Преобразовательное устройство термокаталитического датчика

Преобразовательное устройство термокаталитического датчика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск их

Социалистичесиих

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено15.11.74 (2I)2075731/18-2

М 25/32

Х 27/16 (с присоединением заявки,%

Государстввнный коинтет

СССР (23) Приоритет— вв делам изобретений и QTKpbITNR

Опубликовано 25.01.80 Бюллетень №

541.271.

88.8) Дата опубликования описания Э0,01.8 (72) Авторы изобретения

А. В. Плескаченко, С. C. Костылев и B. Ф. Луценко

Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (7I) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОР:) ДАТЧИКА

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к преобразуюшим устройствам для анализа горючих газов и является составной частью термокатапитического датчика с насыпным катализатором, который предназначен для измерения суммарной теплоты окисления окиси углерода и водорода, совместно присутствуюших в отходяших газах кртельных установок тепловых электростанций, в ряде агрегатов металлической и других отраслей промышленности.

Известны преобразовательные устрой ства, входяшие в состав газоанализаторов. Указанные устройства состоят из реакционных камер с насыпным катализатором и чувствительных элементов (1) .

Однако эти преобразовательные устройства имеют относительно низкую стабильность процесса преобразования тепла реакдии окисления горючего газа, каждый из газоанализаторов рассчитан на определение одного горючего компонента, коэффициент использования тепла реакции окисления невысок, а инерция процесса измерения высока, что непосредственно сказывается на точности измерений, обусловливает низкую чувствптельность преобразовательных устройств при измерении малых концентраций горючих газов, например, в отходяших газах продуктов сгорания и приводит к возникновению динамических ошибок измерения. Конструктивной причиной рассмотренных недостатков преобразовательных устройств-аналогов является расположение чувствительного элемента внутри камеры преобразовательного устройства. Такое расположение ограничивает достижение оптимальных размеров камеры преобразователя н тем самым не позволяет получать высокостабильные характеристики преобразовательных устройств.

Наиболее близким по технической суш.ности к предложeííîìó является устройство которое состоит из реакционной камеры с насыпным катализатором и чувзатора располагаются в зазоре между поверхностью чувствительного элемента и внутренней поверхностью реакционной камеры (2).

Однако этот тип преобразовательного устройства имеет также относительно низкую стабильность процесса преобразования тепла реакции, пониженную чувствительность и высокую инерцию процес- 15 са измерения. Причиной указанных недостатков является внутреннее расположение чувствительного элемента в камере датчика, который состоит из каркаса для намотки провода термометра сопротивления и герметичной остеклованной оболочки. Наличие этих элементов создает дополнительную массу, увеличиваюшую инерцию устройства. Внутреннее расположение чувствительного элемента принципиально ограничивает изменение определенных размеров реакционной камеры, например, уменьшение ее диаметра. За счет относительно увеличенного диаметра камеры увеличена и ее внешняя поверхность, что приводит к повышен- 0 ной отдаче тепла реакции окисления наружу черезбоковую поверхность и к относительному снижению среднеобьемнойтемпературы преобразователя, а, следовательно, и к относительной потере чувствительности.

Сушествующие размеры камеры (относительно большой диаметр и малая длина) делают преобразователь критичным к влиянию таких факторов, как постепенное изменение активности катализатора, изменение расхода газа и его давления. Влияние этих факторов приводит к нестабильности показаний газоанализатора, величина которой обусловлена также изменяющимся под действием указанных факторов 4 перераспределением потоков тепла реакции окисления, направленных через боковую поверхность камеры, и потоком аналйзируемого газа. Отмеченные недостатки не позволяют проводить анализ малых концентраций горючих газов с необходимой точностью и стабильностью, что крайне важно при анализе горючих газов в продуктах сгорания теплоэнергетических установок, работающих с малыми избытками воздуха.

Бель изобретения — увеличение стабильности и точности измерений.

3 7114 ствительным элементом. Реакционная камера имеет цилиндрическую форму. Чувствительный элемент намотан на стеклянный стержень, остеклован по поверхности и размещен внутри камеры преобразо5 вателя вдоль его оси. Частицы катали44 4

Это достигается тем, что чувствительный элемент преобразовательного устройства расположен на наружной поверхности реакционной камеры по всей ее длине. Кроме того, камера выполняется из тонкостенной металлической трубки, у которой отношение длины к диаметру выбирают равным 25 и больше. Такое расположение чувствительного элемента принципиально позволяет уменьшить диаметр реакционной камеры преобразовательного устройства до необходимых размеров и увеличивать ее длину без относительного увеличения ее обьема, что обеспечивает условия для полного окисления горючих компонентов и минимизацию потерь тепла реакции окисления с потоком анализируемого газа. В этом случае, поток тепла реакции окисления уходит наружу только через боковую поверхность камеры, -что исключает указанный выше эффект перераспределения потоков тепла реакции окисления и обеспечивает стабильность показаний датчика.

За счет выбора отношения длины камеры к ее диаметру, показания датчика становятся некритичными к отравляемости катализатора и в определенных пределах к потере его активности. Относительное. уменьшение диаметра реакционной камеры преобразователя сокрашает путь теплового потока к стенкам камеры, что способствует уменьшению инерции преобразователя. Кроме того, уменьшение инерции достигается также устранением балластной массы каркаса и остеклованной оболочки. Среднеобьемная температура реакционной камеры уменьшенного диаметра относительно выше, благодаря уменьшению поверхности охлаждения, что дает определенный прирост чувствительности.

Увеличение чувствительности достигается также за счет полного сжигания горючих компонентов в пределах камеры и минимизации потерь тепла реакции окисления с потоком газа.

На чертеже изображен обший вид предложенного преобразовательного устройства. Трубка 1 реакционной камеры 1 преобразовательного устройства одной стороной приварена к штуцеру 2, который имеет сквозной канал, совпадаюший с каналом трубки. Штуцер запрессован во второпластовый фланец 3, в который запрессованы также металлические стержни 4, для подпайки выводов чувствительного элемента. Внутри трубки 1 реакционной камеры преобразователя расположена

1444 б ствктельного элемента изменяется, а поскольку оно включено в одно из плеч мостовой измерительной схемы, то его изменение приводит к. разбалансу мостовой схемы, ток или напряжение которой является мерой количества тепла, пропорционального содержанию горючих компонентов.

Предложенное преобразовательное устрокство обеспечивает повышение стабиль. ности и точности преобразования тепла реакции в электрический сигнал, повышение чувствительности преобразования, и снижение инерционности в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

Преобразовательное усгройство термокаталитического датчика, содержащее реакционную камеру с насыпным катализатором к чувствительный элемент„ о т л к ч а ю щ е е с я тем, что с целью увеличения стабильности и точйос- ти измерений, чувствительный элемен г расположен на наружной поверхности реакционной камеры по всей ее длине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Павленко В. А. "Автоматические газоаналкзаторы", M., 1961, с. 351-353, 2. Тхоржевский В. П. Автоматический анализ химического состава газов, М., 1970, с. 64-68 (прототип).

5 71 вставка 5 с сеткой для ограничения уноса частиц катализатора потоком газа. С этой же стороны трубки, внутри нее, непосредственно у ee . онца расположена вторая вставка 6, с отверстием к сеткой

5 для удерживания катализатора иа определенном расстоянии от конца трубки.

На конце трубки расположен защитный колпачок с сеткой 7 для повышения надежности удержания катапизатора 8 внут- о ри трубки прк вертикальном ее расположении в канале датчика. Чувствительный элемент S в виде никелированного медного провода, покрьггого жаростойкой эмалью намотан на поверхность трубки 1 t5 по всей ее длине. Для повышения надежности электрической изоляции перед намоткой провода на поверхность трубки наматывается тонкая фторопластовая планка. С целью исключения наводок чув- 20 ствительный элемент иамотан бифилярно.

Устройство работает следующим образом.

Преобразовательное устройство герметично помещается в канал .термостата датчика, нагревается до температуры . термостатирования. Прк цркнудительном, непрерывном пропускании предварительно нагретого потока анализируемого газа через катализатор преобразовательного уст- П ройства, горючие компоненты окисляются а выделившееся в результате реакции окисления тепло нагревает преобразовательное устройство к чувствительный элемент. Прк этом, сопротивление чувСоставитель В. Екаев

Редактор A. Виноградов ТехредО.Андрейко Корректор Я.Веселовская

Заказ 9000/30 Тираж 10 19 Подписное

UHHHFIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., a, 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул.Проектная, 4