Патент на изобретение №2231048

(54) АНАЛИЗАТОР ВЛАЖНОСТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к измерительной технике. Анализатор влажности содержит испаритель с устройством загрузки и выгрузки, кулонометрический датчик и блок обработки данных. Нагревательный элемент испарителя выполнен в виде галогенной лампы, которая имеет форму цилиндра, состоящего из двух секций, одна из которых содержит спираль нагрева и находится под вакуумом, другая секция служит для размещения анализируемого образца, причем указанные секции разделены перегородкой, лампа закреплена на подвижном штоке, а контроль температуры осуществляется посредством устройств, управляемых блоком обработки данных. Технический результат – повышение точности анализа. 2 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к приборам, анализирующим содержание влаги в топливных таблетках двуокиси урана или в закиси-окиси урана.

Известны анализаторы влажности МА-30, МА-50, МА-100 фирмы “Startorius”, Германия, HR73, HG53 фирмы “Меттлер Толедо”, действие которых основано на высушивании образца инфракрасным излучением до постоянного веса с одновременным автоматическим взвешиванием на электронных весах. У этих приборов диапазон температуры сушки образца составляет 30-200С и осуществляется с помощью керамического нагревательного элемента или галогенной лампы, сфокусированный свет от которых направлен на исследуемый образец.

Недостатком этих приборов является то, что они не могут быть использованы для определения содержания влаги в топливных таблетках двуокиси урана или в закиси-окиси урана, так как температура 200С недостаточна для полного выделения влаги из топливных таблеток двуокиси урана или из закиси-окиси урана. По техническим условиям для полного выделения влаги из топливных таблеток необходима температура 400-450С (стандартные методики химических, масс-спектрометрических и спектральных анализов порошков и таблеток двуокиси урана ядерного сорта. ANSI/ASTM с 696-80, ЦНИИатоминформ. – М., 1982, перевод №129, п.51).

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату (прототип), является кулонометрический анализатор влажности твердых материалов на КИВТМ-73 “Кулонометрическое определение воды в окислах урана. ОСТ-95-974-91”, где отделение влаги происходит с помощью печи путем разогрева объема камеры анализатора вместе с образцом. Вода, содержащаяся в твердом материале, полностью испаряется. Потоком газа-носителя водяной пар доставляется в кулонометрический датчик влажности газа. В датчике водяной пар, содержащийся в газе носителе, полностью поглощается гигроскопическим веществом и разлагается посредством электролиза. Мерой количества воды, а следовательно, и влажности вещества является количество электричества, затраченное на разложение воды. При этом количество электричества, затраченное на разложение воды, точно соответствует вычисленному по закону Фарадея.

К недостаткам данного анализатора следует отнести несовершенство конструкции, а именно большие габариты нагревательной печи, большую инерционность, что не позволяет работать в импульсном режиме разогрева образца.

Задача изобретения – повышение точности результатов анализа и усовершенствование конструкции.

Данная задача решается благодаря тому, что в анализаторе влажности, содержащим испаритель с устройством загрузки и выгрузки, кулонометрический датчик и блок обработки данных, согласно формуле изобретения нагревательный элемент испарителя выполнен в виде галогенной лампы, которая имеет форму цилиндра, состоящего из двух секций, одна из которых содержит спираль нагрева и находится под вакуумом, другая секция служит для размещения анализируемого образца, причем указанные секции разделены перегородкой, лампа закреплена на подвижном штоке, а контроль температуры осуществляется посредством устройств, управляемых блоком обработки данных.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как образец помещается непосредственно в секцию галогенной лампы, а сама лампа закреплена на подвижном штоке.

Помимо использования технических решений усовершенствования последовательности проведения измерений, повышенная эффективность кулонометрического определения влаги достигается также путем автоматизации процесса измерений путем сопряжения испарителя и датчика с блоком обработки данных, который позволяет проводить не только обработку полученных результатов измерения, но и осуществлять математическое моделирование соответствующих процессов.

На фиг.1 представлена блок-схема анализатора влажности; на фиг.2 испаритель с устройством загрузки и выгрузки.

Анализатор влажности состоит из испарителя 1, датчика 2, блока обработки данных 3. Испаритель 1 состоит из кварцевой трубки 4, термопары 5 и узла загрузки, в который входит затвор 6, направляющая 7, шток 8. На штоке 8 установлена галогенная лампа 9.

Анализатор влажности работает следующим образом:

Открывают затвор 6 и вместе со штоком 8 выводят в нижнее положение. Анализируемые образцы помещают в секцию галогенной лампы 9, находящейся на штоке 8, через который к лампе подведено напряжение питания. После этого шток 8 с лампой 9 вводят в рабочую зону испарителя 1, и происходит герметизация рабочей зоны затвором 6.

Для удаления атмосферной влаги испаритель и датчик продувают инертным газом, например азотом или гелием. При постоянном продуве подают напряжение на галогенную лампу, образцы разогреваются, и вода, содержащаяся в твердом материале, полностью испаряется.

Потоком инертного газа водяной пар доставляется в кулонометрический датчик 2 влажности газа, в котором происходит полное поглощение водяного пара пятиокисью фосфора и разложение его электролизом на водород и кислород. Мерой содержания воды в пробе является количество электричества, затраченное на разложение водяного пара, которое измеряется с помощью блока обработки данных 3.

После измерения открывается затвор 6 и вместе со штоком 8 выводится в нижнее положение по направляющей 7, отработанные образцы извлекаются из секции галогенной лампы 9.

Конструкция анализатора влажности позволяет устанавливать и контролировать требуемую температуру, в испарителе 1 посредством термопары 5 и устройств регулирования температуры управляемых блоком обработки данных.

В результате использования предложенного изобретения увеличивается точность измерения, уменьшаются энергопотребление и габариты прибора.

Формула изобретения

Анализатор влажности, содержащий испаритель с устройством загрузки и выгрузки, кулонометрический датчик и блок обработки данных, отличающийся тем, что нагревательный элемент испарителя выполнен в виде галогенной лампы, которая имеет форму цилиндра, состоящего из двух секций, одна из которых содержит спираль нагрева и находится под вакуумом, другая секция служит для размещения анализируемого образца, причем указанные секции разделены перегородкой, лампа закреплена на подвижном штоке, а контроль температуры осуществляется посредством устройств, управляемых блоком обработки данных.

РИСУНКИ