Относительный оптический метод анализа газов в подземных выработках

Выводы, по исследованию. • прибора.. Несмотря на простоту проведенных. опытов, они все. же дали вполнеопределенные ответы на поставленные вопросы. Интерферометр является одним из" самых точных физических приборов, используемых для целей газоанализа. .Весьма ценным свойством интерферометра является понти: полная независимость показанийего от-.накала нити'. осветителя. • и с гл^т^ ^.?л^ъ., как шахтный газоанализатор,' имет-ет следующие-недостатки а/ -Этот ' прибор не — вполне взрывобезопасен,-так как его кокух охватывает, большой обпем и является не взрыве-. безопасной, а только защитной броней. Удобнее было бы.'забронировать аккумуляторы отдельно от. всех оптических частей.. .. —. ',. ., .-''¦-.-¦ б/ В показания :. прибора необходимо вводить поправ-' ки на' давление и. температуру. .'.'- ах ¦ =ат'-^" др. /ч5 ',. х ~Т", р • что непосредственновытекает .из формулы /'28 /V в/ Нуль — его смещается при переходе в ■—новые температурныеусловия', что'- - является наиболее, -существенным не-достатком для -.шахтного прибора. Многие приборы не — вошлив. угольную, промышленность из-заперемещения ну-ляи не. стабильности. показ’аний — ихв условиях. шахты /: напримерприборы ¦, построенные на'. различии: теплоррово дностек газоЕ.,-.' .-.' фото элементные приборы, определяющие метан по световому эш^еек-ту при. сгорании его на' каталитических массах.: др.• /.-. ¦ г/' :Разыеры/'- его -45×24×18 см. Вес самого-приборадо. 1С-кг., а. учитывая что.-надо будет. еще. носить электрическую лампочку., мы получаем. слишком тяжелый — приб’ордля.-шахтных $гс-ловий.: .Он. очень обстоятельный, прибор, но для шахт .не под-. -. ходит." - - -. .. 11. Разрез компрессиоиного компенсатора.

В — остов компенсатораА- - изме^ лтельный барабан- - шкала- # - гофраС — Выьодная трубка для газа.

Рис. 12. Схема градуировки компенсатора.

I — камеры интерферометра, рманометр, шкала. 1.

У. ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ С. КОШТРЕССИОИНЫМЙ К0МПЕНСАТО-' - •¦- рами. •¦ ведя газовый, компрессионный компенсатор в прибор Рэлея /автор построил новые газовые-интерферометры, которые./' как .это-показали многочисленные., испытания в лаборатории., и. .в .шахтах / пригодны.для. проведения газозых ана- .

— ро до — ¦ лизов в шахтах Разработав два типа шахтных интерферометров-': рефракторный -., и, ' рефлекторный,. ., к/ Ре ф' р акт!.о 'р. н. ы й— .и' н те р ф е р о м е-тр.

На рис. 7 и 8 показаны внешний, вид и схематический разрез шахтного интерферометра, ана рис. 9 — ход лучей в этом приборе-. Лучи,-идущие. от-.-точечного источника. све-. та?: «концентрируются конденсором К. и оборотными. призмами 11 и 1г: на. узкой щели, -и через., нее-.- направляется вниз в прибор .-Щель находитсяв главном фокусе об» ективной линзы ОЁ-. •.

Параллельный, пучоксвета', полученный при помощи. обмектиБной' линзы, разрезается двухшелькой диафрагмой!). / с’окнамиI, м 1Ь / на два пучка, а перетородной между. камерами — на 4 пучка.' ¦ С-и — & - газовые .• камеры. Зеркало .2 отражает 'лучивверх .-.Все 4-пучка, проходят. снова через камеры и через. линзу Ов.Линза Ов — проектирует два ряда интерференционный спектров, получаемых от попарной интерференции пучков света ¿-Окулярная линза цилиндрическая и да-. ет, увеличения ', этой интерференционной картины в. одном, на-,-, правлении " .примерно, в ЕЕО раз. В .этом приборе отсутствуют компенсационныеи вспомогательная пластины не. т микрометрического винта и точной рычажной передачи. .

Йз-за отсутствия дополнительной’пластины спектры, не. вплотную.- прилегают '—.дру?- к другу-', для сближения их служит цилиндрическаялинза Св, которая является одно-'/ временно и покровным стеклышком, 0сь ее перпендикулярна «'. ¦ оси окулярной-линзыФокусноеV расстояние ее около 5 см. «: Эта линза, 'уменьшает-, .и. поперечные» размеры спектров, что.. ведет к. повышению .их — яркости.

Сведение' .спектров без уменьшения их поперечных— размеров можно осуществить, с. помощью бипризма суглом.

О ' ' ' клкнсвидности 1, ." или .жес помощью наклонной длас. тиныН, ' поставленной, в. параллельных пучках, как 'это выполнено—е-тех'ническихинтерферометрах -.Оптическая система рефрактор-/ ног о интерферометра, .с вспомогательной пластиной Я. .дана- ¦¦¦¦ на рис. 10.' Бспомога$ельная пластина Н. — поставлена возле -.об" ективнойлинзы Ов. Зеркала приборов закреплены уста-.ковочными «'винтами' -наостовах. приборов». '.

Газовые камеры. поставлены. на пути .'всех 4 пуч- '. ков света При — заполнении «всех-камер чистым-воздухом-з приборе. -видно дваряда 'симметрично .расположенных ' интер-'. ференционных. полос., -причем '.только, центральный.-.полосы бе-.. лые и¦-'-.хорошо ' отличимые «от всех «остальныхполос/ последние ./закрашены, спектральными цветами -/' Л1ри.: постановке в прибор ¦-: даже. ординарных линз. «удавалосьполучатьдоста- '•' точно, четкие. центральные .полосы-. Затемнен но’с.тьв — шахтах, создает' весьма благоприятные условия для: .наблюдения'спектровчёткость и яркость, спектров. ' ' хорошие.

При — заполнении .двух накрест, лежащихкамер, ис-. пыту’емым. -газом оба. спектра «уходятв — прямо противоположи-. ных направлениях. Использование — смещения .-обоих спектров'. -¦ увеличивает — чувствительность. прибора, б два' .раза. Для-прибора скамерами ' - 10, см. точность о-тсчетов -' будет -.не.

0*1% метана на одно деление" а 0,05 $ СН^. Компенсация возни-? кающей разности ходов производится увеличением плотности пробы чистого воздуха в двух других камерах".

Компенсация различий рефракций уплотнением стандартного газа использовалась в газовых рефрактарй^си первых интерферометрах. Основныш недостатками этих коштрессионныхкомпенса-торов'Травёрс и авторы оптического компенсатора. Габер и Севе считали слояность прибора при сочетании интерферометра с манометром «неудобство в обращении с ними и малую чувствительность геометрических измерений,.

В предложенных интерферометрах поставлен компенсатор, работающий вак же по принципу повышения плотности пробы чистого га за, но без измерения давления газа* На рис. 7 виден: внешний вид этого компенсатора/ посредине прибора, справа/, а на рис. 11 дан разрез его* Яри навинчивании верхней му#ты, А на нижнюю часть компенсатора В, об" ём «^й, заключении^ в толстую гофрированную трубку будет уменьшаться"причем воздух будет поступать в. камеры, где возникает повышенная плотность газа. Отсчет. берется по шкале и по цилиндру муфты. Градуировка может быть проведена непосредственно в процентах метана или другого газа*.

Работа этого компенсатора изучена в лаборатории. Результаты получились хорошие.- Для снятия калибровочной кривой компенсатор присоединили к камере, а поел еднюю через с те клян-ную трубку / малого внутреннего диаметра/ присоединили к вот дан ому манометру / см", рис, 12 /. Отсчеты давления по нанометру проводились каждый раз после поворота/ компенсатора на полный оборот и.установления. .уровня, водьгв. трубке на 0 .под" еьюм. правой. трубки манометра. • Полученные результаты приведены в таблице 7.

УШ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проблема технического контроля состава атмосферы в. подземных выработках является весьма важным,.но до сих .пор еще не решенным научнотехническим вопросом. .До сих пор нет газоанализатора для определения состава воздуха в забоях.

С вопросами газового анализа в подземных выработках связаны такие кардинальные. профилактическиемероприятия, как определение взрывобезопасности,.удушливости"ядовитости и запыленности рудничного воздуха, определение участков возможного внезапного выброса метана, определение очагов подземных пожаров, режимы вентиляции и управления. воздушными потоками. .

Е.Из многочисленных приборов, построенных для газового анализа в шахтах, ни один. не получил распространения / из-за жестких условий эксплоат&ции их/ в угольной промышленности, •.

Специфическими условиями в горных выработках, затрудняющими внедрение газового анализатора, являются взрывоопасные свойства атмосферы, отсутствия газастандарта, резкие колебания давления., и. температуры, наличие пыли, углекислоты и водяных паров, особенности требований, пред" являемых к габариту и весу прибора.• Приборы не давали устойчивых об" ективных показаний,.

3. Интерферометричеокий газовый анализатор обладает следующими положительными качествами: исследование газов ведется в их. естественное' состоянии, отсутствие камер. сгорания ¿-большая точность, нет необходимости регулировать напряжение батареи накала, показания прибора независимы т загрязненности-и других условий работы его. 1.

Особой устойчивостью обладают относительна интерферо-. метрические анализытакие анализы выполняются с помощью новых интерферометров, Разработанных автором.

4. В этой работеавтор сделалпопытку собрать, систематизировать и восполнить своими исследованиями материал по вопросу интерферометрического газового анализа в шахте. Этому вопросу в литературе уделялось мало внимания. Для изучения влияния условий шахты на> работу интерферометров., были поставлены многочисленные опыты с переносным прибором фирмы Цейсс, так называемым ^аб^^^с^^с^. .

5. Разработаны, изготовлены и испытаны в лаборатории и в шахте рефракторный и рефлекторный газовые интерферометры с компрессионными компенсаторами.

6. Установкой компрессионного газового компенсатора в прибор Рэлея, вместо оптическогокомпенсатора Рабера и Леве, достигнуты следующие качества интерферометров: а/ Приборы дают относительные / а не диференциальные/ сравнения рефракций газов и показания их полностью независимы от давления и температуры атмосферы, б/ нуль их не смещается при изменении температуры, в/ используются перемещения обоих спектров / в противоположных направлениях /, что повышает чувствительность прибора в 2 раза при той же длине камеры.

7. В рефлекторном приборе в качестве проектирующей системы поставлено вогнутое зеркало и используются четырехдольные диафрагмыблагодаря э. тому чувствительность прибора увеличивается еще в 2 — 2,5 раза. 3 приборе почти полностью устраняются оптические недостатки.

8. Исключительно большая точность, и устойчивость показаний приборов делает их в некоторых областях единственными газоанализаторами, годными, для .этих целей. .Например, для количественного определения наличия. в воздухе окиси. углерода и боевых отравляющих веществ в опасных концентрациях .из-. физических методов годны только интерферометрические измерения, которые достигают точности, достаточной для. этих, целей.

9. Освещение прибора, производится от аккумулятора, питающего коногоновскую лампочкуэтим устраняется необходимость мало используемого источника тока для прибора и специальной бронировки его. .

Размеры и вес. прибора не. велики.

Об" ективность, четкость и устойчивость показаний приборов в шахтных условиях, взрывобезопасность, малые размерите новные их достоинства, необходимые для шахтных газоанализаторов .

Народно — хозяйственные запросы, на, интерферометры в различных отраслйх' промышленности велики .

1. Берль-Лунге, Хишкотехнические методы, т. 1,1937 г,.

2. Зйкен А., Физико-химический анализ в производстве, 1936 г.

3. Деннис Л. и Никольс М., Газовый анализ, 1936 г.

4. Курнаков Й. С., Введение в физико-химический анализ, 1. Л, 1936 г. '.

5. Вуд Р., Физическая оптика, 1936 г.

6. Скочинский А. А., Рудничная атмосфера, 1933 г.

7. Лукин Н. В., Анализ рудничного воздуха, 1947 г.

8. Бюллетени МакНИИ Ж 12,13,14,15,16,17, 1944;1948 г .г.

9. ЪсЬиРшЯ’Кои,^, К. ^ гве^лл^-гчсрл)20.24, 1924 — Ш 40 5,1245, Ш 41 5,1290- 1925. че^ъкс^ щ 3) 53−62, 1934;г-цЛь&кР. делены. с4 М^^ 1940, 50 № 19 р. -.298−299.

10. Социалистическийзаказрационализаторам и изобретателям угольной промышленности на 1946 г.-Углетехиздат, 1946 г.

11. К, ^е-с/Яи^п" ?и^е^е^окл^еЛ-,.

12. То^г-. 1 пл. с/ Коъ^с^у ^ ?Л^е*- ?^.

13. Чкл*.,. РКуьч’к. ^ 1927,1,1 9 5,338.19.1. НАН- 5. 1ЛА/1с 0 иЛиъ с/.

14. V0 к Уллу,^иг- «??^. ркиу.к. 15 «1301 ¦ /1.913/.'.

15. Романова М. Фу, Интерференция: света и ее применения, •1. Л.М., 1937 г.

16. Вейгерт Ф.-, Оптические методы шш 1934 г.

17. МоЛуК К. JVZUMIX Тоzi%<Uxt-{iz 4f>?

18. Z^c-J i Uv^tAwKj. clxLA. .Ux^-LSiCuJ'^ioJ.I, e^сАл-i, j? Ub. :39., Я.

19. P. l/VW-c W cJ i-t Ч су cl^ o.Jl.4.a tu 40, 5. 669/ 1927 /.

20. Землич и Рафаяович К., КокС и химия. № 10,1935 г.

21. Перепелица-В-К., Индикатор на метан с фотоэлементом.1. Уголь № 1," 1939 г. .¦ 42 &bdquo-г Недвига П. Я, Интерферометриндикатор на метан,.