RO117948B1 - Sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen - Google Patents
Sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen Download PDFInfo
- Publication number
- RO117948B1 RO117948B1 RO95-02223A RO9502223A RO117948B1 RO 117948 B1 RO117948 B1 RO 117948B1 RO 9502223 A RO9502223 A RO 9502223A RO 117948 B1 RO117948 B1 RO 117948B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- ceramic
- thermocouple
- cylindrical
- cell
- electrochemical
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229910021525 ceramic electrolyte Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 44
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910019017 PtRh Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la o sondă electrochimică cu electrolit ceramic, tip zirconie, pentru analizor de oxigen, utilizată în analiza şi controlul concentraţiei de oxigen din gazele calde şi fierbinţi, rezultate din procesele de ardere cu combustibili convenţionali. Sonda conform invenţiei este compusă dintr-un termocuplu tip K (cromel-alumel) sau S (Pt-PtRh), modificat la capătul de măsură prin ataşarea etanşă, la teaca izolatoare interioară (1) cu 4 orificii a termocuplului, unui corp ceramic cilindric (2), prevăzut, pe lungimea sa, cu un canal (2a) şi 4 orificii (2b), din care două orificii centrale, prin care trec termoelectrozii termocuplului (4), sunt dispuse şi pe o prelungire cilindrică (2c), pe suprafaţa căreia se formează un element de încălzire (5) ca o peliculă rezistivă din platină, izolată cu o depunere ceramică, dimensiunile sale fiind adecvate introducerii, în celula de măsură electrochimică (3), de forma unui tub cu un capăt închis, formă dată de celula ceramică cu funcţie de electrolit (3a), realizată din material ceramic conductor, ionic, pe bază de oxid de zirconiu, stabilizat cu oxid de ytriu, pe suprafeţele căruia sunt formaţi electrozii poroşi (3b şi 3c), ai celulei, ca acoperiri aderente din platină, pe electrodul exterior, fiind depus un strat poros, protector, ceramic, din material spinel de magneziu, celula electrochimică (3), astfel formată, fiind etanşă prin chituire cu chit refractar, în zona capătului deschis, de corpul ceramic, cilindric (2), şi prevăzută, la exterior, cu un capac de protecţie (11), ceramic sau metalic, care are un orificiu central, în dreptul căruia se poziţionează un filtru ceramic (12).
Description
RO 117948 Β
Invenția se referă la o sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen, destinată analizei și controlului concentrației de oxigen din gaze calde și fierbinți rezultate din procese de ardere cu combustibili convenționali, utilizată și pentru măsurarea temperaturii mediului de gaze.
Este cunoscută realizarea sondei cu funcționare pe principiul electrochimie potențiometric sau al celulei de concentrație, conținând electrolit solid din material ceramic refractar pe bază de zirconie stabilizată.
Se mai cunoaște structura acestui tip de sondă, specifică separării etanșe a două atmosfere de gaz cu concentrații de oxigen diferite, alcătuită din: celulă de măsură având electrolitul ceramic în formă de disc sau tub cu un capăt închis și electrozi din platină, termocuplu, componente ceramice și metalice pentru asamblare și protecție, element de încălzire și elemente de protecție, etanșare și pentru conexiuni electrice.
Sunt, de asemenea, cunoscute diferite concepții de structură cu diverse forme și dimensiuni pentru fiecare din componente și pentru sistemul de asamblare, în sensul îmbunătățit eficienței de control și duratei de viață a sondei.
Dezavantajele acestor structuri de sonde constau în aceea că multitudinea elementelor componente prevăzute pentru alcătuirea lor înseamnă diversitate de materiale folosite și tehnologii complexe de realizare și chiar de asamblare etanșă a întregului dispozitiv senzor.
Sonda electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că este realizată dintr-un sistem termocuplu tip K (cromel-alumel) sau S (Pt-PtRh) modificat în zona capătului de măsură, astfel, încât de teaca izolatoare interioară cu patru orificii a termocuplului se fixează etanș partea inferioară a unui corp ceramic cilindric izolator prevăzut la rândul său cu un canal exterior și patru orificii dispuse astfel, încât două orificii centrale, prin care trec termoeiectrozii termocuplului, sunt formate pe o prelungire cilindrică a corpului ceramic ce are format pe suprafața sa exterioară un element de încălzire ca acoperire rezistivă din platină, iar diametrul său exterior permite poziționarea cu jos în interiorul unui tub ceramic cu un capăt închis având funcția de electrolit, partea activă a unei celule de măsură electrochimice, care are electrozii formați pe suprafața interioară și exterioară a tubului electrolit, și se etanșează prin chituire de corpul ceramic cilindric, astfel, încât electrodul interior să vină în contact direct cu sudura termocuplului, iar după prinderea prin contact ferm a unor conductori din sârmă, pe platină sau cupru, de terminalele elementului de încălzire și de electrodul exterior al celulei, aceștia sunt trecuți, atât prin celelalte orificii ale corpului ceramic cilindric, cât și prin teaca interioară ceramică a termocuplului și se conectează electric de cabluri de măsură exterioare împreună cu termoeiectrozii termocuplului în interiorul cutiei de conexiuni a termocuplului, acest subansamblu al sondei astfel formate fiind introdus în interioruol tecii exterioare de protecție a termocuplului ce se atașează etanș prin chituire de partea superioară exterioară a corpului ceramic cilindric și care comportă pe suprafața sa exterioară dispozitivul de fixare al termocuplului, întregul ansamblu al sondei fiind prevăzut în zona de măsură cu un capac de protecție ceramic sau metalic având un orificiu central în dreptul căruia se poziționează în interior un filtru ceramic și care se fixează mecanic de partea superioară a corpului ceramic cilindric protejând astfel celula de măsură electrochimică față de mediul de gaze.
Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:
- realizarea unui ansamblu de sondă electrochimică cu electrolit ceramic din zirconie stabilizată, utilizând un sistem de termocuplu tip K sau S, modificat constructiv și care poate fi folosit, atât pentru funcția de control a concentrației de oxigen din gaze arse calde sau fierbinți, cât șî pentru măsurarea temperaturii mediului de gaze;
RO 117948 B
- realizarea unui ansamblu de sondă electrochimică cu electroiit ceramic tip zirconie alcătuit dintr-un număr redus de componente ce se pot asambla cu ușurință printr-un proce- 50 deu simplu și care sunt realizate din materiale ce se găsesc în fabricația de termocuple.
Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu fig. 1, 2, 3 și 4, care reprezintă:
- fig. 1, vedere în secțiune a ansamblului sondă electrochimică cu electroiit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen. 55
- fig.2 și 4, secțiune și vedere a corpului ceramic izolator cilindric;
- fig.3, vedere în secțiune a celulei de măsură electrochimice.
Sonda electrochimică cu electroiit ceramic tip zirconie, conform invenției, fig.1, se compune din ansamblul unui termocuplu tip K (cromel-alumel) sau S (Pt-PtRh) modificat în zona capătului de măsură, astfel, încât teaca ceramică interioară cu patru orificii 1 a termo- 60 cuplului se fixează etanș prin chituire cu chit refractar ceramic, partea inferioară a unui corp ceramic cilindric izolator cu orificii 2, partea superioară a acestuia fiind poziționată și fixată etanș prin chituire de celula de măsură electrochimică 3 ce constituie zona activă de măsură a sondei.
Corpul ceramic izolator pe bază de oxid de aluminiu, este prevăzut pe toată lungimea 65 sa la exterior cu un canal 2a, iar în interior cu patru orificii 2b, din care două orificii centrale prin care trec termoelectrozii termocuplului 4 sunt dispuse și pe o prelungire cilindrică 2c, și are format pe suprafața sa exterioară un element de încălzire 5 ca o peliculă rezistivă din platină izolată electric prin acoperire cu un strat ceramic refractar. Prelungirea cilindrică 2c a corpului ceramic 2 se poziționează cu joc în interiorul celulei de măsură electrochimice 3, 70 fig.3, de forma unui tub cu un capăt închis, formă dată de componenta sa activă- celulă ceramică 3a cu funcția de electroiit, realizată din material conductor ionic pe bază de zirconie stabilizată cu oxid de ytriu (6 mol %) și doi electrozi poroși 3b și 3c realizați ca acoperiri metalice aderente din platină pe cele două suprafețe ale tubului ceramic, electrodul interior 3b venind în contact direct cu sudura termocuplului în zona capătului închis a celulei, iar 75 electrodul exterior 3c fiind acoperit cu un strat protector poros 3d, realizat ca o depunere aderentă din material ceramic refractar de tip spinel de magneziu. Electrodul poros exterior 3c și terminalele elementului de încălzire 5 se formează în contact ferm cu conductori din sârmă 6 de platină sau cupru care se trec prin orificiile corpului cilindric 2 și ale tecii protectoare ceramice interioare 1 și se conectează electric cu cabluri de măsură exterioare 7 80 împreună cu termoeletrozii termocuplului 4, în interiorul cutiei de conexiuni 8 a termocuplului. întregul ansamblu al sondei astfel formată se poziționează în carcasa cutiei de conexiuni și în interiorul tecii exterioare de protecție 9 ceramice sau metalice a termocuplului, secționată la capătul de măsură la lungimea necesară atașării și fixării sale etanșe prin chituire de partea exterioară a corpului ceramic cilindric 2, în zona de conexiuni și având la exterior 85 dispozitivul de fixare 10 al termocuplului. Pentru protecția exterioară a celulei de măsură electrochimice 3 s-a prevăzut un capac de protecție 11 ceramic sau metalic care comportă un orificiu central în dreptul căruia de poziționează în interior un filtru ceramic 12 în formă de disc, capac 11 ce se fixează mecanic de corpul cilindric 2.
Asamblarea sondei se realizează în următoarele etape: la început se trec prin orifi- 90 ciile tecii protectoare 1 și ale corpului cilindric 2 termoelectrozii termocuplului 4 și conductorii din sârmă 6 sudați de capătul electrodului exterior 3c al celulei și de terminalele elementului de încălzire 5, poziționându-se în același timp prelungirea cilindrică 2c în interiorul celulei de măsură formând astfel contactul ferm al sudurii termocuplului de electrodul interior 3b; urmează etapa de introducere a tecii protectoare 1 în teaca de protecție exterioară 9, astfel, 95 încât aceasta să se fixeze pe corpul cilindric 2 și în cutia de conexiuni 8, după care se
Claims (1)
- RO 117948 Β fixează mecanic conductorul din sârmă 6 în pozițiile corespunzătoare din cutia de conexiuni și se etanșează cu chit ceramic refractar îmbinările dintre teaca exterioară 9 și corpul cilindric 2 și între corpul cilindric 2 și celula de măsură 3; etapa finală de asamblare constă în 100 așezarea filtrului ceramic 12 în interiorul capacului de protecție 11, fixarea mecanică a capacului 11 de corpul cilindric 2 și formarea conexiunilor electrice de la conductorii 6 la cablurile de măsură exterioare 7 în interiorul cutiei de conexiuni 8.Revendicare105Sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen destinat analizei și controlului concentrației de oxigen din gaze calde și fierbinți rezultate din procesul de ardere cu combustibili convenționali și care poate fi utilizată și pentru măsurarea temperaturii mediului de gaze, caracterizată prin aceea că, în scopul unei realizări efi110 ciente, dar mai simple și mai economice în ceea ce privește materialele utilizate și tehnologia de realizare a componentelor și a asamblării finale, este compus dintr-un sistem termocuplu tip K (cromel-alumel) sau S (Pt-PtRh) modificat la capătul de măsură prin atașarea etanșă cu chit ceramic refractar la o teacă izolatoare interioară (1) cu patru orificii, a unui corp ceramic izolator cilindric (2), prevăzut pe toată lungimea sa cu un canal exterior (2a) și patru 115 orificii (2b), din care două orificii centrale, prin care trec termoelectrozii termocuplului (4), sunt dispuse și pe o prelungire cilindrică (2c) pe suprafața căreia se formează un element de încălzire (5), ca o peliculă rezistivă din platină, izolată cu un strat ceramic refractar și care are dimensiuni adecvate poziționării sale în interiorul unei celule de măsură electrochimice (3) de forma unui tub cu un capăt închis, formă ce este dată de componenta sa activă, celula 120 ceramică (3a) având funcția de electrolit fiind realizată din material conductor ionic pe bază de oxid de zirconiu stabilizat cu oxid de ytriu (6 mol %) și doi electrozi poroși (3b) și (3c) realizați ca acoperiri metalice aderente din platină pe cele două suprafețe interioară și exterioară a tubului ceramic electrolit, electrodul poros interior (3b) venind în contact direct cu sudura termocuplului în zona capătului închis a celulei, iar electrodul poros exterior (3c) 125 fiind acoperit cu un strat protector poros (3d), realizat ca o depunere aderentă din material ceramic refractar de tip spinel de magneziu, capătul deschis al celulei tub fiind etanșat la exterior cu chit ceramic de corpul ceramic cilindric (2), iar după trecerea termoelectrozilor (4) și a unor conductori din sârmă (6) de platină sau cupru, sudați de capetele elementului de încălzire (5) și de electrodul exterior (3c), prin corpul ceramic cilindric (2) și apoi, prin 130 teaca izolatoare interioară (1) a termocuplului, urmată de conectarea lor electrică într-o cutie de conexiuni (8) la niște cabluri de măsură exterioare (7), întregul ansamblu al sondei astfel formate fiind poziționat în carcasa cutiei de conexiuni și în interiorul unei teci exterioare (9) de protecție ceramică sau metalică a termocuplului care este secționată la capătul de măsură la o lungimea adecvată atașării și fixării sale etanșe prin chituire de partea exterioară 135 a corpului ceramic cilindric (2), teaca exterioară (9) fiind de asemenea prevăzută la exterior cu un dispozitiv de fixare (10) al termocuplului, iar celula de măsură electrochimică (3) fiind protejată la exterior cu un capac de protecție (11) ceramic sau metalic care comportă un orificiu central în dreptul căruia se poziționează în interior un filtru ceramic (12) în formă de disc și care se fixează mecanic de corpul ceramic cilindric (2).Președintele comisiei de examinare: ing. Cornea LaviniaExaminator: fiz. Radu Robert
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO95-02223A RO117948B1 (ro) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO95-02223A RO117948B1 (ro) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO117948B1 true RO117948B1 (ro) | 2002-09-30 |
Family
ID=64361176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RO95-02223A RO117948B1 (ro) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO117948B1 (ro) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1715334A1 (fr) * | 2005-04-22 | 2006-10-25 | Adamant Technologies SA | Procédé utilisant un capteur électrochimique et électrodes formant ce capteur |
-
1995
- 1995-12-19 RO RO95-02223A patent/RO117948B1/ro unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1715334A1 (fr) * | 2005-04-22 | 2006-10-25 | Adamant Technologies SA | Procédé utilisant un capteur électrochimique et électrodes formant ce capteur |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0430536Y2 (ro) | ||
| SU1142783A1 (ru) | Устройство дл анализа газа с гальваническими чейками на твердом электролите | |
| RU2138800C1 (ru) | Электрохимический измерительный зонд с потенциально свободно расположенным чувствительным элементом и способ его изготовления | |
| GB2054868A (en) | Electrochemical measuring sensor for determining the oxygen content of gases | |
| US12523630B2 (en) | Manufacturing method for gas sensor element, gas sensor element, and gas sensor | |
| JPS6147376B2 (ro) | ||
| JPS6339852B2 (ro) | ||
| US5246576A (en) | Cathode in a layered circuit and electrochemical cell for a measurement of oxygen in fluids | |
| RU96104268A (ru) | Электрохимический измерительный зонд с потенциально-свободно расположенным чувствительным элементом и способ его изготовления | |
| HU216213B (hu) | Oxigénmérő elektród, és eljárás oxigénkoncentráció mérésére | |
| CA2083909A1 (en) | Sensor probe for measuring hydrogen concentration in molten metal and method for measuring hydrogen concentration | |
| US4609454A (en) | Oxygen measuring sensor | |
| US3657094A (en) | Device for measuring oxygen concentration in a metallic bath | |
| RO117948B1 (ro) | Sondă electrochimică cu electrolit ceramic tip zirconie pentru analizor de oxigen | |
| CN203216894U (zh) | 用于测量流体媒介中气体浓度和温度的探测器和测量设备 | |
| US3974054A (en) | Measuring cell for determining oxygen concentrations in a gas mixture | |
| US3719574A (en) | Apparatus for measuring in a continuous manner the oxygen in a molten metal | |
| Kocache et al. | A miniature rugged and accurate solid electrolyte oxygen sensor | |
| JPH1073560A (ja) | 炭酸ガスセンサ | |
| JPS5876757A (ja) | 酸素濃度検出装置 | |
| GB2316178A (en) | Solid electrolyte gas sensor | |
| CN212207194U (zh) | 一种去应力弧形空气腔道氧传感器 | |
| KR100443555B1 (ko) | 유리 또는 염 용융체에서 전기 화학 측정을 수행하기 위한 장치 | |
| US4220517A (en) | Oxygen concentration sensing apparatus | |
| JPS6158779B2 (ro) |