Способ повышения чувствительности магнитного газоанализатора на кислород и устройство для осуществления этого способа

Способ повышения чувствительности магнитного газоанализатора на кислород и устройство для осуществления этого способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М тО Ч. 4

Класс 421, 41а

ОПИСАНИЕ ИЗО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Д. И. Агейкин, И. Н. Воробьев и В. А. Ференец

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МАГНИТНОГО

ГАЗОАНАЛИЗАТОРА НА КИСЛОРОД И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА

Заявлено !3 января 1954 г. за М 2.098/451092 в Министерство машиностроения СССР

Изобретени е относится к магнитным газоанализаторам на кислород, действие которых основано на использовани и явления термомагнитной конвекции. В такого рода газоанализаторах применяется система магнитов н газовая кольцевая камера с рабочим каналом, и мею1цим два нагревателя, включенные по схеме моста.

Обычно в термомагнитных при борах на анализируемый газ действуют две основные силы: сила термомагнитной конвекции и сила тяги (теплового потока) . Последняя сила возникает в тех случаях, когда канал, вдоль которого направлена сила термомагнитной конвекции, имеет наклон к горизонтали; наличие силы тяги вызывает значительную погрешность в показаниях газоанализатора и уменьшает его чувствительность.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ повышения чувствительности1 магнитных газоанализаторов. Согласно этому способу с помощью тех или иных устройств достигается равенство сил термомагнитной конвекции и. теплового потока путем взаимно-встречного направления обоих потоков таким образом, чтобы скорость результирующего потока была равна нулю, В газоанализаторе с устройством, предназначаемым для осуществления предложенного способа, рабочий канал кольцевой камеры расположен вертикально, а для изменения величины потока термомагнитной конвекции в рабочем канале используется система магнитов в различном конструктивном выполнении. Для получения тех же результатов можно регулировать величину теплового потока, установив кольцевую камеру и систему магнитов поворотно относительно горизонтальной оси или поместив в рабочем канале дополнительный нагреватель.

На фиг. 1 изобрансена схема магнитного газоанализатора: на фиг. 2— схема газоанализатора с иным расположением магнитной системы; на фиг. 3 — схема газоанализатора с подвижно-установленным якорем магнита; на фиг. 4 — схема газоанализатора с подвижно-установленными магнитами; на фиг. о — схема газоанализатора с поворотными кольцевой камерой и си|стемой магHHIT0B; на фиг. 6 — схема газоанализатора с дополнительным нагревателем в рабочем канале.

В магнитных газоанализаторах на кислород с кольцевой газовой камерой и вертикальным рабочим кана№ 101954

F„= 2и ах„ где Vg объем нагретого газа, находящегося в сфере действия магнитного поля Н; а — процентное содержание кислорода в смеси; х<, ††объе магнитная восприимчивость кислорода при нормальных условиях;

Н вЂ” максимальное значение напряженности магнитного поля

Т T + T2 ср

Если по предлагаемому способу поддерживать равенство этих сил (1 г = FÄ), то движения газа в трубке пе будет. Это состояние аналогично пулевой точке для прибора с горизонтально расположе.шым рабочим каналом.

Если сбалансировать мост при

Fr = F „, то всякое изменение этого равенства, т. е. и зменение содерлом с нагревательными элементами на нагретый газ действуют одновременно две силы:

1. Сила тяги, вызванная потерей в весе нагретого газа и направленная всегда вверх: ее составляющая вдоль оси трубки равна:

Р =- gО,, " - CoS f, (1)

Ро где:

Q — скорение силы тяжести;

, — объем нагретого газа; ., — плотность газа при нормальных условиях;

1 „— 273, Є— 7б0 л.и рт. ст.;

Р— давление газа;

Т, и Т вЂ” температура окружающей среды и газа внутри трубки;

0=7 — Т, ; †уг наклона трубки относительно вертикали (7 = 0).

2. Сила термомагнитной конвекци и, вызванная уменьшением магнитных свойств нагретого газа и, направленная в сторону убывания магнитного поля (вниз вдоль трубки ):

Р T

О

Р, гз т,р (2)

Т,, Т, жапия KHC l0p0jIB, будет Bbl bll33Tb появление э. д. с. разбаланса. При этом чувствительность в этой точке будет аналогична чувствительности существующих приборов в начале шкалы.

При включении измерительного прибора непосредственно в ди агональ моста прибор будет показывать отклонения содержания кислорода от заданного значения (например, 100%).

Однако целесообразнее применять метод автоматической компенсации, как это имеет место в предлагаемых прибор ах.

В газоанализаторе (фиг. 1) вертикально расположена трубка (рабочи и канал) 1, которая несет на себе две нагревательные обмотки 2 и 3, включенные в схему моста. Верхний конец трубки помещен между по;носами электромагнитной системы 4, состоящей из постоянного магнита

5 и электромагнита 6. В обмотку электромагнита подается усиленное усилителем 7 напряжение с ди агонали моста. К трубке 1 по кольцевой камере 8 подводится анализируемый газ. В цепь электромагнита включены: измерительный прибор 9 и сопротивление 10, с клеем которого может быть снято напряжение, пропорциональное содержанию кислорода. Постоянный магнит э подбирается с таким расчетом, чтобы при отсутствии тока в электромагните была полная компенсация F., =- F у при 100% кислорода. При другом содержании кислорода на диагонали моста пояг,ляется напряжение, которое после усиления поступает в электромагнит и увеличивает магнитное поле до восстановления компенсации. При этом сила тока будет строго зависеть от содержания кислорода.

На фиг. 2 пока àí вариайт прибора, в котором поля постоянного ма"нита и электромагнита приложены с разных концов рабочего канала. Hpн этом термомагнитный ноток, созданный электромагнитом, складывается с тепловым потоком и действует навстречу термомагпитному потоку, создаваемому полем постоянного мап ита.

В приборе, изображенном на фиг. 3, изменение магнитного поля № 101954 производится за счет перемещения якоря 11 в зазоре, образованном постоянным магнитом 5, с одной стороны, и полюсом 4 и магнитным шунтом 12 с другой. Перемещение осуществляется реверсивным серводвигателем И, питаемым от усилителя 7.

Перемещения якоря при этом являются мерой, определяющей состав газа, и,используются для вращения указателя прибора 9, а также любого исполнительного органа, например, движка-реохорда 14.

Возможно также перемещать трубку с нагревателями между полюсами гостоянногс магнита 5 (фиг. 4), при при этом величина термомагнитных усилий будет меняться и при изменении содержания кислорода будет поддерживаться баланс моста.

Из равенства Fт = F „вытекает, что для условий баланса содержание кислорода определяется соотношением: (7 "J а=

9 (3) <о Го Н-"

T 7

cos

Г,, из которого можно заключить, что автоматическая компенсация потоков возможна также за счет изменения и других параметров прибора, в частности за счет изменения угла

1; ) наклона трубки. к вертикали.

В такого рода приборах (фиг. 5) папря>ксиие разбаланса моста поступает на усилитель 7, на выходе которого включен реверсивный серводвигатель 18. Последний через редуктор вращает всю кольцеьую камеру 8 с магнитной системой 4, а также указываемую стрелку прибора 9.

В случае компенсации потоков за счет изменения объема нагретого газа (v ), выход усилителя питает допо:шительную нагревателы..ую об«лотку 1о, расположенную на нижней части трубки 1 (фиг. б) .

В случае компенсации потоком путем изменения температуры (Т,) самого чувствительного элемента выход усилителя подкгпочают к диагонали моста вместо источника питания, Показания газоанализатора абсолютно не зависят от давлени я газа, что является преимуществом прибора по сравнению с известными. 3ависимость показаний от окружаюшей температуры (Т ) составляет

0,25% кислорода на 1, что значительно меньше, чем в иввестных магнитных анализаторах.

Эту погрешность можно скомпенси ровать, выполняя часть одного из сопроти влений R из медной проволоки; при этом будет достигнута компенсация в одной точке шкалы. Температурная погрешность для шкалы

90 †10 составит 0,12 % от предслов измерений.

Из формулы (3) ви дно, что показания при бора линейно зависят от плотности, газовой смеси. Эта зависимость практически не сказывается при анализе чистоты кислорода, в том числе при анализе чистоты бинарных смесей, например, азотнокислородных, в пределах 0 — 21 jp, 0 — 100%, 21 — 100% и т. д.

Приборы этого типа могут быть использованы в проиаводствах, связанных с изготовлением и применением кислорода в металлургии, химической промьииленности и т. д.

Предмет изобретения

1. Способ повышения чувствительности магнитного газоанализатора на кислород, основанного на использовании явления термомагнитной конвекции, отличающийся тем, что тепловой поток в рабочем канале кольцевой камеры газоанализатора направляют навстречу термомагнитному потоку так, чтобы результируюший поток газа стал равным нулю.

2. Устройство для выполнения спосооа по п. 1, в газоаиализаторах с системой магнитов и кольцевой камерой с рабочим каналом, имеющим два нагревателя, включенные по схеме моста, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что рабочий канал кольцевой камеры расположен вертикально, а для изменения величины потока термомагни тиой конвекции магниты системы установлены подвижно или подвижно установлен якорь магнита, или применен магнит с подмагничивающей обмоткой, или приме¹ 101954

Фиг. 1

Фиг. 2 нен дополнительный электромагнит для регулировки основного потока термомагнитной конвекции.

3. Видоизменение устройства по п. 2, отличающееся тем, что для регулирования теплового потока система магнитов и кольцевой камеры установлена поворотно относи:тельно горизонтальной оси.

4. Видоизменение устройства по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что для. регулирования теплового потока в; вертикальном рабочем канале расположен дополнительный нагреватель..

М 10195-4

Фиг. 3

Фиг. 4

Фиг. 5

Фиг. 6

Отв. редаi;Tîp И. В. Макаров

Объем 0,375 и. л, Тирагк 800. Цена 75 коп. i59404 от 11/П 1956 г. Гтандартгиз

Типография изд-ва «Московская правда >, Потаповский пер., 3. Зак, 492