CN117517404A - 用于检测气阱失效的熔丝 - Google Patents
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Abstract
气体检测熔丝包括导电材料(例如金属)的薄带或条，其连接两个电极以用于检测感兴趣气体。选择金属来与感兴趣气体反应，并且它具有相对大的表面面积，使得在感兴趣气体接触金属，电极之间的电连接中断(例如，由于金属失去物理完整性或变成非导电(由于与气体反应)而引起)。感兴趣气体可以是氯气，并且导电材料可以是锡。在锡暴露于氯气时，锡被氧化以产生液体四氯化锡，从而使电连接中断。
Description
技术领域
本公开大体上涉及危险气体的检测。更特定地，本公开涉及用于检测逃离卤素阱的氯气的存在的装置。
背景技术
例如总有机碳(TOC)分析器等样品分析器有时可以产生危险气体，这取决于分析的样品。特别地，在分析包含氯化物的样品时产生的氯气具有高度腐蚀性并且可以潜在地在现场造成人身伤害和设备失效。一些TOC分析器(其包括来自GE分析仪器的InnovOxTMTOC分析器)包括卤素阱。例如，卤素阱中的活性碳可以吸收它的质量的20％-50％之间的氯气(P.Lodewyckx和L.Verhoeven，使用修正的Wheeler-Jonas方程来描述无机分子氯气的吸收，2003年1月25日，页码：1217-1219)。然而，一旦使用活性碳的反应位(即，阱饱和)，或如果阱以某一方式失效，氯气或其他卤素可以逃离阱。典型的用于测量氯气的市售气体传感器往往相对复杂且昂贵。发明者确定需要备选手段来检测危险气体，例如氯气。
发明内容
本公开提供气体检测熔丝，其包括连接构件(例如，薄带或片、一个或多个线，等)，该连接构件包括连接两个电极以用于检测感兴趣气体的导电材料，例如金属。选择导电材料来与感兴趣气体反应，并且它具有相对大的表面面积，使得在感兴趣气体接触导电材料时，电极之间的电连接被中断(例如，由于导电材料失去物理完整性，或变成非导电的(由于与气体反应)而引起)。
该说明书描述这样的示例，其中感兴趣气体是氯气，并且金属是锡。当锡暴露于氯气时，锡被氧化来产生液体四氯化锡(Sn(s)+2Cl2(g)→SnCl4(l))，从而中断电连接。
熔丝可放置在TOC分析器的卤素阱的出口处并且操作地连接到TOC分析器的控制器。熔丝从而可配置成通过触发TOC分析器的关闭来充当失效保护以在熔丝中的电连接中断时终止进一步的氯气产生。
熔丝可放置在装置或仪器中的战略位置处来检测氯气的存在。当熔丝中的一个使它的电连接中断，可自动生成警报或其他警示信号以就应解决的可能安全或控制问题来提醒装置或仪器的用户。从而，由于这些熔丝的预警网络而可以避免可能的下线情形。
该明书描述气体检测熔丝，其包括一对电极和连接构件，该连接构件包括在该对电极之间提供电连接的导电金属。导电材料可基于感兴趣气体来选择使得感兴趣气体与导电材料的化学反应中断一对电极之间的电连接。连接构件可包括导电材料细丝、导电材料薄片或带、沉积(例如，凭借气相沉积或类似物)到非导电衬底上的导电材料层或提供相对高表面面积以用于与气体反应的其他适合的结构。
该说明书还描述这样的装置，其包括：外壳，其具有用于接收进气流的入口和用于排放出气流的出口；连接构件，其包括在一对电极之间提供电连接的导电材料；和控制器，其连接到电极中的至少一个并且配置成在该对电极之间的电连接中断时生成气体警示输出。
该说明书还描述这样的装置，其包括：总有机碳(TOC)分析器，其具有输出气态分析副产物的排放装置；连接构件，其包括在一对电极之间提供电连接的导电材料；和控制器，其连接到电极中的至少一个并且配置成在该对电极之间的电连接中断时关闭TOC分析器。
该说明书还描述这样的装置，其包括：气阱，其具有连接以接收气态排放的入口和用于排放气体的出口；和气体检测熔丝，其包括一对电极和连接构件，该连接构件包括在该对电极之间提供电连接的导电材料，其中连接构件放置在气阱的出口处。
本公开的其他方面和特征在回顾特定实施例连同附图的下列描述时将对本领域内技术人员变得明显。
附图说明
现在将仅通过示例参考附图描述本公开的实施例。
图1是根据一个实施例示意图示使用气体熔丝连同总有机碳(TOC)分析器的框图。
图2示意图示根据一个实施例的示例熔丝。
图3是图示根据一个实施例控制TOC分析器的氯气发生器的方法的框图。
具体实施方式
图1示出根据一个实施例的示例系统100，其包括气体检测熔丝110。该系统100包括TOC分析器102，其可以是如本领域内已知的任何适合的样品分析器。TOC分析器102在它分析样品时产生排放气体105，并且这些排放气体被引导到卤素阱106。该卤素阱106可例如包括活性碳床。卤素阱106通常吸收卤素气体使得离开阱106的气体107大致没有卤素。然而，一旦阱106饱和，或如果阱106失效，气体107可包含氯气或其他卤素气体。在经过阱106后，气体107与气体检测熔丝110接触，并且然后通过出口109排放到周围环境。
如在下文进一步描述的，熔丝110包括在两个电极之间连接的导电材料的连接构件。选择该导电材料来与感兴趣气体反应使得当在从阱106输出的气体107中存在感兴趣气体时，电极之间的电连接中断。
例如，在一些实施例中，感兴趣气体是氯气并且导电材料是锡，使得在锡暴露于氯气时被氧化以通过下列反应产生液体四氯化锡：Sn(s)+2Cl2(g)---＞SnCl4(l)).。液体四氯化锡在接触空气时冒烟并且散开，从而使电连接中断。
在其他实施例中可使用其他材料。例如，在高冷凝水环境中，可以使用铜金属而不是锡来检测氯。在低含水量环境中铜连接构件的早期原型测试仅使金属钝化。在铜连接构件暴露于氯气连同有高冷凝含水量时，金属损坏并且连接中断。
连接构件具有相对高的表面面积与横截面面积比率。连接构件可例如包括导电材料细丝、导电材料薄片或带、沉积(例如，凭借气相沉积或类似物)到非导电衬底上的导电材料层或提供相对高的表面面积用于与气体反应的其他适合的结构。在一些实施例中，连接构件包括导电材料膜，其具有在1至30微米范围内的厚度。连接构件的特定尺寸和形状可基于规定用途而选择。例如，导电材料片可用于在熔丝的装运或其他处理期间提供较大持久性，而丝线或类似物在装运期间可很容易破损但可对于其中熔丝不可能移动很多的实现是适合的。一般，较薄的连接构件在存在与导电材料反应的气体的情况下将往往使较早中断电连接，并且如此可提供比较厚连接构件更高的灵敏度和更早的警示指示。
在图示的实施例中，熔丝110可操作地连接到TOC分析器102的控制器104。控制器104配置成检测熔丝110的电连接何时中断并且响应于中断的电连接关闭TOC分析器102。如本领域内技术人员将意识到的，熔丝110与TOC分析器102之间的操作式连接可以采用许多方式实现。例如，在熔丝110的电连接中断时，控制器104监测的电压或电流可以展现转变，或对控制器104和/或TOC分析器102的电力供应可以被切断。
图2示出根据一个实施例的示例气体检测熔丝110。外壳112具有通过其处的气体113的流。外壳112可例如是管道、排放仪器的一部分或感兴趣气体可经过的其他体积。一对引线114连接到一对电极116，并且导电材料的连接构件118在电极之间提供电连接。引线114可连接到本地或远程控制器，其配置成检测电极116之间的电连接中的中断。连接构件118放置成与外壳112中的气体113的流接触。导电材料基于与感兴趣的一个或多个气体的反应性而选择，使得在连接构件118暴露于感兴趣气体时，电极116之间的电连接中断。在一些实施例中，引线114可充当电极116。例如，引线114可以焊接或以其他方式直接附连到连接构件118。
在InnovOx实验室仪器上使用与具有1％HCl和30％过硫酸钠的30％NaCl(wt/vol)混合的去离子水测试溶液来实行测试。在测试中使用的示例锡熔丝具有25微米的厚度。下列表列出在暴露于各种浓度的各种数量的氯气时熔丝中断的时间：
从上面的结果的每立方米的平均ppm是5.53ppm。对于氯气的OSHA极限对于长期暴露是0.5ppm并且对于短期暴露是1.0ppm。从而，本文公开的气体检测熔丝将能够关掉TOC分析器，例如InnovOx仪器，其在足够氯气累积到超出OSHA极限之前在具有约6立方米或更大体积的房间中与氯离子接触，即使卤素阱变饱和或另外允许氯气经过也如此。
图3是根据一个实施例用于控制配备有气体检测熔丝的分析器的方法200的流程图，该气体检测熔丝放置成与来自分析器的排放气体接触。在202持续监测熔丝的电连接直到在204处检测到中断的电连接。一旦电连接中断，TOC分析器在206处被关掉。可选地，在208处还可发送提醒来通知TOC分析器的用户。
在前面的描述中，为了解释目的，阐述许多细节以便提供对实施例的全面理解。然而，不需要这些特定细节，这对于本领域内技术人员将是明显的。在其他实例中，采用框图形式示出众所周知的电结构和电路以便不使理解变模糊。例如，未提供关于本文描述的实施例是否实现为软件例程、硬件电路、固件或其组合的特定细节。
本公开的实施例可以表示为存储在机器可读介质(也称为计算机可读介质、处理器可读介质或计算机可用介质，其具有在其中包含的计算机可读程序代码)中的计算机程序产品。机器可读介质可以是任何适合的有形非暂时性介质，其包括磁、光或电存储介质，这些介质包括磁盘、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、存储器设备(易失性或非易失性)或相似存储机构。机器可读介质可以包含各种指令、代码序列、配置信息或其他数据的集，其在执行时促使处理器采用根据本公开的实施例的方法执行步骤。本领域内技术人员将意识到实现描述的数量所必需的其他指令和操作也可以存储在机器可读介质上。存储在机器可读介质上的指令可以由处理器或其他适合的处理设备执行，并且可以与电路接口来执行描述的任务。
上文描述的实施例仅仅规定为示例。本领域内技术人员可以对特定实施例实施更改、修改和改变。权利要求的范围不应受到本文阐述的特定实施例的限制，而整体应采用与本说明书一致的方式解释。
Claims (15)
1.一种气体检测熔丝，包括:
一对电极；以及
连接构件，所述连接构件耦合到所述一对电极，所述连接构件包括与所述一对电极电连通的锡导电材料，其中所述锡导电材料能与氯气反应以产生液体四氯化锡，并且由此中断所述一对电极之间的所述电连通。
2.根据权利要求1所述的气体检测熔丝，其中，所述连接构件包括具有在约1至30微米之间的厚度的导电材料片、导电材料的丝线或者沉积在非导电衬底上的导电材料层。
3.根据权利要求1或2所述的气体检测熔丝，其中，所述一对电极是单层的。
4.根据权利要求1或2所述的气体检测熔丝，其中，所述一对电极和所述连接构件安装在电路板上。
5.根据权利要求1或2所述的气体检测熔丝，其中，所述连接构件放置在气体导管中。
6.根据权利要求1或2所述的气体检测熔丝，还包括控制器和警报器，其中所述控制器连接到所述电极和所述警报器中的至少一个，其中所述控制器被配置成响应于确定所述一对电极之间的所述电连通中断而生成警报信号。
7.一种气阱，包括:
入口，所述入口用来从总有机碳分析器接收气体；
出口，所述出口用于释放逃离所述气阱的所述气体中的任何气体；以及
根据权利要求1或2所述的气体检测熔丝，其中所述连接构件放置成与所述出口连通。
8.一种装置，包括:
外壳，所述外壳具有用于接收进气流的入口和用于释放出气流的出口；
根据权利要求1或2所述的气体检测熔丝，所述气体检测熔丝在所述入口和所述出口之间放置在所述外壳中；以及
控制器，所述控制器连接到所述电极中的至少一个，并且被配置成当所述一对电极之间的电连接中断时生成气体警示输出。
9.一种装置，包括:
总有机碳(TOC)分析器，所述总有机碳(TOC)分析器具有输出气态分析副产物的排放装置；
根据权利要求1或2所述的气体检测熔丝，所述气体检测熔丝放置成接触所述气态分析副产物；以及
控制器，所述控制器连接到所述电极中的至少一个，并被配置成当所述一对电极之间的所述电连接中断时，生成警示警报或关闭所述TOC分析器。
10.根据权利要求11所述的装置，还包括气阱，所述气阱具有连接到所述TOC分析器的所述排放装置的入口，和用于释放气体的出口，其中所述连接构件放置在所述气阱的所述出口处。
11.一种装置，包括:
总有机碳(TOC)分析器，所述总有机碳(TOC)分析器具有输出气态分析副产物的排放装置；
气阱，所述气阱具有连接到所述TOC分析器的所述排放装置的入口和用于释放气体的出口；
用于检测氯的气体检测熔丝，所述气体检测熔丝放置在所述气阱的所述出口中，包括:
一对电极；以及
包括导电材料的连接构件，所述导电材料包括在所述一对电极之间提供电连接的锡，其中所述电极连接到控制器，所述控制器被配置成当所述一对电极之间的所述电连接中断时生成警报信号或关闭所述TOC分析器。
12.根据权利要求11所述的气体检测熔丝，其中，所述连接构件包括具有在1至30微米之间的厚度的导电材料片。
13.根据权利要求11所述的气体检测熔丝，其中，所述连接构件包括导电材料的丝线。
14.根据权利要求11所述的气体检测熔丝，其中，所述连接构件包括沉积在非导电衬底上的导电材料层。
15.根据权利要求11所述的气体检测熔丝，其中，所述一对电极(116)和所述连接构件(118)安装在电路板上。
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