НАЗНАЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ШАХТНОГО ШИ-11 (ШИ-10)

 

Интерферометр шахтный ШИ-11 ( ШИ-10 ) представляет собой перенос­ный прибор, предназначенный для определения содержания метана и углекислого газа в воздухе помещений и установок, где максимальное содержание углекислого газа   (местные скопления) допускается до 1 об.  % .

 

Кроме того прибор может быть использован для определения содержания углекислого газа до 6 об. % с умножением показаний прибора на поправочный коэффициент 0,95 (от градуировки шкалы по метану).

  

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ШАХТНОГО ШИ-11 (ШИ-10)

 

 

Диапазон измерения объемной доли, % :

 

-      метана от 0 до 6;

 

-      углекислого газа от 0 до 6.

 

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности из­мерения на приборе     ±0,2% СН4 (по объему) или СО2 (.по объему) при Т=(20±2)°С   и    Р = 1013 гГТа     (760 мм   рт. ст.) ±10,7 гПа  (8 мм рт. ст.).

 

Прибор может эксплуатироваться при изменении    темпера­туры окружающей среды      от минус 10°С до плюс 40сС и атмосферном  давлении  от  960 гПа  (720 мм    рт.    ст.)  до    1067 гПа(800 мм рт. ст.).

 

Габаритные размеры, в мм, не более:

 

-      длина — 115;

 

-      ширина — 54;

 

-      высота — 186

 

Питание осуществляется  от одного сухого    элемента    типа 343, установленного     в приборе.

 

Масса прибора без футляра, кг, не более — 1,45.

 

Исполнение прибора рудничное искробезопасное — РО, Иа.

 

Конструкция .прибора обеспечивает   автоматическую   уста­новку газовоздушной     камеры из положения «контроль» в положе­ние «измерение»; установку микровинтом      интерференционной кар­тины в нулевое положение непосредственно перед  измерением.

 

 

                 УСТРОЙСТВО И РАБОТА ИНТЕРФЕРОМЕТРА ШАХТНОГО ШИ-11 (ШИ-10)

 

 

Принцип работы изделия.

 

Действие прибора основано на измерении смещения интер­ференционной картины, происходящего вследствие изменения со­става исследуемого воздуха, который находится на пути одного из двух лучей, способных интерферировать. Величи­на смещения пропорциональна разности между показателями преломления света исследуемой газовой смеси и атмосферного воздуха.

 

Интерференционная картина имеет одну белую ахроматиче­скую полосу, ограниченную двумя черными (темными) полосами (с окрашенными краями).

Исходное (нулевое)  положение интерференционной  картины фиксируется путем совмещения левой черной (темной) полосы с нулевой отметкой неподвижной шкалы. Шкала прибора с равно­мерными делениями градуирована в процентах (по объему). Цена деления шкалы 0,2% СН4. Отметки шкалы через целые деления обозначены цифрами от 0 до 6.

 

 

Устройство интерферометра

 

Интерферометр шахтный типа ШИ-11 имеет литой силуминовый корпус, в котором смонтированы все детали прибора.

 

Общий вид прибора без футляра показан на рис. 4.

 

Внутри корпус прибора разделен перегородками на три от­деления. В первом отделении размещаются оптические детали прибора.

 

Во втором отделении (рис. 5) находится лабиринт 2, пред­ставляющий собой катушку с намотанной на ней трубкой из по­лихлорвинила. Здесь  же помещается сухой элемент 1  типа 343 для питания лампы. Эта часть отделения  прибора закрывается выдвижной крышкой 3.

 

В третьем отделении корпуса прибора (рис. 6) размещен по­глотительный патрон 1. Здесь же находится штуцер 2, на который надевается трубка резиновой груши при заполнении воздушной линии чистым атмосферным воздухом. После прокачки воздуш­ной линии прибора штуцер закрывается резиновым колпачком 3.

 

Оптическая схема интерферометра

 

В оптическую схему (рис.1 и 2) входят:

 

а)    лампа накаливания Л;

 

б)   конденсорная линза К;

 

в)    плоскопараллельная пластина ( зеркало ) З;

 

г)    подвижная газовоздушная камера А, имеющая три сквозных полости – 1, 2, 3, ограниченные плоскопараллельными стеклянными пластинками 4;

 

д)   призма полного внутреннего отражения П;

 

е)    призма полного внутреннего отражения П₁;

 

ж) зеркало З₁;

 

з)     зрительная труба с объективом ОБ, окуляром ОК и щелевой диаграммой с отсчетной шкалой С.

 

 

 

На рис. 1 показан ход лучей при определении содержания метана или углекислого газа. В этом случае свет от лампы накаливания Л проходит через конденсорную линзу К и параллельным пучком падает на зеркало З, где пучок света распадается на два интерферирующих луча. Первый луч света   отражается    верхней   гранью   зеркала З, проходит по полостям 1 и 3 газовоздушной камеры, которые   за­полнены чистым атмосферным воздухом,    отражается   призмами П, П₁ и после двукратного прохождения по полостям  1 и 3 выхо­дит из камеры.

 

Второй луч света, отразившись от нижней посеребренной гра­ни зеркала З и преломившись на его верхней грани, проходит че­рез полость 2 газовоздушиой камеры, заполненной исследуемым воздухом, после отражения призмами П, П₁ и четырехкратного прохождения полости 2 выходит из нее.

 

Оба луча света, выйдя из камеры, попадают   на зеркало З и отраженные его верхней и нижней гранями, сходятся   в один световой пучок, который зеркалом 3₁ отклоняется под прямым углом и направляется в объектив ОБ.

 

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму с отсчетной шкалой С в окуляр ОК, через который на­блюдается интерференционная картина. При этом интерферирую­щие лучи проходят через разные газовоздушные среды, в резуль­тате чего происходит смещение интерференционной картины отно­сительно нулевой отметки шкалы. По величине смещения интер­ференционной картины, которое пропорционально концентрациям  газа, производится определение процентного содержания метана и углекислого газа.

 

На рис. 2 показан ход лучей при установке и проверке нуле­вого положения интерференционной картины. В этом случае свет от лампы Л проходит через конденсорную линзу К и параллель­ным пучком падает на зеркало З, где пучок света разделяется на два интерферирующих луча.

 

Оба луча света, отразившись от верхней и нижней граней зеркала, дважды проходят через полости 1  и 2 газовоздушной каме­ры в результате отражения катетными гранями призм П и П₁.

 

Затем оба луча света попадают на зеркало З, отражаются его нижней и верхней гранями и сходятся в один световой пучок, который зеркалом 3₁ отклоняется под прямым углом и направля­ется в объектив ОБ. Верхняя линза объектива выполнена под­вижной, что дает возможность перемещать интерференционную картину вдоль отсчетной шкалы и устанавливать   ее   в нулевое положение.

 

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму с отсчетной шкалой С и попадает в окуляр ОК. В этом случае на пути интерферирующих лучей находятся полости 1 и 2 газовоздушной камеры. Так как оптическая длина пути обоих ин­терферирующих лучей света одинакова, независимо от того, будет ли в газовой полости 2 газовоздушной камеры воздух или газ, интерференционная картина смещаться не будет, т. е. останется в исходном нулевом положении.

 

 

 

Газовоздушная схема интерферометра

 

Газовоздушная схема прибора (рис. 3) состоит   из двух   обособленных друг от друга линий — газовой и воздушной.

 

В газовую линию прибора входят:

 

• распределительный кран 4, предназначенный для изменения направления движения газовой смеси в зависимости от определяе­мого газа (метан или углекислый газ);

• поглотительный патрон 5, разделенный на две части. Одна часть патрона заполняется химическим поглотителем известковым (ХПИ) для поглощения углекислого газа из газовой смеси, дру­гая часть — гранулированным селикагелем марок КСК, КСМ для поглощения паров воды. Обе части поглотительного патрона име­ют фильтры для улавливания пыли и разделены клапаном;

• соединительные резиновые трубки 8;

• газовая полость 2 газовоздушной камеры.

  В воздушную линию прибора входят:

 

• штуцер 6;

• соединительные резиновые трубки 8;

• воздушные полости 1 и 3 газовоздушной камеры;

• лабиринт 7, который предназначен для поддержания в воз­душной линии прибора давления, равного атмосферному давле­нию, и сохранения чистого атмосферного воздуха.

  При определе­нии метана  исследуемый воздух через распределительный кран по­падает в отделение поглотительного патрона, заполненное ХПИ.

  Затем исследуемый воздух, очищенный от углекислого газа,   по соединительной трубке попадает в отделение поглотительного пат­рона, заполненное силикагелем. Далее исследуемый воздух, очищенный от углекислого газа, паров воды и пыли, попадает в полость 2 газовоздушной камеры, откуда через резиновую грушу выходит в атмосферу.

  

 

 

При определении углекислого газа исследуемый воздух через распределительный кран и соединительную трубку попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем. Очищенный от влаги и пыли  исследуемый воздух попадает в полость 2 газовоздушной камеры. Направление движения атмосферного воздуха и исследуемого воздуха при засасывании их в прибор показано на рис.3 стрелками.

 

На корпусе прибора (ри.4) размещены :

 

• штуцер 1 для засасывания в прибор исследуемого воздуха;

• распределительный кран 2;

• окуляр 3;

• штуцер с фильтром 4, на который надевается трубка резиновой груши;

• винт 5 для перемещения интерференционной картины в ну­левое положение;

• кнопка «К» 6 для перемещения газовоздушной камеры в положение «К» — контроль (надписи — «И» и «К» нанесены на крышках кнопок);

• кнопка «И» 7 включения лампы для измерения;

• крышка отделения с поглотительным патроном 9.

 

 

 

ПОДГОТОВКА ПРИБОРА К РАБОТЕ

 

 

Перед проведением замеров   прибор   должен   быть    подготовлен к работе.

 

Перед началом эксплуатации прибора (особенно после дли­тельного хранения) необходимо проверить работоспособность по­глотительного патрона. В случае необходимости (прибор дает за­ниженные показания) сменить силикагель и ХПИ в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Во избежание заклинивания рас­пределительного крана не реже одного раза в месяц необходимо на его внутренние поверхности наносить вакуумную смазку.     

 

Проверить исправность резиновой груши. Для этого необхо­димо сжать грушу рукой и, зажав конец ее резиновой трубки, проследить, как быстро расправляется груша в разжатой руке. Резиновая груша, пригодная для работы, не должна расправлять­ся. В случае быстрого расправления груши  ее следует заменить.

 

Проверить герметичность газовой линии прибора. Для этого резиновую трубку груши надеть на штуцер 4 (рис. 4), закрыть плотно штуцер 1 и произвести сжатие груши. Газовая линия гер­метична, если после разжатия руки груша не расправляется. При быстром расправлении необходимо найти и устранить неисправ­ность прибора.

 

Проверить герметичность пробозаборпика. Для этого резино­вую трубку  пробозаборника надеть на штуцер 4 (рис. 4), закрыть входной штуцер пробозаборника   (или пережать трубку    пробозаборннка) и произвести сжатие груши. Пробозаборник   и    газовая линия прибора герметичны, если после разжатия руки   груша    не расправляется.  Подобным  методом можно    проверить    герметичность только пробозаборника. При быстром расправлении необхо­димо найти и устранить неисправность.

 

Продуть воздушную и газовую линии прибора чистым атмо­сферным воздухом следующим образом: прибор вынуть из футляра, снять крышку 9 с отделения, в котором находится поглотительный патрон, со штуцера 2 (рис. 6) снять резиновый колпачок 3 и на его место надеть резиновую трубку, прилагаемую к комплекту прибора, второй конец которой надеть на выхлопной штуцер резиновой груши. Трубку резиновой груши надеть на штуцер 4 (рис. 4) и сделать 5—6 сжатий груши.

 

После прокачивания чистым воздухом воздушной и газовой линий штуцер 2 закрыть резиновым колпачком, надеть крышку и прибор поместить в футляр.

 

Нажать кнопку включения лампы и посмотреть в окуляр. Ес­ли интерференционная картина и шкала окажутся нечеткими, вра­щением окуляра навести их на резкость.

 

Установить интерференционную картину в нулевое положение. Для этого необходимо нажать одновременно кнопки «И» и «К» (рис.7), медленно вращать винт 5 (рис. 4) до совмещения левой черной полосы интерференционной картины с нулевой отметкой шкалы.

 

Поместить прибор в футляр.

 

 

 

Рис.5.

 

 

 

 

Рис.6.

 

 

 

ПОРЯДОК РАБОТЫ.

 

 

 

Носить прибор необходимо на плечевом ремне под курткой для предохранения его от ударов и попадания грязи, воды и пыли.

 

Перед определением метана произвести проверку нулевого положения интерференционной картины. Для этого надо нажать кнопку «И» и кнопку «К» одновременно (рис. 7) и посмотреть в окуляр на положение интерференционной картины. Если интер­ференционная картина не сместилась относительно нулевой от­метки шкалы, прибор готов к работе.

 

Если интерференционная картина сместилась относительно нулевой отметки шкалы, то винтом 5 (рис.4) выставить её на нуль.

 

После указанных операций прибор готов к работе.

 

 

 

 

 

Рис.7.

 

 

Рис.8.

 

 

ВНИМАНИЕ!    Определение содержания метана и углекислого газа производить только при нажатии на кнопку « И » ( рис.8).

 

 

 

Определение содержания метана в исследуемом воздухе.

 

При определении содержания метана распределительный кран ( рис.4 ) ставить в положение « СН₄ ». Путём трёх сжатий резиновой груши проба исследуемого воздуха через штуцер 1 или резиновую трубку, надетую на этот штуцер, прокачивается через прибор.

 

Если набранный  в прибор исследуемый воздух содержит метан, то интерференционная картина сместится вправо вдоль шкалы. При наблюдении в окуляр по смещенному положению левой черной полосы интерференционной картины производится отсчет делений шкалы и результат выражается с точностью до 0,1%.

 

Для повторного определения содержания метана предварительной подготовки не прибора не требуется, так как при трехкратном прокачивании грушей газовой линии предыдущая проба полностью удаляется из прибора и заменяется новой.

 

 

 

Определение содержания углекислого газа    в исследуемом воздухе.

 

Для определения содержания углекислого газа в исследуемом воздухе необходимо вначале сделать определение концентрации метана указанным выше способом. Затем распределительный кран 2 (рис. 4) ставится в положение СО₂ и производится прока­чивание исследуемого воздуха в .прибор путем трех сжатий резино­вой груши. Отсчет по шкале производится так же, как и при оп­ределении содержания метана.

 

Сумма содержаний газов (СН4 + СО2) не должна превышать 6% в объемных долях.

 

Полученный отсчет покажет суммарное содержание в воздухе метана и углекислого газа.

 

Оба эти определения необходимо де­лать в одном и том же месте и на одинаковой высоте от почвы. Содержание углекислого газа равно разности второго и первого отсчетов. Для более точного определения концентрации СО2 необходимо показания прибора умножить на коэффи­циент 0,95.

 

Определение содержания газа в труднодоступных местах.

 

При отборе проб исследуемого воздуха в труднодоступных местах необходимо пробозаборник вы­нуть из футляра и его штуцер подсоединить к резиновой трубке, надетой на штуцер крана.

 

Если пробозаборник имеет резиновую трубку, то ее свободный конец надеть на штуцер крана прибора 1 (рис. 4). Затем пробозаборник раздвинуть на полную длину. Пробозабориик поднять на вытянутую руку и произвести 5—6 сжа­тий резиновой груши.

 

После отбора пробы произвести отсчет концентрации газа на приборе. Собрать пробозаборник и уло­жить в футляр. При отборе проб в щелях и других труднодоступ­ных местах необходимо пользоваться резиновой трубкой, прилага­емой в ЗИП прибора.

 

 

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

 

 

Техническое обслуживание и ремонт интерферометра производится службой АиМ согласно технического описания и инструкции по эксплуатации интерферометра шахтного ШИ-11 (ШИ-10).

 

Замена и перезарядка поглотительного патрона

 

Без  перезарядки поглотительного патрона прибором можно производить не более 300 определений при t=+20°C и влажности не более 80% (при повышении температуры и влажности число определений уменьшается). Для установления срока перезарядки поглотителей необходимо число 300 разделить на количество оп­ределений. После истечения этого срока необходимо поглоти­тельный патрон в приборе заменить запасным. Замена поглоти­тельного патрона производится следующим образом:    вынуть   из футляра прибор, снять с прибора крышку 9 (рис. 4) отделения с поглотительным патроном н соединить поглотительный пат­рон 1   (рис 6).

 

Затем подсоединить запасной поглотительный патрон и про­верить герметичность газовой линии прибора.

 

Для перезарядки поглотительного патрона в газоаналитиче­ской лаборатории необходимо:

 

-      отвернуть накидную гайку с одной стороны патрона, снять крышку, удалить ватные фильтры, высыпать поглотители, причем ХПИ выбрасываются, а поглотитель влаги собирается   для    реге­нерации и повторного применения. Затем    удалить    нижние    ватные  фильтры и протереть патрон внутри сухой тряпкой или ватой;

 

-      доложить на  дно патрона тампоны из чистой гигроскопиче­ской ваты толщиной      4-5 мм, ограниченной с обеих сторон про­кладками из ситца или марли.

 

Поверх тампона патрон заполнить ХПИ или силикагелем в зависимости от того, какая часть патрона перезаряжается. На­полнение патрона производить порциями, каждый раз постукивая пальцами по патрону для более плотного его заполнения.

 

Наполнять патрон следует не полностью, оставляя место для второго ватного фильтра и прокладок, которые укладываются сверху реактива.

 

Заполнив патрон поглотителями, поставить крышку    и завер­нуть накидную гайку.

 

После перезарядки поглотительного патрона на все присое­динительные трубки патрона надеть резиновые колпачки, чтобы не происходило поглотителей во время хранения патрона.

 

В качестве поглотителя СО₂ применяется известковый хими­ческий поглотитель ХПИ ГОСТ 6755-73, представляющий собой зерненый продукт белого или светло-серого цвета, изготовленный из гидрата окиси кальция (96%) и едкого натра (4%). ХПИ дол­жен быть в зернах размером от 3 до 5 мм, иметь влажность в пределах 16—20% и содержать не более 4% СО₂.

 

Защитная способность ХПИ в поглотительном патроне про­веряется следующим образом: в резиновом мешке готовится газо­вая смесь воздуха, содержащая 1% СО₂. Эта газовая смесь с по­мощью 3—5 сжатий резиновой груши продувается через газовую линию прибора. Нулевое положение прибора при этом не должно нарушаться* с размером зерен 3—4 мм ГОСТ 3956-76.

 

В качестве поглотителя влаги применяется силикагель марок КСМ, КСК гранулированный* (для контроля пригодности силикагеля допускается добавлять силикагель-индикатор ГОСТ 3984-76 или КСМ гранулированный, пропитанный растворами солей ко­бальта (1/5÷1/8 часть объема). Регенерация (восстановление) силикагель-индикатора производится путем его нагрева до тем­пературы  120°С±3°С, а КСМ гранулированный до t=150°C±5°C.

 

Десорбция заканчивается полностью за 3—4 часа.

 

Замена лампы.

 

Замена лампы из числа запасных производится следующим  образом. Отвернуть накидную гайку и вынуть патрон с лампой 4 (рис. 6).

 

Сменить лампу и поставить патрон на место.

 

Завернуть накидную гайку так, чтобы патрон вращался с небольшим трени­ем.

 

Взять прибор в левую руку, нажать кнопку включения 7 (рис. 4) и, наблюдая в окуляр 3 (рис.4), медленно повернуть патрон за хвостовик, пока в поле зрения окуляра не появится рав­номерно освещенная интерференционная картина, затем завер­нуть накидную гайку, закрепив этим неподвижно патрон, при израсходовании всех запасных ламп можно применять покупные типа МН-1 напряжением 1 В и током 0,068 А.

 

При выборе ламп необходимо обратить внимание на то, чтобы колба лампы не име­ла свилей и нить накала находилась в центре колбы.

 

Замена сухого элемента питания.

 

Напряжение сухого элемента типа 343, питающего лампу, не влияет на показания прибора. Элемент заменяется только тогда, когда интерференционная картина становится слабо освещенной и неразборчивой. В качестве источника питания применяются только элементы типа 343.

 

Замену сухого элемента производить следующим образом:

 

-      открыть нижнюю крышку 3 (рис. 5);

 

-      вынуть сухой элемент 1;

 

-      зачистить контакты прибора и нового сухого элемента;

 

-      вставить элемент;

 

-      закрыть крышку 3 и проверить   видимость    интерференцион­ной картины через окуляр.

 

 

 

 

 

 

 

ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ПРИБОРА И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

 

 

Неисправность	Причина неисправности	Способ устранения
1. При нажатии на кнопку включения в по­ле зрения окуляра нет интерференционной кар­тины.	а) ослабла   в пат­роне лампа.	закрепить лампу в патроне, установить патрон на место и произвести настройку лампы при помощи незначительного поворота за хвостовик.
	б)  перегорела лампа.	заменить лампу.
	в)  неисправна электрическая цепь.	проверить плотность приле- гания контактов       к сухому элементу
	г)  разрядился су­хой элемент	заменить сухой элемент
2. Слабая освещен­ность интерференцион­ной картины.	а) разрядился су­хой элемент	заменить сухой элемент
	б) сбилась установ­ка лампы	произвести  регулировку лампы
3. Интерференцион­ная     картина    частично затемнена.	а) сбилась уста­новка лампы	произвести регулировку лампы
	б) нарушилась юстировка прибора	произвести юстировку прибо­ра в специальной мастерской
4. При определении концентрации метана по­грешность прибора зна­чительно выше допусти­мой.	а) поглотительный патрон с ХПИ не поглощает СО2	произвести перезарядку    поглотительного патрона
	б) нарушилась юстировка прибора	произвести юстировку прибо­ра в специальной мастерской
5. Плохо прокачива­ется газовая линия при­бора.	а) плотный ватный фильтр в поглоти­тельном патроне	вскрыть поглотительный пат­рон и заменить фильтр
	б) пережата рези­новая трубка	устранить пережатие трубки
6. Резиновая груша не засасывает воздух в прибор.	засорился наружный клапан груши	произвести  чистку клапана
7. Прибор дает заниженные показания.	нарушена юстировка прибора	необходимо направить прибор на ремонт в специальную мастерскую
8.  Негерметична газовая линия  прибора.	а) плохо смазан распределительный кран	смазать распределительный кран вакуумной смазкой
	б) прорвана резиновая трубка	заменить резиновую трубку