с охлаждающей жидкостью. Вход 7 измерительной камеры 8 датчика 9 давления связан через тройник 3 с выходом 4 камеры 5 и входом 2 дросселя 1. Пневмотумблер 10, подключен к выходу 11 турбулентного дросселя 1. Анализатор дополнительно содержит микрокомпрессор 12 с электроприводом 13, аналого-цифровой преобразователь 14 и два дополнительных пневмотумблера 15 и 16. Вход 17 микрокомпрессора 12 соединен с входом 18 анализатора, а его выход 19, через один из дополнительных пневмотумблеров 15, соединен с входом 20 камеры для сжатия газов 5. Второй дополнительный пневмотумблер 16 подключен к выходу 21 измерительной камеры 8 датчика 9 давления, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю 14. Электропривод 13 микрокомпрессора 12 и аналого-цифровой преобразователь 14 выполнены с возможностью подключения к компьютеру (на фиг. не показано). Все элементы анализатора расположены в корпусе 22.The laboratory analyzer of gas density, contains a
Лабораторный анализатор плотности газов работает следующим образом. После включения в работу датчика 9 давления и аналого-цифрового преобразователя 14 выход 11 турбулентного дросселя 1 с помощью пневмотумблера 10 и выход 21 измерительной камеры 8 датчика 9 давления с помощью второго дополнительного пневмотумблера 16 соединяют с атмосферой, а выход 19 микрокомпрессора 12 с помощью первого дополнительного пневмотумблера 15 соединяют с входом 20 камеры 5 для сжатия газов. После этого с помощью электропривода 13 включается микрокомпрессор 12 и анализируемый газ, поступающий через вход анализатора 18, начинает истекать в атмосферу через камеру 5 для сжатия газов, измерительную камеру 8 датчика давления 9, а также через турбулентный дроссель 1. Таким образом, турбулентный дроссель 1, измерительная камера 8 датчика 9 давления и камера 5 для сжатия газов промываются анализируемым газом. Промывка длится 1-1,5 минуты. На этом заканчивается режим работы анализатора «Подготовка».Laboratory gas density analyzer operates as follows. After the
После переключения пневмотумблеров 10 и 16 анализируемый газ начинает сжимаеться микрокомпрессором 12. По достижении некоторого постоянного давления, пневмотумблер 15 переключается, а микрокомпрессор 12 выключается. При сжатии газа его температура несколько увеличивается. По истечении некоторого отрезка времени, в течение которого температура газа принимает значение равное температуре охлаждающей жидкости в емкости 6 с охлаждающей жидкостью, в измерительной камере 8 датчика 9 давления и камере 5 для сжатия газов устанавливается постоянное давление. Затем с помощью пневмотумблера 10 турбулентный дроссель 1 сообщается с атмосферой и анализируемый газ начинает истекать через него в атмосферу (режим работы «Анализ»). При этом давление в измерительной камере 8 датчика 9 давления и камере 5 для сжатия газов начинает постепенно уменьшаться. Поэтому уменьшается и электрический сигнал, возникающей на выходе датчика 9 давления. Этот сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 14. С выхода аналого-цифрового преобразователя 14 сигнал измерительной информации поступает на компьютер или микропроцессорное устройство, где значения давления в определенные моменты времени записываются в виде массива данных, содержащего значения соответствующих давлений и времени, в которые эти давления измерены. Для повышения точности измерения в пределах одного анализа вычисляется несколько значений времени истечения анализируемого газа τai, определенных при нескольких разностях максимального P1i и минимального P2i давлений в измерительной камере 8 датчика 9 давления (фиг. 2).After switching the
Все описанные операции повторяются для эталонного газа, которым может служить осушенный воздух. При этом определяется несколько значений времени истечения эталонного газа τвi, определенных при выбранных ранее разностях максимального P1i и минимального P2i давлений в измерительной камере 8.All described operations are repeated for a reference gas, which can be dried air. In this case, several values of the time of expiration of the reference gas τ bi are determined, determined for the previously selected differences of the maximum P 1i and minimum P 2i pressures in the measuring chamber 8.
Для каждой пары максимального P1i и минимального P2i давлений рассчитывается значение плотности анализируемого газа по формуле:For each pair of maximum P 1i and minimum P 2i pressures, the density of the analyzed gas is calculated by the formula:
где ρв - плотность воздуха в нормальных условиях.where ρ in is the density of air under normal conditions.
Результат измерения плотности анализируемого газа определяется как среднее арифметическое значение плотности анализируемого газа, измеренных для каждой пары максимального P1i и минимального P2i давления:Density Measurement Result the analyzed gas is defined as the arithmetic mean of the density of the analyzed gas, measured for each pair of maximum P 1i and minimum P 2i pressure:
где n - число значений времени истечения анализируемого τai и эталонного τвi газов, определенных при выбранных разностях максимального P1i и минимального P2i давлений в измерительной камере 8.where n is the number of values of the expiration time of the analyzed τ ai and the reference τ bi gases, determined at the selected differences of the maximum P 1i and minimum P 2i pressure in the measuring chamber 8.
Экспериментальные исследования макета лабораторного анализаторов плотности газов показали, что он при использовании высокоточных современных преобразователей давления в электрический сигнал способен обеспечить измерение плотности газа с погрешностью ±0,2%.Experimental studies of the model of laboratory gas density analyzers have shown that when using high-precision modern pressure transducers into an electrical signal, it is capable of measuring gas density with an error of ± 0.2%.
Преимущества предлагаемого технического решения:The advantages of the proposed technical solution:
- простота конструкции и измерений- simplicity of design and measurements
- высокая точность;- high accuracy;
- низкая стоимость.- low cost.
Предлагаемый лабораторный анализатор плотности газов может быть реализован на базе стандартного пьезорезистивного датчика давления, микрокомпрессора и аналого-цифрового преобразователя.The proposed laboratory gas density analyzer can be implemented on the basis of a standard piezoresistive pressure sensor, a microcompressor, and an analog-to-digital converter.
Лабораторный анализатор плотности газов может найти широкое применение в практике заводских и исследовательских лабораторий различных предприятий газовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.The laboratory analyzer of gas density can be widely used in the practice of factory and research laboratories of various enterprises in the gas, oil refining and petrochemical industries.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105638A RU2677926C1 (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Laboratory gas density analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105638A RU2677926C1 (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Laboratory gas density analyzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2677926C1 true RU2677926C1 (en) | 2019-01-22 |
Family
ID=65085168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018105638A RU2677926C1 (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Laboratory gas density analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2677926C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU44388U1 (en) * | 2004-10-27 | 2005-03-10 | Илясов Леонид Владимирович | GAS DENSITY ANALYZER |
WO2005024351A2 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Appleton Papers Inc. | Real time determination of gas solubility and related parameters in manufacturing processes |
RU101833U1 (en) * | 2010-10-05 | 2011-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | GAS DENSITY ANALYZER |
RU2531043C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Laboratory analyser of gas density |
-
2018
- 2018-02-14 RU RU2018105638A patent/RU2677926C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005024351A2 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Appleton Papers Inc. | Real time determination of gas solubility and related parameters in manufacturing processes |
RU44388U1 (en) * | 2004-10-27 | 2005-03-10 | Илясов Леонид Владимирович | GAS DENSITY ANALYZER |
RU101833U1 (en) * | 2010-10-05 | 2011-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | GAS DENSITY ANALYZER |
RU2531043C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Laboratory analyser of gas density |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6931925B2 (en) | Method for determining the current filling level of a liquid in a container | |
CN102221387B (en) | Pressure plate instrument capable of directly measuring volume change of soil sample | |
RU2677926C1 (en) | Laboratory gas density analyzer | |
CN112485175A (en) | Rock porosity measuring method and measuring device | |
CN2886538Y (en) | Computer detector for multi-path valve | |
RU2531043C1 (en) | Laboratory analyser of gas density | |
EP0554380A1 (en) | System for determining liquid vapor pressure. | |
RU2670210C1 (en) | Laboratory gas density analyzer | |
CN207472710U (en) | A kind of device that shale air content is calculated based on continuous collection free of discontinuities | |
RU2676559C1 (en) | Laboratory efficient analyzer of gas density | |
US4254657A (en) | Gas detector and meter employing indicator tubes | |
CN107462491B (en) | Full-automatic shale gas content testing system and method | |
Guillevic et al. | Vapor-liquid equilibrium measurements up to 558 K and 7 MPa: a new apparatus | |
US20160341645A1 (en) | Inline multiphase densitometer | |
CN107449693B (en) | Device and method for calculating shale gas content based on uninterrupted continuous collection | |
US3420094A (en) | Apparatus for measuring permeability | |
Carpenter | An apparatus for the exact analysis of air in metabolism investigations with respiratory exchange chambers | |
Hagenbach et al. | PVT Relations of Nitrogen and Ethylene Mixtures at High Pressure | |
RU140253U1 (en) | GAS DENSITY ANALYZER | |
CA2200556C (en) | Sampling and measuring device with calibrating piston | |
CN206330539U (en) | A kind of valve body symmetry detects instrument | |
RU2751301C1 (en) | Cell for study of phase equilibrium in gas-liquid system (variants) | |
RU63936U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE PRESSURE OF SATURATED VAPORS, THE CONTENT OF FREE AND DISSOLVED GASES IN OIL AND OIL PRODUCTS | |
US3453881A (en) | Method and apparatus for volume measurement | |
RU2072101C1 (en) | Automatic meter of free gas content in oil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200215 |