DE2816104A1

DE2816104A1 - Detektor fuer brennbare gase

Info

Publication number: DE2816104A1
Application number: DE19782816104
Authority: DE
Inventors: Eric Jones; Rodney Philip Townsend
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1978-01-16
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2816104C3; GB1554831A; DE2816104B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Detektor für brennbare Gase nach Anmeldung P 26 40 868.4-52, bei dem ein heizbarer Draht infolge der Oxidation eines verbrennbaren, an ihm vorbeitretenden Gas und der daraus folgenden Temperaturänderung eine Widerstandsänderung aufweist. Solche Gasdetektoren sind normalerweise in einer Brückenschaltung enthalten, wobei eine Änderung des Brückenabgleichs bei einem Wechsel des Drahtwiderstandes eine Anzeige für die Konzentration des brennbaren Gases ergibt.

Es ist wohl möglich, einen unbedeckten Draht zu verwenden, es ist jedoch auch üblich, einen Draht zu benutzen, der in eine Umhüllung aus keramischem Material eingebettet ist, damit sich ein robuster Aufbau ergibt. Es ist auch üblich, einen solchen Überzug mit einem Oxidationskatalysator zu beschichten oder einen solchen Oxidationskatalysator dem Gemisch, aus dem der Überzug hergestellt ist, beizufügen, um die Temperatur, bei der die Oxidation des brennbaren Gases stattfindet, herabzusetzen und dadurch ein Verdampfen des Drahtes zu reduzieren oder zu verhindern, um so die Neigung der Charakteristiken des Gasdetektors, während des Gebrauchs sich zu verändern, herabzusetzen.

Eine Schwierigkeit, die bei den beschriebenen Gasdetektoren auftritt, besteht darin, daß unter bestimmten Umständen die elektrischen Eigenschaften des Detektors sich im Betrieb ändern. Diese Änderungen werden vermutlich durch nichtflüchtige Rückstände verursacht, die sich auf der Oberfläche des Gasdetektors absetzen urd dazu führen, daß der Katalysator vergiftet wird und/oder der normale Fluß des Gases zur Detektoroberfläche behindert wird, so daß die Empfindlichkeit des Gerätes herabgesetzt wird.

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Wenn beispielsweise verbleite Rohöldestillatdämpfe verbrannt werden, kann sich Blei in fester Form an der Oberfläche des Detektors ablagern, den Gasfluß behindern und/oder den Katalysator vergiften.

Die Erfindung nach der Stammanmeldung P 26 40 868.4-52 schafft einen verbesserten Gasdetektor, bei dem diese Schwierigkeit beseitigt oder umgangen wird.

Gemäß der Stammanmeldung umfaßt ein Gasdetektor einen heizbaren, in einen überzug eingebetteten Draht, wobei die äußere Schicht aus einem nichtkatalytischen porösen Material besteht,das nicht flüchtige Rückstände daran hindert, katalytisch aktive Bereiche des Detektors zu erreichen.

Vorzugsweise besteht nach der Stammanmeldung das poröse Material der Außenschicht aus Aluminiumoxid, und es sind andere Materialien, beispielsweise Zeolit oder ein Aluminiumoxid/Zeolit-Gemisch genannt .

Durch die Erfindung soll ein dagegen weiter verbesserter Gasdetektor geschaffen werden.

Ein Gasdetektor nach dieser Erfindung umfaßt einen heizbaren, in einen überzug eingebetteten Draht mit einer Außenschicht aus porösem Material, die nicht flüchtige Rückstände daran hindert, katalytisch aktive Bereiche des Detektors zu erreichen, wobei das poröse Material ein Gemisch aus Zeolit und Kaolin oder aus Zeolit und einem anderen Tonerde-oder Siliziumoxid-Aluminiumoxid-Material enthält.

Die vorliegende Erfindung ist wie die Erfindung der Stammanmeldung allgemein auf Gasdetektoren der Bauart mit eingebet-

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teten Drähten anwendbar, si'e ist jedoch vorzugsweise auf Gasdetektoren nach der GB-PS 1 387 412 oder nach der britischen Patentanmeldung 25 464/76 anwendbar.

Vorzugsweise umgibt die poröse Schicht den Überzug vollständig und wird vorzugsweise aufgetragen, nachdem die darunterliegende Detektorumhüllung ausgeheizt oder "aktiviert" wurde.

Die Erfindung wird beispielsweise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine Gasdetektor-Brückenschaltung mit einem erfindungsgemäßen Gasdetektor zeigt.

Der Gasdetektor 1 in der Zeichnung besteht aus einem heizbaren Platindraht 2, der in einer Umhüllung 3 aus einem homogenen Gemisch aus Aluminiumoxid und einem Oxidationskatalysator-Material besteht. In diesem Beispiel besteht das Oxidationskatalysator-Material aus Palladium und Platin. Um diese Umhüllung 3, in diesem Beispiel vollständig diese umhüllend, ist eine Schicht 4 aus Oxidationskatalysator-Material angebracht. In diesem Beispiel ist - das Oxidationskatalysator-Material der Schicht ebenfalls ein Gemisch aus Palladium und Platin, das durch Aufbringen von Lösungen mit relativ hoher Konzentration auf die Außenseite der Umhüllung 3 gebildet wurde. Auf diese Schicht wird eine aus einem Gemisch von Zeolit und Kaolin bestehende Schicht so aufgetragen, daß die unterliegende Schicht und die Grundumhüllung 3 vollständig umgeben ist.

Der Gasdetektor 1 befindet sich in einem Zweig einer abgeglichenen Brückenanordnung, die aus Widerständen 5 und 6 von gleichem Wert und aus einem Kompensationselement 7 besteht. Das Kompensationselement 7 besteht aus einem in eine Umhüllung 9 aus einem homogenen Gemisch aus Aluminiumoxid und als Gift wirkenden Kaliumhydroxid eingebetteten Platindraht 8, wobei die Umhüllung eine Oxidation von brennbaren Gasen verhindert. An den Eckpunkten der Brücke liegt ein Spannungs-Meßinstrument 10, das zur Anzeige von Konzentrationen brenn-

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barer Gase geeicht ist. Das Instrument 10 ist so angeordnet, daß es durch Einstellung des Abgriffes eines Potentiometers 11 auf Null gestellt werden kann. An den Klemmen 12 kann eine Energiequelle angeschlossen werden, die sowohl den Heizstrom für die Drähte 2 und 8 als auch die Spannungsversorgung für die Brücke gibt.

Außer dem Aufbau des Gasdetektors 1 ist die Anordnung für sich bekannt.

Im Betrieb werden der Gasdetektor 1 und das Kompensationselement 7 normaler Atmosphäre ausgesetzt und das Einstellpotentiometer 11 so eingerichtet, daß das Instrument 10 auf Null steht. Der Gasdetektor 1 und das Kompensationselement 7 werden dann der zu überwachenden Atmosphäre ausgesetzt. Bei der Verbrennung von Dämpfen von Rohöldestillaten oxidiert das Blei und verbleibt an der Oberfläche der porösen Schicht 14, während der Kohlenwasserstoffanteil durch die poröse Schicht 14 zur Schicht 4 diffundiert und dort auf normale Weise oxidiert. An der Oberfläche des Kompensationselementes 7 tritt keine Oxidation auf. Wie beschrieben, steigt die Temperatur des Drahtes 2 an mit darausfolgender Widerstandsänderung. Die Anzeige des Instrumentes 10 ergibt dann ein Maß der Konzentration von brennbaren Gasen in der zu überwachenden Atmosphäre .

Bei der Herstellung des Gasdetektors 1 wird zunächst der Draht gewendelt und dann gereinigt. Eine Lösung von Palladiumchlorid, Platinchlorid, konzentrierter Salzsäure, destilliertem Wasser und einer Aluminiumnitratlösung wird mit folgenden Mengenverhältnissen hergestellt:

1 Gramm Palladiumchlorid

1 Gramm Platinchlorid

12,5 ml konzentrierte Salzsäure

12,5 ml destilliertes Wasser

100 ml gesättigte Aluminiumnitratlösung bei 20⁰C.

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Ein überzug (überzug 3) wird dann durch ein an sich bekanntes Verdampfungsverfahren auf dem Platindraht 2 erzeugt.

Eine Lösung von Palladiumchlorid, Platinchlorid, konzentrierter Salzsäure, destilliertem Wasser und einer Aluminiumnitratlösung wird dann mit folgenden Mengenverhältnissen hergestellt:

1 Gramm Palladiumchlorid

1 Gramm Platinchlorid

25 ml 2,5N Salzsäure

3 ml gesättigte Aluminiumnitratlösung bei 20 C.

Mit dieser Lösung wird dann eine Schicht (Schicht 4) um den bereits gebildeten überzug wiederum durch ein Verdampfungsverfahren hergestellt. In diesem Zustand wird der Überzug wie an sich bekannt, ausgeheizt oder "aktiviert", indem das Element bei erhöhter Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre in Betrieb gesetzt wird.

Die Schicht 14 wird dann dadurch gebildet, daß ein Gemisch aus Zeolit-Hydrogenmordenit und aus Kaolin im Verhältnis 60:40 mit Wasser aufgeschlämmt wird, wobei 10 Gramm des Gemisches in 6 6 cm Wasser geschlämmt werden. Tropfen dieses Schlammes werden auf die Oberfläche der Schicht 4 mit einer Spritze aufgebracht und der Schlamm wird zum Trocknen erwärmt, indem durch den Draht 2 ein Strom geschickt wird.

Um wiederum Unterschiede der Oberflächenfarbe des Detektorelementes und des Kompensationselementes auszugleichen, wodurch Unterschiede der thermischen Emissivität erzeugt werden könnten, die den Abgleich der Brücke beeinflussen, kann ein (nicht gezeigter) Kompensationswiderstand parallel zum Kompensationselement 7 geschaltet werden.

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Es hat sich gezeigt, daß eine Wirkung der Verwendung eines Zeolit-Kaolin-Gemisches für die Schicht 14 darin besteht, daß im Vergleich zur Verwendung von Aluminiumoxid eine geringere Herabsetzung der Ansprechempfindlichkeit infolge der Anwesenheit der zusätzlichen Schicht erfolgt und es wird angenommen, daß gleichzeitig der Widerstand gegen eine Bleivergiftung verbessert ist.

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Claims

Patentansprüche :

1.)Detektor für brennbare Gase mit einem heizbaren, in eine Umhüllung eingebetteten Draht mit einer Außenschicht aus porösem Material, um nichtflüchtige Rückstände daran zu hindern, katalytisch aktive Bereiche des Detektors zu erreichen, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenschicht (14) ein Gemisch von Zeolit und Kaolin oder von Zeolit und anderem geeigneten Tonerde- oder Siliziumoxid-Aluminiumoxid-Material enthält.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Schicht die Umhüllung vollständig umgibt.

3. Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die poröse Schicht nach dem Konditionieren oder "Aktivieren" der darunterliegenden Grundumhüllungsstruktur des Detektors aufgebracht ist.

DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD 8 MÖNCHEN 2 2. ROBERT-KOCH-STRASSE I TEL. 10891 224211. TELEX 05-29672 PATMF

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