SU744309A1

SU744309A1 - Magnetic gas analyser

Info

Publication number: SU744309A1
Application number: SU772441964A
Authority: SU
Inventors: Владимир Яковлевич Беляев; Герман Иванович Ржавин
Original assignee: Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Медфизприбор"
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-01-10
Publication date: 1980-06-30

Description

Изобретение относитс к области аналитического приборостроени и может быть использовано в тех отрасл х народного хоз йства , где требуетс определение содержани кислорода и других парамагнитных газов в различных газовых смес х, а также в качестве преобразователей в системах регулировани содержани кислорода в дыхательных аппаратах, замкнутых объемах неподвижных и подвижных объектов, в системах контрол и регулировани режимов котельных установок, двигателей внутреннего сгорани , металлургических процессов, хранени продуктов пптани л кондиционировани воздуха.The invention relates to the field of analytical instrumentation and can be used in those branches of the national economy where it is necessary to determine the content of oxygen and other paramagnetic gases in various gas mixtures, as well as converters in oxygen regulation systems in breathing apparatus, closed volumes of stationary and mobile objects in the systems of control and regulation of the modes of boiler plants, internal combustion engines, metallurgical processes, storage of products pptani liters of air conditioning.

Известно устройство дл измерени быстро измен ющегос содержани кислорода в газовой смеси 1.A device for measuring rapidly changing oxygen content in a gas mixture 1 is known.

Устройство состоит из зам1кнутой ферромагнитной цепи, возбуждающей переменный магнитный; поток в поперечном зазоре и устройства дл измерени разности переменного давлени , возникающего в результате воздействи переменного Магнитного пол на анализируемую, содержащую парамагнитный газ, и сравнительную газовые смеси, проход щие в поперечном зазоре магнитной цепи. Анализируемый и сравнительный газы ввод тс с концов зазара, а выход т из патрубка, установленного в середине длины зазора, так что указанные газы смещиваютс только в выходном патрубке . Измерение разности переменного давлени осуществл етс с помощью датчика давлени , например, конденсаторного микрофона, соединенного трубками с точками ввода сравнительного и анализируемого газов. Сигнал датчика давлени усил .иваетс и вл етс мерой содержани ки10 слорода в анализируемой газовой смеси.The device consists of a closed ferromagnetic circuit that excites a variable magnetic; the flow in the transverse gap; and devices for measuring the difference in the variable pressure resulting from the effect of the alternating magnetic field on the analyzed, containing paramagnetic gas, and comparative gas mixtures passing in the transverse gap of the magnetic circuit. The analyzed and comparative gases are introduced from the ends of the gap, and they exit from the nozzle installed in the middle of the gap length, so that these gases are displaced only in the outlet nozzle. The measurement of the difference in variable pressure is carried out using a pressure sensor, for example, a condenser microphone connected with tubes to the points of comparison and analyzing gases. The pressure sensor signal is amplified and is a measure of the ki10 content of the gas in the analyzed gas mixture.

Однако, в этом устройстве объем зазора измен етс , что вносит значительные помехи и, соответственно, ухудшает метрологические характеристики.However, in this device, the volume of the gap varies, which introduces significant interference and, accordingly, degrades the metrological characteristics.

1515

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс магнитный газоанализатор, содержащий камеру, расположенную в зазоре магнитной системы сThe closest in technical essence to the invention is a magnetic gas analyzer containing a chamber located in the gap of the magnetic system with

20 рмом, включенным в замкнут ю электромагнитную цепь, расположенные встречно по оси, перпендикул рной оси камеры, входные каналы анализируемого и сравнительного газов, датчик перепада давлений, подсоединенный к этим каналам, генератор импульсов тока и патрубок выхода газов, соединенный с побудителем расхода 2.20 inlays connected to a closed electromagnetic circuit, located opposite to the axis, perpendicular to the chamber axis, the input channels of the analyzed and comparative gases, a differential pressure sensor connected to these channels, a current pulse generator and a gas outlet pipe connected to the flow rate booster 2.

Однако, данное устройство не обладает достаточными метрологическими характе30 ристиками.However, this device does not have sufficient metrological characteristics.

Целью изобретени вл етс улучшение метрологических характеристик.The aim of the invention is to improve the metrological characteristics.

Эта цель дос11игаетс тем, что в рме зыполиено круглое отверстие, в котором с зазором расположен неферромагнитный цилиндр с BCTpiOieHHbiM в него полюсным наконечником , снабженным поперечным каналом , расположенным пернендикул рпо оси входных каналов, середина которого соединена с патрубком выхода газов.This goal is achieved by the fact that a solid hole has a solid hole in it, in which a non-ferromagnetic cylinder with a BCTpiOieHHbiM is located in it with a pole piece equipped with a transverse channel located perpendicular to the axis of the input channels, the middle of which is connected to the gas outlet.

Круглое отверстие в рме закрыто гер .метично сверху и снизу конуснымн кольцами из неферромагннтного материала, прижимаемыми прокладками. Диаметр цилиндра меньше диаметра отверсти в рме на зеличииу двух зазоров: Поперечный канал на-колечника выходит обоим.и .колцами в зазор , а входные каналы соединены с этим зазором в двух диаметрально ирютивоположных точках зазора. Ярмо соединено с одним, а полюсной наконечник с другим полюсом электрОМагнитной системы. Колусные кольца с прокладками обесаечи-вают кренление полюсного наконечника в зазоре.The round hole in the chassis is closed hermetically at the top and bottom with conical rings of non-ferromagnetic material pressed by gaskets. The diameter of the cylinder is smaller than the diameter of the hole in the chassis on the two zalichii gaps: The transverse channel of the collar goes into both gaps and rings, and the input channels are connected to this gap at two diametrically opposed points of the gap. The yoke is connected to one, and the pole tip to the other pole of the electromagnetic system. Split rings with gaskets obaseechi-vayut pole tip in the gap.

Така (Конструкци преобразовател обеспечивает диаметрально си|мметричное магнитное ноле в зазоре и уравновенншаиие диаметрально противоположных сил магннтпого прит жени рма и полюсного наконечника, то есть устранение причины магиитомеханической деформации объема зазора при импульсной работе электромагнитной системы, что резко умслыиает уровень шумов, в результате чего достигаетс улучшеиие метрологических характеристик газоанализатора. Условием устранени магН1итомеханических колебаннй объема зазора вл етс симметричность магннтного пол в зазоре, что наиболее просто достигаетс применением Ш-образного ферромагнитного сердечника с обмоткой, npi-гчем торцы крайних стержней еоединены с концами рма, а торец среднего стержн - с полюсным наконечни1ком. Могут быть применены и другие формы сердечников, обеснечиваюшнх сим1Метрию нол в зазоре, например, ферромагнитный цилиндр с дном, в центре которого но оси цилиндра установлен ферромагнитный стер -сень с обмоткой . При этом торец цилиндра соединен с рмом, а торец стержн - с нолюсным наконечником.Such a (Transducer design provides a diametrically symmetric magnetic field in the gap and balanced diametrically opposed forces of the magnetic attraction of the pole and pole tip, i.e., eliminating the cause of the magnetomechanical deformation of the gap volume during the impulse operation of the electromagnetic system, which means that better metrological characteristics of the gas analyzer. The condition for eliminating the magnetomechanical oscillations of the gap volume is symmetric The magnitude of the magnet field in the gap, which is most easily achieved by using an W-shaped ferromagnetic core with a winding, npi-hche, the ends of the extreme rods are connected to the ends of the core, and the end of the middle rod - with a pole tip. In the gap, for example, a ferromagnetic cylinder with a bottom, in the center of which, but the cylinder axis, a ferromagnetic ster-drop with winding is installed, with the end of the cylinder connected to the vane and the end of the rod with a zero tip.

На фиг. 1 изображена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - попер:ечный разрез зазора в электромагнитной системе .FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in fig. 2 - Popper: A cut-out of the gap in the electromagnetic system.

Газоанализатор имеет газоприемное устройство /, представл ющее собой трубку с патрубками входа анализируемого и сравнительного газов и патрубком сброса газов, соединенным с насосом 2. Трубками 3 и 4 газоприемное устройство соединено со штуцерами 5 и 5, через которые подвод тс анализируемый и сравнительный газы в камеру, расположенную в зазоре магнигной системы. Устройство содержит магнитное рмо 7 с «руглым отверстием 8 в цеитре рма. В отверстии сн.мметрично установлен ферро.магнитный полюсный накоиечиик Я преимущественно, пр моугольиой формы. В зоне рма он встроен в неферро 1агн -1тный цилиндр W. Между полюсным на/конечником и стенками круглого отверсти имеетс кольцевой зазор, который сверху и снизу закрыт конусными кольцами 7/ из неферромагннтного матернала . Дл нодачи анализируемого и сравнительного азов в зазор в рме 7 имеютс i;a ia;ib 12 н 13, вьгход щие в кольцевой зазор в его диаметрально противополож ых точках. В ферромагнитном гюлюспом наконечнике 9 имеетс сквозной понеречный канал 14, соединенный носерсднне с патрубком выхода газов 15, прохол ншм го 1 ертпкальной oo-i наконечника. В патрубке 15 установлен штуцер 16, соединенный трубкой /7 с насосо:м 18, вл ющимс нобулителем расхода. Выходные отверсти канала 14 выход т в кольцевой зазоп и смешеи - иа 90° относительно отверстий каналов 12 и 13, т. с. понеречн з1Й канал раеположен перпендикул рно оси входных каналов 12 и 13, которые, в свою очередь, {расположены встречно по оси, перпендикул рной оси камеры. В каналы 12 и 13 установлены натрубки 19, соелиненные тохбкамн 20 и 21 с дaтчiикoм перепада давленнй , напрнмер с дифференциальным Л1нкпофоном 22. Концы рма 7. ;ключенного 1 замкнутую электромагнитную цепь, соедниены с крайними вертикальными стержгг ми Ш-образного сердечника 23 электромагнитной енстемы, а средний вертикальный стержень соединен с полюсным накопечником 9. На среднем стержне также находитс катушка 24 электромагнита. Газоанализатор содержит усилитель 25, иоказываюидий прибор 26 и генератор импульсов тока 27.The gas analyzer has a gas intake device (I), which is a tube with inlet pipes of the analyzed and comparative gases and a gas discharge pipe connected to pump 2. With tubes 3 and 4, the gas inlet device is connected to fittings 5 and 5, through which the analyzed and comparative gases are fed into the chamber. located in the gap of the magnet system. The device contains a magnetic PMO 7 with a “round hole 8 in the ZEMETR. In the hole sn.mmetrically set ferro.magnetic pole nakiecheik I mostly, right angular shape. In the rm zone, it is embedded in a non-ferro 1-t-1 cylinder W. There is an annular gap between the pole on / finisher and the walls of the round hole, which is closed above and below with conical rings 7 / from the non-ferromagnetic material. For the flow of the analyzed and comparative elements into the gap in the rod 7 there are i; a ia; ib 12 n 13, which enter the annular gap in its diametrically opposite points. In ferromagnetic hulusp nozzle 9, there is a through-rim channel 14 connected by a nozzle to a gas outlet nozzle 15, passing through 1 erthal oo-i tip. In the pipe 15 there is a fitting 16 connected by a tube / 7 with a pump: m 18, which is a flow nozzle. The outlet openings of channel 14 exit into an annular gap and mix up 90 ° relative to the openings of channels 12 and 13, t. C. The channel is located perpendicular to the axis of the input channels 12 and 13, which, in turn, are located opposite to the axis perpendicular to the axis of the camera. Channels 19 and 19 are installed in the channels 12, connected to the tokhbkamn 20 and 21 with a differential pressure sensor, such as differential differential clamp 22. The ends of the cable 7; and the middle vertical rod is connected to the pole drive 9. There is also a coil 24 of the electromagnet on the middle rod. The gas analyzer contains an amplifier 25, an instrument 26 and a current pulse generator 27.

Газоанализатор работает следуюни1м образо:м.The gas analyzer works as follows: m.

Апалнзируемый и сравнительный газы насосом 2 с больщим расходом ирокачиваютс через газоприсмиое устройство /. При этом они смешиваютс только в зоне натрубка сброса газов. Через трубку 3 сравнительный газ ноступает в канал 13 и из него в кольцевой зазор 8. В зазоре он нроходнт по }часткам 28 и 29. Апализир емый газ через трубку 4 и канал 12 поступает в зазор и ироходит по участкам 30 и 31. Анализируемый и сравнительный газы из участков 28, 29, 30 и 31 насосом 18 через канал 14, патрубок 15 и штуцер 16 выкачиваютс из кольцевого зазора и выбрасываютс в атмосферу. Поскольку системы хождени анализируемого и сравнительного газов симметричны, то в одной ноловине зазора будет находитьс только анализируемый , а в другой только оравнительныи газы. Смешиваютс они только в канале 14. При прохождении анализируемым и сравнительным газами зон неоднородного магнитного пол в зоне полюсного наконечника 9 между газами возникает перепад давлени , пропорциональный разности их iMarнитнойвосприимчивости . Этот перепад давлени измер етс дифференциальным микрофоном 22. Сигнал с микрофона поступает на усилитель 25 и после усилени на показывающий прибор 26. Катушка 24 электромагнита питаетс от генератора 27 импульсами тока пр моугольной формы.The apalized and comparative gases are pumped with a large flow rate and rotated through the gas-injected device /. In this case, they are mixed only in the area of the discharge gas pipe. Through the tube 3, the comparative gas enters the channel 13 and from it into the annular gap 8. In the gap it propagates in parts 28 and 29. The apalizable gas through the tube 4 and channel 12 enters the gap and circulates in sections 30 and 31. Analyzed and comparative gases from stations 28, 29, 30 and 31 by pump 18 through channel 14, pipe 15 and fitting 16 are pumped out of the annular gap and emitted into the atmosphere. Since the circulation systems of the analyzed and comparative gases are symmetric, only one of the analyzed will be in one half of the gap, and only comparative gases in the other. They are mixed only in channel 14. When the analyzed and comparative gases pass through zones of a non-uniform magnetic field in the zone of the pole tip 9, a pressure differential occurs between the gases, which is proportional to the difference in their iM-polar susceptibility. This differential pressure is measured by a differential microphone 22. The signal from the microphone is fed to amplifier 25 and, after amplification, to the indicating device 26. The coil 24 of the electromagnet is fed from the generator 27 by pulses of rectangular current.

Газоанализатор обладает достаточной степенью точности и быстродействием ио сравнению с известными -и облегчит исследовани динамики потреблени кислорода у больных людей, а также контроль быстротечных процессов окислени .The gas analyzer has a sufficient degree of accuracy and speed compared to the known ones and will facilitate the study of the dynamics of oxygen consumption in sick people, as well as the control of transient oxidation processes.

Claims

1. Patent of England No. 1236825, cl. G 1 N, dublik. 08.23.68

2. Patent of England L 1295615, cl. G 1 N, pub. 08.11.72. (prototype).

Cf affHL /, f7 & / 7bf, 6.c} gas

2b

1