Устройство регулирования расхода газа
Устройство регулирования расхода газа предназначено для регулирования потока газа и может быть использовано при разработке приборов по анализу состава газа. Устройство состоит из основного канала для прохода газа, в котором последовательно расположены два постоянных дросселя, один со стороны входа газа, другой - со стороны выхода газа к датчику газоанализатора. Участок основного канала между первым и вторым дросселями соединен дополнительным каналом с регулятором давления газа в линии "до себя". Эта же линия является байпасной линией. Вместо второго постоянного дросселя можно устанавливать группу постоянных дросселей, соединенных в параллель, для питания нескольких датчиков. Устройство предназначено для работы с чистыми газами и защищает чистые газы от загрязнения посторонними примесями.
Предлагаемая полезная модель устройства относится к области газоаналитического анализа и может быть использована при разработке приборов по анализу состава газа.
Известны устройства регулирования расхода газа, включающие регулятор давления в линии "после себя" и постоянный или переменный дроссель. С помощью регулятора давления перед дросселем устанавливается определенное давление. При постоянстве поперечного сечения отверстия дросселя будет сохраняться постоянство расхода при изменении давления на входе в устройство.
Недостатком известных устройств является то, что они мало пригодны для регулирования расхода чистых газов.
К чистым газам относятся газы, в которых жестко ограничено содержание посторонних примесей. Содержание посторонних примесей не должно превышать миллионных долей по объему, т.е. в миллионе молекул чистого газа количество молекул посторонних примесей должно быть не более нескольких единиц, иногда десятков единиц.
Одним из источников появления посторонних примесей в газовых устройствах являются неметаллические материалы, особенно резины, из которых изготавливаются уплотнительные прокладки, мембраны.
Путем молекулярной диффузии посторонние примеси проникают из окружающей атмосферы (это кислород, азот, углекислый газ). Сами неметаллические материалы из своей массы выделяют путем диффузии также загрязняющие чистый газ примеси.
По этим двум причинам посторонние примеси могут составить несколько десятков миллионных долей.
В известном устройстве регулирования расхода газа неметаллические материалы в большей степени содержит регулятор давления газа в линии "после себя" и в некоторой степени переменный дроссель, если он применяется.
Лучшим элементом для построения устройства регулирования расхода газа является постоянный дроссель. Его можно изготовить без единой неметаллической детали. Постоянный дроссель представляет собой отверстие с определенным диаметром, выполненное с высокой точностью в металле или, например, в синтетических рубине или сапфире.
Исходя из сказанного предлагается следующее устройство регулирования расхода газа, показанное на фигуре 1.
Устройство содержит основной канал 1, в котором расположены постоянные дроссели 2 и 3. Участок 4 основного канала между дросселями 2 и 3 соединен дополнительным каналом 5 с регулятором давления газа в линии "до себя" 6.
Газ под определенным давлением поступает на постоянный дроссель 2 и пройдя участок 4 поступает на постоянный дроссель 3. На участке 4 с помощью регулятора давления в линии "до себя" поддерживается постоянное давление. При постоянном давлении на участке 4 и постоянном поперечном сечении дросселя 3 расход газа на выходе будет постоянным.
Работа регулятора давления газа в линии "до себя" основана на уравновешивании упругой силы пружины 7, действующей на мембрану 8, и силы давления газа под мембраной в полости 9. Клапан 10, находящийся в центре мембраны 8, регулирует отток газа из камеры 9, благодаря чему давление в камере 9, дополнительном канале 5 и участке 4 поддерживается постоянным. Уровень этого давления устанавливается с помощью винта 11, воздействующего через диск 12 на пружину 7.
В дальнейшем расход на выходе газа будет оставаться постоянным и независимым от изменения давления на входе газа.
Поток газа через дополнительный канал 5 одновременно служит байпасным потоком, сокращающим транспортное запаздывание при применении устройства в газоанализаторах.
Таким образом, поток газа идущий через основной канал 1 к датчику газоанализатора не имеет контакт с неметаллическими материалами и не загрязняется посторонними примесями.
Газоанализатор может иметь несколько датчиков, например, на микроконцентрации кислорода, углекислого газа, азота. В этом случае параллельно постоянному дросселю 3 устанавливаются дополнительные постоянные дроссели 3.1,3.2, по одному на каждый датчик (см. фигуру 2).
В январе 2006 года изготовлен и испытан с положительным результатом опытный образец устройства регулирования расхода газа. В феврале-марте 2006 года устройство внедрено в гигрометр "Байкал-5Ц" и газоанализатор "Свет", в которых по одному датчику, и газоанализатор "Оникс", в котором три датчика.
Устройство регулирования расхода газа, содержащее основной канал для прохода газа и постоянный дроссель, отличающееся тем, что последовательно с первым постоянным дросселем установлен второй постоянный дроссель или группа постоянных дросселей, соединенных в параллель, а участок канала между первым и вторым постоянными дросселями, или между первым постоянным дросселем и группой дросселей, соединенных в параллель, соединен дополнительным каналом с регулятором давления газа в линии "до себя".
