Термохимический газоанализатор

Термохимический газоанализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е 219865

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 09.Х!!.1963 (№ 869708/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14 т/1.1968. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 27Х111.1968

Кл. 421, 4/10

МПК 6 01п

УДК 543.545(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

И. Э. Биренберг, Е. Ф. Карпов, В. С. Кравченко, В. T. Маликов, Л. Г. Мелькумов, Н. T. Михайлюк, И. С. Свет, И. М. Эренбург и В. К. Перепелица

Заявитель

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Данное изобретение относится к термохимическим анализаторам горючих газов, например метана.

Известен термохимический газоанализатор, содержащий источник питания, мостовую измерительную схему и реакционную камеру, сообщающуюся с анализируемой средой, в которую заключен термохимический датчик, представляющий собой полый цилиндрик из у-окиси алюминия, поверхность которого покрыта смесью платины и палладия (1% Pt u

1% Pd от веса цилиндрика). Снаружи на цилиндрике нарезана резьба, в которой уложена платиновая спираль, выполняющая функции нагревателя и термометра сопротивления.

Особенностью предлагаемого газоанализатора является то, что цилиндрик из у-окиси алюминия выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение длины цилиндрика к наружному диаметру равно 1: (0,65—

0,85), наружного диаметра к внутреннему (2,8 — 3,2): 1, шага намотки спирали и диаметру наматываемой нити (2,5 — 3,5): 1. Выбор указанных соотношений размеров датчика обеспечил возможность автостабилизации мостовой измерительной схемы, что, в конечном счете, привело к упрощению газоанализатора и уменьшению его веса.

В измерительную диагональ мостовой измерительной схемы предложенного газоанализатора включен контактный милливольтметр с двумя группами контактов, одна из которых служит для сигнализации о критической концентрации анализируемого газа, а другая — для контроля исправности мостовой схемы.

Кроме того, предлагаемый газоанализатор отличается тем, что в цепь питания мостовой схемы включен контактный вольтметр с подавленным нулем, который контролирует степень разрядки источника питания.

И, наконец, в измерительной схеме газоанализатора применен генератор звуковой частоты, подключенный к контактам милливольтметра и вольтметра, заниженный ток звуковой частоты которого подается на сирену.

На фиг. 1 представлена конструкция чувствительного элемента; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема газоанализатора.

Полый цилиндрик 1 датчика изготовлен из у-окиси алюминия, его размеры; наружный диаметр D 1,5 л л, внутренний d 0,6 лтм, длина 22 мм. Для придания цилиндрику каталитических свойств на него химическим путем наносится смесь платины и палладия (1% Pt и 10/0 Pd от веса цилиндрика). Снаружи на цилиндрике нарезана резьба (шаг 0,2 мм, глубина канавки 0,1 млт), в которую уклады30 вается пять витков платиновой нити диамет219865 ром 0,07 мм. Концы платиновой спирали продеваются через отверстия в стенке цилиндрика и привариваются к стойкам. Платиновая спираль одновременно выполняет функции термометра сопротивления и нагревателя, Сопротивление ее вместе с концами при температуре 20 С составляет 0,8 ом. Проходящий через платиновую спираль ток (0,6 а) создает на поверхности каталитического элемента температуру порядка 500 С, достаточную для того, чтобы на поверхности каталитического элемента происходила реакция окисления метана, но недостаточную для того, чтобы реакция шла на самой спирали. Температурный режим выбран также из условия невозможности перегорания платиновой нити при сколь угодно больших концентрациях метана.

При появлении метана в анализируемой среде он окисляется на чувствительном элементе с выделением тепла, пропорционального концентрации СН4, выделившееся тепло, в свою очередь, повышает начальную температуру чувствительного элемента и величину сопротивления платиновой спирали.

В качестве измерительной схемы, фиксирующей изменения сопротивления платиновой нити, в предлагаемом метан-реле использован неуравновешенный мост. Рабочим плечом 1 моста служит платиновая спираль чувствительного элемента. Сравнительным плечом 2 моста служит платиновая спираль, намотанная на сравнительный элемент, представляющий собой цилиндрик из у-окиси алюминия, совершенно одинаковый по геометрическим размерам с чувствительным, но не имеющий активного платина-палладиевого покрытия (метан на таком цилиндрике не горит). Два других плеча 8 и 4 мостовой измерительной схемы берутся постоянными и изготовляются из манганиновой проволоки. Чтобы исключить влияние внешних факторов (например, изменения окружающей температуры, влажности, давления, неизмеряемых газовых компонентов), рабочий и сравнительный элементы помещены в общую реакционную камеру, которая сообщается с анализируемой средой. Газовая смесь поступает в реакционную камеру естественно, за счет диффузии и конвекции.

Для защиты от попадания в реакционную камеру крупных частиц пыли на пути движения анализируемой смеси установлен фильтр из металлических сеток и капроновой ткани, кроме того, для обеспечения взрывобезопасности нагретых свыше 200 С рабочего и сравнительного элементов реакционная камера защищена двухрядной взрывозащитной сеткой.

В измерительную диагональ мостовой схемы включен контактный милливольтметр 5, отградуированный в процентах СН4. При критическом содержании СН4 в воздухе (2 / ) стрелка милливольтметра отклоняется до конца шкалы, при этом замыкаются контакты б, через которые включается сирена и сигнальная красная лампочка. Шкала милливольтметра отградуирована на два предела: рабо5

65 чий охватывает диапазон от 0 до 2>/о СН,, и аварийный от 0 до 4О/р СН . Нормально, до подачи аварийного сигнала, прибор работает на шкале 0 — 2О/о СН4, так как при 2>/р СН вся шкала исчерпана и стрелка упирается в правый неподвижный контакт; можно нажатием кнопки К перевести измерения метана на шкалу 0 — 4>/, СН, при этом милливольтметр б шунтируется калибровочным сопротивлением 7, что приводит к загрублению милливольтметра.

Сигнализация при аварийной концентрации метана осуществляется следующим образом: в схеме имеется генератор звуковой частоты (2000 гц), собранный на триоде 8 (П15), который все время работает. При 2>/ СН, милливольтметр своими контактами б подключает обмотку 9 трансформатора 10 к первичной обмотке 11 понижающего трансформатора 12, вторичная обмотка которого подсоединена ко входу усилителя, собранного на т риоде 18 (П201А). В результате, колебания генератора, усиленные этим триодом, поступают в первичную обмотку согласующего трансформатора 14, заставляя работать сирену 15 и красную лампу 1б.

В случае обрыва или короткого замыкания одного из плечей моста стрелка указателя метана зашкаливает в ту или иную сторону и замыкает правый или левый неподвижные контакты милливольтметра, установленные в начале и конце шкалы, в обоих случаях та или иная пара контактов б или 17 замыкает цепь сигнального устройства и извещает о неисправности мостовой измерительной схемы.

Параллельно контактам б и 17 включено постоянное сопротивление il8; его значение выбрано так, что при разомкнутых контактах б и 17 через обмотку 11 трансформатора 12 течет небольшой ток, достаточный для того, чтобы усиленный усилителем сигнал приводил к слабому звучанию сирены. Таким образом, слабое звучание сирены, слышимое только при прикладывании уха к капсюлю, свидетельствует об исправности всех цепей сигнального устройства. Для повышения надежности срабатывания пары контактов б на разомкнутых контактах ее всегда поддерживается напряжение 20 в; чтобы исключить «залипание» контактов, сила тока уменьшена до минимума благодаря наличию трансформатора 12.

Питание мостовой измерительной схемы и сигнального устройства осуществляется от батареи из двух последовательно соединенных герметичных аккумуляторов типа КНГ-10, номинальное напряжение 2,5 в, ток, потребляемый схемой при отсутствии аварийного сигнала, 0,78 а, при наличии сигнала 0,83 а.

Емкость аккумуляторов 10 а час. Все электрические цепи метан-реле искробезопасны, с коэффициентом искробезопасности 2,5. Искробезопасность обеспечивается за счет неотключаемого и заливаемого эпоксидной смолой ограничительного сопротивления 19.

Емкости аккумуляторов хватает на 10—

12 час е р в о" р б метан р л и ряжение на входе моста изменяется в интервале от 2 6 до 2 2 в напряжение аккм.лято н " б у рной батареи непрерывно контроли е анку- нагревателя и т термометра сопротивления, отется кон тактным вольтметром 20, выполненр иру- личаюшийся т щ " ем, что, с целью обеспечения ным с подавленным нулем; При падении нанен- автостабилиза и ц и мостовой схемы и упрощепряжения 2 " ру азоа нализ атора цилиндрик и на- ния конст кции г

21 (1 в 0 075 а р р том освещает шкалу вольтмет а >0 размеров: отношение длин тем са р ны цилинд ика ля мым сигнализирует о разряде акк чятора ниже допустимого уровня. учу- равно 1. 06 —, м - p: (,65 — 0,85), наружного диамет а к

Для обеспечения надежного срабатыван внутреннем 2 8 — с вания вали к му (— 32) 1 шага намотки спиметра к контактов 22 на них последова тельно с на- (2,5 — 3,5): 1. ван р диаметру наматываемой нити пряжением аккумулятора подается специаль- >5 2. Газоанал, ийся но более высокое напряжение от обмотки 9 геГазоанализатор по п. 1, отличающийся не ато а с се соп жив ми 23 Диоды 24 пре твуют замыканию тока обмотки 2 реп ят- анализи е п 21 и акк м . через лам- мостовой схемы в и ру лого газа и контроля исп "авности лятор Выключатель 25 слу д тключения схемы прибора от ак ля о т схемы включен кумуля- дв мя r контактныи милливольтмет тора при зарядке последнего и когда п ибоу руппами контактов. с р е пользуются в течение длительн ом н го и когда прибо- 3. Газоанализ ьного вре- ся тем чт атор по пп. 1 — 2, отличающ мени. ьн -, о, с целью контроля степени аз яиики источника питани ени разряд25 ания, в цепи питания вклюПредмет изобретения чен контактный вольтмет с р с подавленным нут

Тер мохи мическии газоанализато

4. Газоанали затор по пп. 1 — 3, отличающайде жа ител р щий источник питания, мостовую атор, со- ся тем, что с ел у изме- схемы сигнализа ц ью контроля исправности р ельную схему и реакционную каме бзации, в нем применен гене ащ щуюся с анализируемой средой аю меру, соо - тор звонковой час

r в кото- тактам милли у тоты, подключенный к конерар ю заключен термохимический н" датчик, пред- ниженный ток вольтметра и вольтмет а

", заставляющий собой полый цилинд рик из у-оки- дается на сирену. к звуковой частоты кото ог р го по219865

Составитель Э. Скорняков

Редактор Б. Б. Федотов Техред T. П. Курилко Корректор А. П, Татаринцева

Заказ 2377/! Тираж 530 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2