SU757964A1 - Устройство для измерения концентрации парамагнитной примеси в текучем веществе 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к анализу состава газов и жидкостей, в частности криогенных, преимущественно к измерению концентрации кислорода. Оно может быть использовано в медицине и других областях для иэ&е^ения состава воздуха, а ⁵ также при технологическом контроле состава обычных и сжиженных газов.

Известно устройство для измерения концентрации кислорода в газах, содержащее установленный неподвижно постоянный магнит с магнитопроводом, образующим магнитный зазор, размещенную в ; этом зазоре камеру для ограничения пробы вещества, побудитель расхода аналиэируемого газа, подключенный к двум каналам, сообщающимся с камерой, причем один из каналов выполнен в теле магнитопровода, термоанемометр, включенный между этими каналами [Г]. _и

Недостатки этого устройства — сравнительно низкая чувствительность (не выше нескольких процентов кислорода), плохая помехоустойчивость к воздействию

2

температурных градиентов, вибрации, изменению углового положения относительно горизонтали. Устройство сложно по конструкции, должно быть обеспечено запасом эталонного газа.

Наиболее-.близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения концентрации парамагнитной примеси ; в текучем веществе, содержащее магнитную систему, выполненную в виде постоянного магнита с магнитопроводом, образующим магнитный зазор, камеру для анализируемого вещества с входным и выходным патрубками, термо-, чувствительный элемент, установленный в камере, и включенный в измерительную схему вторичный прибор (2|.

Известный термомагнитный анализатор имеет ряд существенных недостатков.

Его быстродействие составляет 20-60 с и более, он обладает низкой помехоустойчивостью к воздействию градиента температуры, вибрации и изменению углового положения относительно горизонтали. Иэ3

757964

мерение концентрации кислорода в криогенных жидкостях с помощью термомагнитного газоанализатора невозможно, так как измерение связано с нагревом пробы до температуры около 80°С и выше.

Цель изобретения — повышение быстродействия и помехоустойчивости устройства независимо от агрегатного состояния вещества.

Поставленная цель достигается тем, что магнитная система установлена на оси с возможностью вращения, а камера для анализируемого вещества установлена в перпендикулярной оси вращения и проходящей через зазор магнитопровода плоскости на расстоянии, равной расстоянию зазора от оси вращения.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит магнитную систему, выполненную в виде постоянного магнита 1 и разветвленного магнитопровода 2, камер 3 и 4 из жесткого немагнитного материала, электродвигателя 5, привода вращения магнитной системы, импульсного побудителя 6 расхода анализируемого вещества и вторичного прибора 7. Магнит 1 и обе половины магнитопровода 2 жестко скреплены между собой силами магнитного притяжения. Отсутствие случайных относительных смещений деталей магнитопровода обеспечивается шпонками 8. Магнитная система снабжена укрепленными на ней осями 9 и 10, установленными в. подшипниках И и 12, и может свободно вращаться вокруг оси симметрии. Ось 10 при помощи шестеренчатой передачи 13, образующей редуктор, соединена с валом электродвигателя 5. По центру каждой из камер 3 и 4 установлены бусинковые терморезисторы 14. Камеры 3 и 4 снабжены входными 15 и выходными 16 патрубками. В патрубках 15 и 16 установлены клапаны 17, подпружиненные упругими элементами 18 в сторону входных · патрубков 15. Входные патрубки 15 ' .

обеих камер 3 и 4 соединены трубопроводом 19 с общим импульсным побудителем 6 расхода анализируемой среды. Терморезисторы 14 камер 3 и 4 включены в соседние плечи мостовой схемы, образованной резисторами 20 и стабилизированным источником 21 питания, подключенным к одной из диагоналей мостовой схемы. Во вторую диагональ включен вторичный прибор 7, в качестве которого используется селективный вольтметр, настроенный на частоту 20 Гц.

4

Устройство работает следующим обра. зом.

Включают электродвигатель 5 и гем самым приводят магнитную систему во

5 вращение вокруг ее оси симметрии со скоростью 4 об/с. Далее побудителем 6 расхода импульсно создают в трубопроводах 19 избыточное давление анализируемого вещества. Под действием этого

10 давления открываются клапаны 17 и вещество через патрубки 15 заполняет внутренние объемы камер 3 и 4. Избы ток вещества выходив в атмосферу через патрубки 16. После прекращения дейст—

15 вия импульса давления клапаны 17 закрываются, герметично изолируя внутренние объемы камер 3 и 4 с пробами анализируемого вещества от внешнего пространства. При условии, что внутренние

20 размеры камер меньше размеров магнитных зазоров, в результате вращения магнитной системы заключенная в каждой из камер проба вещества периодически оказывается полностью в магнитном за25 зоре или вне зазора. На фиг. 2 показан момент времени, когда камера 3 находится полностью в магнитном зазоре, а камера 4 - полностью вне зазора. При указанной скорости вращения

30 (4 об/с) каждая из камер входит в магнитный зазор и выходит из магнитного зазора 20 раз в секунду. В результате намагничивания пробы в магнитном поле (в зазоре) и размагничивания (вне за—

35 зора) температура пробы вещества изменяется с частотой 20 Гц и с амплитудой, пропорциональной концентрации парамагнитной примеси. Изменение температуры воспринимается терморезисто40 рами 14. Сопротивление терморезисторов, установленных в камерах 3 и 4, изменяется в противофазе. Изменению сопротивления терморезисторов соответствует периодический (с частотой

45 20 Гц) разбаланс мостовой схемы. Переменная составляющая напряжения в диагонали мостовой схемы от обоих терморезисторов складывается, так как они включены в соседние плечи мос50 та. Значение концентрации примеси, пропорциональное амплитуде переменной составляющей напряжения в диагонали моста, отсчитывают по шкале вторичного прибора 7, отградуированной в

55 объемных процентах. Через заданное

время, например 3 с, с помощью побудителя 6 оасхода обновляют пробы

анализируемого вещества и повторяют

отсчет концентрации примеси.

757964

Помехоустойчивость устройства достигается за счет того, что измерение проводят на повышенной частоте, например 20 Гц. При этом практически • все реальные тепловые воздействия 5

имеют гораздо более низкую частоту изменения (не более 1 Гц) и не влияют на результат измерения (при изменении частоты в 2 раза селективный вольтметр ослабляет сигнал на выходе в 10^ - 1 СУ ,о раз). По принципу действия устройство может работать в любом положении относительно горизонтали. Дополнительная помехоустойчивость достигается за счет того, что все внешние факторы влияют на 15 изменение сопротивления терморезисторов 14 в обеих камерах 3 и 4 синфазно. Следовательно, электрические напряжения в диагонали моста, соответствующие этим влияниям, вычитаются. 20

Максимальная чувствительность по кислороду составляет 0,1% в воздухе при температуре 300 К и давлении 1 атм и 0,02% в жидком азоте при температуре 70 К. 25

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению сизвестными термомагнитными газоанализаторами состоит в том, что при сохранении высокой чувствительности оно имеет лучшее быстро- 30 действие,по принципу действия нечувствительно к температурным воздействиям и изменению /юложения в пространстве.

Оно работоспособно как при анализе

газов, гак и жидкостей преимущественно' криогенных).

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения концентрации парамагнитной примеси в текучем веществе, содержащее магнитную систему, выполненную в виде постоянного магнита с магнитопроводом, образующим магнитный зазор, камеру для анализируемого вещества с входным и выходным патрубками, термочувствительный элемент, установленный в камере, и включенный в измерительную схему вторичный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и помехоустойчивости устройства независимо от агрегатного состояния вещества, магнитная система установлена на оси с возможностью вращения, а камера для анализируемого вещества установлена в перпендикулярной оси вращения и проходящей через зазор магнитопровода плоскости на расстоянии, равном расстоянию зазора от оси вращения.