PL93180B1 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- PL93180B1 PL93180B1 PL16030073A PL16030073A PL93180B1 PL 93180 B1 PL93180 B1 PL 93180B1 PL 16030073 A PL16030073 A PL 16030073A PL 16030073 A PL16030073 A PL 16030073A PL 93180 B1 PL93180 B1 PL 93180B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- transducer
- electrodes
- oxygen
- solid electrolyte
- cylindrical shape
- Prior art date
Links
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest wysokotemperaturowy przetwornik z krótkim czasem odpowiedzi do pomiaru
lokalnych stezen tlenu w gazach.
Stosowane dotychczas analizatory tlenu w spalinach lub innych gazach technologicznych wyposazone sa
w przetworniki typu elektrochemicznego, magnetycznego, chromatograficznego lub stezeniowe ogniwo tlenowe
ze stalym elektrolitem. Ostatni typ przetwornika znany jest z polskiego opisu patentowego nr 69505 kl.42,4/16.
Przetwornik ten stosuje sie w warunkach, w których czujnik pracowac musi w wysokiej temperaturze a analizo-
wany gaz zawiera trudnousuwalne zanieczyszczenia. Czas odpowiedzi znanego czujnika na zmiany mierzonego
stezenia tlenu jest stosunkowo dlugi.
Znane zlitfruuiy konstrukcje przetwornika, dzialajace na zasadzie stezeniowego ogniwa tlenowego ze
stalym elektrolitem, posiadaja ksztalt dlugiej rury ceramicznej zamknietej na jednym z konców. Na zewnatrz
i wewnatrz zamknietego konca znajduja sie metalowe elektrody, miedzy którymi wytwarza sie sila elektromoto¬
ryczna proporcjonalna do temperatury bezwzglednej panujacej w otoczeniu czujnika oraz logarytmu ze stosunku
cisnien parcjalnych tlenu na zewnatrz i wewnatrz zamknietego konca rury ceramicznej. Zamkniety koniec wraz
z elektrodami umieszczany jest w obszarze wysokotemperaturowym, w którym mierzonejest panujace aktualnie
stezenie tlenu. Jezeli w kontrolowanej atmosferze gazowej znajduja sie zanieczyszczenia pylowe, osiadajace na
zewnetrznej elektrodzie pomiarowej, czujnik pracuje nieprawidlowo wskutek zachodzacych zmian cisnienia
czastkowego tlenu na powierzchni elektrody.
Znane z literatury, a zwlaszcza z polskiego opisu patentowego, zabezpieczenia konstrukcyjne stosowane
w tych przypadkach polegaja na pokryciu elektrody zewnetrznej warstwa ochronna ze stalego materialu ognio¬
trwalego. Taki sposób wykonania i zabezpieczenia przetwornika posiada szereg niedogodnosci. Oslona elektrody
zewnetrznej wykonana ze stalego materialu ogniotrwalego w ksztalcie warstwy stanowi dla analizowanych
gazów duzy opór dyfuzyjny, co wydluza czas odpowiedzi przetwornika na mierzone zmiany stezenia tlenu.
Elektrody stosowane w postaci warstwy metalu dodatkowo wydluzaja czas odpowiedzi o potrzebny czas
do dyfuzji gazowego tlenu przez rozgrzana warstwe elektrody. Ponadto w przypadku silnych wlasnosci nalepo-
twórczych, znajdujacych sie w gazie zanieczyszczen pylowych, oslona ze stalego materialu ogniotrwalego ulega2
93180
wkrótce zalepieniu (zazuzlowaniu), bez praktycznej mozliwosci jej oczyszczenia. W ten sposób czujnik staje sie
bezuzyteczny.
Celem wynalazku jest wsuniecie niedogodnosci znanych rozwiazan przetworników oraz umozliwienie nieza¬
wodnego pomiaru szybkozmiennych wahan stezenia tlenu w zanieczyszczonych gazach technologicznych o bar¬
dzo wysokiej temperaturze, w dowolnym praktycznie punkcie kontrolowanego obszaru.
Cel ten zostal osiagniety dzieki zastosowaniu ksztaltki elektrolitu stalego stezeniowego ogniwa tlenowego
w postaci krótkiego cylindra z jednostronnie zaslepionym plaskim dnem stanowiacym czynna powierzchnie prze¬
twornika, na która naniesione sa porowate elektrody platynowe technika malowania emulsja czerni platynowej
w lotnej substancji zywicznej i odpowiednim rozpuszczalniku, wypalone nastepnie w temperaturze zapewniajacej
spieczenie sie ziarn czerni przy równoczesnym odparowaniu wypelnienia zywicznego, które to elektrody chro¬
nione sa przed zanieczyszczeniami stalymi kontrolowanego gazu warstwa wlóknistego materialu ognioodporne¬
go, a cylindryczna ksztaltka elektrolitu stalego laczona jest z pozostalymi elementami czujnika za posrednic¬
twem cienkosciennego pierscienia platynowego, uszczelnionego kitem wytrzymujacym wysokie temperatury.
Dzieki takiej konstrukcji przetwornika mozliwe jest wykonanie dostatecznie mocno przyczepnych a równo¬
czesnie odpowiednio porowatych elektrod platynowych. Oslona zewnetrznej elektrody wykonana z wlóknistego
materialu ognioodpornego chroni dostatecznie elektrode platynowa przed odkladaniem sie na niej zanieczysz¬
czen stalych a równoczesnie przedstawia dostatecznie maly opór dyfuzyjny by nie zwiekszac czasu odpowiedzi
przetwornika. Jezeli oslona z ognioodpornego materialu wlóknistego ulega czestemu zalepianiu (zazuzlowaniu)
mozna ja w latwy sposób wymienic, badz stosowac okresowe przedmuchiwanie gazem obojetnym.
Polaczenie ksztaltki elektrolitu stalego znosnym elementem sondy pomiarowej, którym moze byc rura
ceramiczna badz metalowa, posrednio przez cienki pierscien platynowy daje gazoszczelne zlacze wytrzymujace
temperature pracy do 1400°C. Tak wykonana sonda pomiarowa moze byc wprowadzana na duze glebokosci do
obszaru wysokich temperaturjak gdyby stanowila jednolity element ceramiczny.
Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku ilustrujacym przetwornik
do kontroli charakteru atmosfery w palenisku modelowym pylu weglowego.
'Plaskodenna, cylindryczna ksztaltka z dwutlenku cyrkonu 1 polaczona jest z sylimanitowa rura konstruk¬
cyjna 2 za posrednictwem cienkiego pierscienia platynowego 3, uszczelnionego wysokotemperaturowym kitem
ceramicznym. Na obie strony plaskiego dna ksztaltki cyrkonowej naniesione sa porowate elektrody platynowe,
zewnetrzna 4 i wewnetrzna 5. Odprowadzenie wewnetrznej elektrody wykonane jest bezposrednio drutem platy¬
nowym 6; natomiast odprowadzenie 7 elektrody zewnetrznej wykonane jest posrednio poprzez laczacy pierscien
platynowy 3. Platynowe przewody odprowadzen elektrod izolowane sa ceramiczna rurka dwuprzewodowa 8.
Taka sama rurka izolowane sa przewody termopary 9. Gaz porównawczy o wzorcowym stezeniu tlenu doprowa¬
dzany jest na elektrode wewnetrzna rurka ceramiczna 10. Czynny koniec sondy pomiarowej chroniony jest
oslaniajaca rura kwarcowa 11, wypelniona od strony spalin warstwa wlóknistego materialu ognioodpornego 12.
Po umieszczeniu czujnika w obszarze temperatur powyzej 600°C miedzy odprowadzeniami elektrod pomia¬
rowych ustala sie sila elektromotoryczna „E", której wartosc wynosi:
E=2,3xRxTlgJli
v 4xF pa
gdzie:E - sila elektromotoryczna w V,
R — stala gazowa w W • sek/mol • °K,
F - Stala Faraday'a w Cul/gramorównowaznik,
T - temperatura otoczenia czujnika w °K,
Pi >Pa - cisnienie parcjalne tlenu po obu stronach elektrolitu stalego.
Mierzac wartosc „E" oraz okreslajac przy pomocy termopary wartosc „T" mozna wyliczyc stezenie tlenu
po stronie elektrody zewnetrznej, dla znanego stezenia tlenu po stronie elektrody wewnetrznej. Sile elektromo¬
toryczna ogniwa pomiarowego mierzy sie miliwoltomierzem o duzej opornosci wejsciowej. Wskazania miernika
dla ustalonych warunków temperatury pracy i gazu wzorcowego, wyskalowane moga byc wprost w wartosciach
mierzonego stezenia tlenu. Szybkie zmiany wartosci stezenia tlenu mozna notowac wykorzystujac do tego celu
rejestrator, a w przypadku bardzo szybkich zmian - oscylograf z przystawka fotograficzna.
Przetwornik wedlug wynalazku mozna stosowac do: pomiaru wlasnosci utleniajaco-redukcyjnych atmosfe¬
ry urzadzen hutniczych, pieców szklarskich i ceramicznych; pomiaru stezenia tlenu wewnatrz reaktorów wysoko¬
cisnieniowych iw urzadzeniach magnetohydrodynamicznych; wykrywania tlenu w parze wodnej i gazach o wlas-93180
nosciach wybuchowych; kontroli charakteru atmosfery w komorach paleniskowych kotlów energetycznych; re¬
gulacji palenisk ze zlozem sfluidyzowanym; regulacji konwencjonalnych palników pylowych, olejowych lub
gazowych.
Claims (2)
1. Wysokotemperaturowy przetwornik z krótkim czasem odpowiedzi do pomiaru lokalnych stezen tlenu w gazach, wykorzystujacy zasade stezeniowego ogniwa tlenowego ze stalym elektrolitem, wykonany w postaci cylindrycznej ksztaltki z dwutlenku cyrkonu z jednostronnie zamknietym plaskim dnem stanowiacym czynna powierzchnie przetwornika, znamienny t y m, ze na plaskie dno naniesione sa porowate elektrody platyno¬ we, zewnetrzna (4) i wewnetrzna (5), które chronione sa przed zanieczyszczeniami stalymi kontrolowanego gazu warstwa wlóknistego materialu ognioodpornego (12).
2. Przetwornik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plaskodenna, cylindryczna ksztaltka z dwu¬ tlenku cyrkonu (1) stanowiaca elektrolit staly laczona jest z pozostalymi elementami czujnika za posrednictwem cienkiego pierscienia platynowego (3) uszczelnionego kitem wytrzymujacym wysokie temperatury.93 180 I . ocpromdzenieelektrod —ftylotgaw poróHncmaego - odprortjdiemetermopaty w/otijuiu po/twmrse . Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL16030073A PL93180B1 (pl) | 1973-01-17 | 1973-01-17 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL16030073A PL93180B1 (pl) | 1973-01-17 | 1973-01-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL93180B1 true PL93180B1 (pl) | 1977-05-30 |
Family
ID=19961430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL16030073A PL93180B1 (pl) | 1973-01-17 | 1973-01-17 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL93180B1 (pl) |
-
1973
- 1973-01-17 PL PL16030073A patent/PL93180B1/pl unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3468780A (en) | Apparatus for determining the oxygen content of molten metal | |
| US5228975A (en) | Gas sensor having hermetic and electrically insulating seal in housing | |
| US3928161A (en) | Gas measuring probe for industrial applications | |
| US4279142A (en) | Technique for in situ calibration of a gas detector | |
| CA1243350A (en) | Determination of silicon in molten metal | |
| AU667073B2 (en) | Oxygen measuring probe | |
| DE2846166C2 (pl) | ||
| US4784728A (en) | Oxygen measuring apparatus and method with automatic temperature compensation | |
| JP4081375B2 (ja) | 流体内、特に溶融金属内の元素の濃度をモニタリングするための固体電解質センサ | |
| US3883408A (en) | Furnace atmosphere oxygen analysis apparatus | |
| US4247380A (en) | Technique for in situ calibration of a gas detector | |
| US4537661A (en) | Technique for monitoring the oxidation/reduction potential characteristics of a steam environment | |
| JP3209526B2 (ja) | 溶融金属中における種々元素の濃度検出用プローブ | |
| PL93180B1 (pl) | ||
| US4935118A (en) | Self heated sensor package | |
| Badwal et al. | Oxygen measurement with SIRO2 sensors | |
| US3278341A (en) | Thermocouple device for measuring the temperature of molten metal | |
| EP0018113B1 (en) | Device and method for detecting and measuring a gaseous anhydride | |
| JPS63191056A (ja) | 溶融金属中のシリコン濃度測定装置 | |
| GB1511845A (en) | Gas measuring probes | |
| JPH0763620A (ja) | 溶湯測定器具および該器具を用いた測定装置 | |
| GB2188431A (en) | Solid electrolyte oxygen probe | |
| RU2111429C1 (ru) | Устройство для контроля полноты сжигания топлива и обезуглероживания | |
| JPH0829379A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサ | |
| RU2065160C1 (ru) | Электрохимический датчик газа |