Полум’яно-іонізаційний газоаналізатор

Винахід належить до газоаналітичної техніки і може бути застосований для вимірювання концентрацій органічних сполук в повітрі, а також в технологічних газах. Відомий полум'яно-іонізаційний газоаналізатор [1], який містить полум'яно-іонізаційний детектор (ГПД), лінії подачі газу, що аналізується та повітря для горіння з насосами та елементами пневмостабілізації, а також лінію подачі горючого газу, яка закінчується штуцером для підключення зовнішнього джерела газового палива. Недоліком газоаналізатора є те, що він не може працювати в автономному режимі, тому, що потребує зовнішніх джерел електричного та газового живлення. Відомі переносні газоаналізатори PortaFID фірми Intereng Messtechnic [2], які містять ПІД, електричний акумулятор та комплектуються балоном з горючим газом. Недоліком є те, що ці газоаналізатори потребують для своєї роботи зовнішній балон з горючим газом під високим тиском. Відомий також газоаналізатор MicroFID фірми Perkin-Elmer [3], який містить ПІД, фільтр вологи та пилу, електричний акумулятор та балон з воднем, вмонтований у надміцному протиударному корпусі. Недоліком є те, що для забезпечення автономної роботи протягом тривалого часу використовується балон з воднем великих розмірів під високим тиском. В основу винаходу поставлено задачу створення полум'яно-іонізаційного з вмонтованим джерелом водню низького тиску та зменшення його габаритів. Ця задача вирішується тим, що в запропонованому газоаналізаторі в якості джерела водню використовується акумулятор, який являє собою камеру, наповнену сорбентом водню (наприклад, на основі інтерметалічних сполук), що здатен зворотно поглинати і виділяти водень під невисоким тиском. Наприклад, акумулятор з об'ємом камери 50×10-3 м 3 (50мл) вміщує 290г сорбенту на основі LaNi5, який при робочій ємності 1,4мас.% може акумулювати 4,1г, тобто 46-10-3 м 3 (46л) водню [4]: 290 × 1,4/100 = 4,1 (г) ; 4,1× 22,4 × 10-3 / 2 = 46 × 10-3 (м3 ) , де 22,4 × 10-3 м 3 - число Авогадро; 2г - вага 1-го молю водню. При цьому тиск сорбції при температурі 20°С дорівнює 131,3кПа (1,3атм.), що значно менше, ніж тиск водню в балоні [4]. Якщо використовувати газовий балон, то розраховану вище кількість водню можна закачати в балон ємністю 0,4-10-3 м 3 (400мл) під тиском 11615кПа (115атм.): Vб = V × Р Н / Р = 46 × 10 -3 × 101кПа / 11615кПа = = 0,4 × 10- 3 = 400мл де Vб - ємність балону; , V - об'єм водню; РН = 101кПа - нормальний атмосферний тиск; Р - тиск водню в балоні. Тобто, розмір балону з воднем значно перевищує розмір акумулятора. Структурно-функціональна схема запропонованого газоаналізатора наведена на фігурі. Газоаналізатор містить вхідний фільтр 1; акумулятор водню 2; компресор 3; газовий вентиль 4; пристрої формування газових потоків: стабілізатори тиску 5, 6, та пневмоопори 7, 8, 9; ПІД 10; вторинний вимірювальний перетворювач (ВВП) 11; вторинний блок живлення (ВБЖ) 12 та електричний акумулятор 13. Газоаналізатор працює таким чином. Компресор 3 закачує через вхідний фільтр 1 пробу, яка стабілізується стабілізатором тиску 5 і розділяється на два потоки. Потік газу, що аналізується формується пневмоопором 8, а потік для горіння - пневмоопором 7. Сформовані потоки подаються в ПІД 10. Після відкриття газового вентиля 4 потік водню під надлишковим тиском надходить від акумулятора водню 2, формується стабілізатором тиску 6 і пневмоопором 9 та подається в ПІД 10. При згоранні в детекторі органічних сполук в полум'ї водню утворюється струм іонізації, пропорційний їх концентрації в пробі. Електричний сигнал з виходу ПІД 10 підсилюється ВВП 11 та перетворюється в стандартні вихідні сигнали. Таким чином, завдяки наявності акумулятора на основі сорбентів водню здобувається можливість створити автономний переносний полум'яно-іонізаційний газоаналізатор з малогабаритним джерелом водню низького тиску. Джерела інформації: 1. Опис винаходу SU 1755167 А1, G01N27/62, 15.08.92; 2. Проспект фірми Intereng Messtechnik (Німеччина); 3. Проспект фірми Perkin-Elmer (США); 4. Интерметаллические аккумуляторы водорода. Информационное письмо Академии наук УССР. - Институт проблем материаловедения, Киев, 1984;