RU2065160C1 - Электрохимический датчик газа - Google Patents
Электрохимический датчик газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065160C1 RU2065160C1 SU5057205/25A SU5057205A RU2065160C1 RU 2065160 C1 RU2065160 C1 RU 2065160C1 SU 5057205/25 A SU5057205/25 A SU 5057205/25A SU 5057205 A SU5057205 A SU 5057205A RU 2065160 C1 RU2065160 C1 RU 2065160C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holder
- sensor
- solid electrolyte
- tube
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Использование: в измерительной технике, в частности в газоаналитическом приборостроении. Сущность изобретения: датчик содержит твердый электролит в виде трубки, на закрытом конце которой расположено герметичное отверстие, через которое выведен один из токоотводов. Трубка оснащена пористыми защитными кольцами и присоединена со стороны открытого конца к переходному кольцу, расположенному на держателе. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля технологических процессов, например, в паровых котлах, доменных печах и т.д.
Известен ряд датчиков газа, например, кислорода, с твердым электролитом в виде таблеток и трубок с закрытым концом, с применением и без использования драгоценных металлов, с более или менее успешным решением проблемы высокотемпературного сочленения типа металл-керамика [1]
Указанные датчики обладают недостаточной точностью измерений, требуют значительного расхода электролита, ограниченной областью применения.
Указанные датчики обладают недостаточной точностью измерений, требуют значительного расхода электролита, ограниченной областью применения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является кислородный детектор, содержащий твердый электролит в виде закрытой трубки с одной стороны, наружный и внутренний электроды с токоотводами, трубчатые газоподводящие элементы и держатель. При этом твердоэлектролитная трубка закреплена в держателе с помощью огнеупорного волокнистого материала, который одновременно служит и для разделения газовых устройств датчика [2]
Недостатком этого технического решения является низкая точность измерения, особенно проявляющаяся при установке датчика в отходящих газах топливовосжигающих агрегатов, работающих с малыми избытками воздуха. Это связано с ненадежным разделением газовых пространств датчика, т.к. по волокнистому материалу происходит смешение измерительного и стандартного газов.
Недостатком этого технического решения является низкая точность измерения, особенно проявляющаяся при установке датчика в отходящих газах топливовосжигающих агрегатов, работающих с малыми избытками воздуха. Это связано с ненадежным разделением газовых пространств датчика, т.к. по волокнистому материалу происходит смешение измерительного и стандартного газов.
По этой же причине не представляется возможным использование указанного датчика для работы с подводом измерительного газа к внутреннему электроду, т.е. в качестве выносного, что снижает его возможности.
Кроме того, известный датчик требует большого расхода электролита.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение,
повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей, сокращение расхода твердого электролита.
повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей, сокращение расхода твердого электролита.
Для решения поставленной задачи в известном электрохимическом датчике газа, содержащем твердый электролит в виде закрытой с одной стороны трубки, наружный и внутренний электроды с токоотводами, трубчатые газоподводящие элементы и держатель, расположенный соосно с твердоэлектролитной трубкой; твердоэлектролитная трубка выполнена с герметическим отверстием на закрытом конце, через которое выведен один из токоотводов, оснащена пористыми защитными кольцами и присоединена со стороны открытого конца к переходному кольцу, расположенному на боковой поверхности держателя.
Держатель выполнен в виде стакана к дну которого заподлицо присоединены газоподводящие трубки, а длина и диаметр держателя выполнены в соотношении 0,5oC5. Открытый конец твердоэлектролитной трубки выполнен с кольцеобразным буртиком на наружной поверхности.
Боковая поверхность держателя выполнена из материала переходного кольца.
Предлагаемый датчик поясняется рисунками.
На фиг. 1, 2, 4 показан датчик, в котором закрытый конец твердоэлектролитной трубки расположен противоположно держателю, на фиг.3 показан датчик, в котором твердоэлектролитная трубка закрытым концом направлена внутрь держателя. На фиг. 1,2,3 один из токоотводов, проходящих через герметическое отверстие, выведен наружу, на фиг.4 токоотвод, проходящий через герметическое отверстие, проходит внутри датчика. Электрический датчик газа содержит твердоэлектролитную ячейку, выполненную в виде твердоэлектролитной трубки 1 с герметическим отверстием 2 на закрытом конце, наружный 3 и внутренний 4 электроды с токоотводами 5, держатель 6, на котором расположено переходное кольцо 7, заподлицо присоединенные к дну 8 держателя 6 газоподводящие трубки 9.
Токоотводы 5 снабжены удлиняющими проводами 10.
Твердоэлектролитная трубка оснащена пористыми защитными кольцами 11 и присоединена со стороны открытого конца 12 к переходному кольцу 7, при этом открытый конец 12 выполнен с кольцеобразным буртиком 13 на наружной поверхности.
В процессе работы датчика контролируемая среда, например, дымовые газы в дымоходах паровых котлов, воздействуют на один из электродов, являющийся измерительным: на фиг.1,2,4 это внешний 3, а на фиг.3 внутренний 4.
Эталонный электрод (на фиг.1,2,4 это внутренний 4, на фиг.3 внешний 3) омывается эталонным газом с известным содержанием кислорода, подаваемым по газоподводящим трубкам 9.
Между электродами возникает ЭДС, определяемая разностью парциальных давлений кислорода в анализируемом и эталонном газах.
Электрический сигнал датчика снимается токоотводами 5 и по удлиняющим проводам 10 подается на измерительную схему газоанализатора.
Выполнение герметического отверстия 2 на закрытом конце твердоэлектролитной трубки 1 обеспечивает полную герметизацию внутренней полости трубки, что способствует надежному разделению газовых устройств датчика, а следовательно, датчик приобретает универсальность, т.е. его можно использовать и погружным и выносным. Размещение токоотводов и трубчатого газоподводящего элемента внутри держателя оправдано при относительно коротких глубинах погружения и больших диаметрах датчика.
Пористые защитные кольца 11 на твердоэлектролитной трубке 1 защищают электроды от попадания на них расплавленного стекла, обладающего повышенной текучестью, в процессе вклейки твердоэлектролитной ячейки в переходное кольцо 7 держателя 6. Пропитка же стеклом даже небольшого участка электрода вносит значительные помехи в показания датчика.
Торцевое соединение твердоэлектролитной трубки с держателем 6 осуществляется путем склеивания кольцеобразного буртика 13 (или открытого конца трубки) расплавленным стеклом с переходным кольцом 7 на боковой поверхности держателя 6, что обеспечивает высокую надежность, а следовательно, и точность работы датчика в условиях вибрации.
Кроме того, узел крепления твердоэлектролитной трубки и держателя 6 через переходное кольцо 7 проще при сборке и требует меньших трудозатрат.
При этом переходное кольцо 7 выполнено из материала, коэффициент температурного расширения которого совпадает с коэффициентом температурного расширения керамики, из которой выполнена твердоэлектролитная трубка, что также повышает точность измерений датчика при частых теплосменах в процессе его работы.
Повысится и надежность датчика, если корпус держателя 6 выполнить из материала переходного кольца, при этом дно держателя изготовляется из материала с промежуточным коэффициентом температурного расширения между материалом корпуса и материалом газоподводящих трубок. Оптимальное соотношение длины держателя и его диаметра 0,5-5.
Если соотношение меньше 0,5, то выходные отверстия газоподводящих элементов приблизятся к твердому электролиту и электродам и газовые струи будут их переохлаждать, что значительно снизит точность измерений.
Если же соотношение будет больше 5,0, то датчик нельзя будет использовать в качестве выносного, т.к. время газообмена, время реагирования датчика, будет недопустимо большим и снизится его быстродействие.
Предлагаемый датчик обладает повышенной маневренностью, т.к. его конструкция позволяет получать датчик необходимой длины за счет наращивания газоподводящих элементов и удлиняющих проводов, что сложно выполнить в датчике-прототипе, где хотя бы один токоотвод и газоподводящая трубка расположены внутри держателя.
При использовании датчика в качестве чувствительного элемента в устройствах для анализа газа, оснащенных термостатами для подогрева твердоэлектролитной трубки до рабочей температуры и несущими трубами, целесообразнее трубчатый держатель выполнять в виде стакана, при этом оба токоотвода необходимо вывести из полости датчика.
Для защиты электродов от попадания на них расплавленного стекла, обладающего большой текучестью, в процессе вклейки твердоэлектролитной ячейки в переходное кольцо держателя, последняя снабжена пористыми защитными кольцами.
Таким образом предлагаемый электрохимический датчик газа обладает следующими преимуществами:
1. Может быть выполнен любой длины.
1. Может быть выполнен любой длины.
2. Имеет высокую точность измерения за счет герметичности разделения газовых пространств датчика и защищенности электродов от пропитки стеклом при изготовлении датчика.
3. Малая материалоемкость датчика как по потреблению электролита, так и по расходу материала держателя.
4. Расширение функциональных возможностей за счет использования датчика в качестве погружного и выносного.
5. Высокая технологичность.
Claims (4)
1. Электрохимический датчик газа, содержащий твердый электролит в виде закрытой с одного конца трубки, наружный и внутренний электроды с токоотводами, трубчатые газоподводящие элементы и держатель, расположенный соосно с твердоэлектролитной трубкой, отличающийся тем, что твердоэлектролитная трубка выполнена с герметическим отверстием на закрытом конце, через которое выведен один из токоотводов, оснащена пористыми защитными кольцами и присоединена со стороны открытого конца к переходному кольцу, расположенному на держателе.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что держатель выполнен в виде стакана, к дну которого заподлицо присоединены газоподводящие элементы, а отношение длины держателя и его диаметра составляет 0,5 5,0.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что открытый конец твердоэлектролитной трубки выполнен с кольцеобразным буртиком на наружной поверхности.
4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность держателя выполнена из материала переходного кольца.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5057205/25A RU2065160C1 (ru) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Электрохимический датчик газа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5057205/25A RU2065160C1 (ru) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Электрохимический датчик газа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2065160C1 true RU2065160C1 (ru) | 1996-08-10 |
Family
ID=21610835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5057205/25A RU2065160C1 (ru) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Электрохимический датчик газа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2065160C1 (ru) |
-
1992
- 1992-05-06 RU SU5057205/25A patent/RU2065160C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 681363, кл. G 01 N 27/407, G 01 N 27/46, 1979. 2. Патент Японии N 57-51898, кл. G 01 N 27/58, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4279142A (en) | Technique for in situ calibration of a gas detector | |
US5228975A (en) | Gas sensor having hermetic and electrically insulating seal in housing | |
US8152978B2 (en) | Apparatus and method for measuring hydrogen concentration in molten metals | |
EP0706046A1 (en) | Flat plate sensor with a robust package design | |
SU1142783A1 (ru) | Устройство дл анализа газа с гальваническими чейками на твердом электролите | |
JPS5816144B2 (ja) | 排ガス中の酸素量を測定する電気化学的検知器 | |
EP0313214A2 (en) | Heated solid electrolyte oxygen sensor | |
US4964736A (en) | Immersion measuring probe for use in molten metals | |
US4784728A (en) | Oxygen measuring apparatus and method with automatic temperature compensation | |
US4284487A (en) | Oxygen analyzer probe | |
US4123344A (en) | Two fire ceramic sealed oxygen sensing device and method of forming same | |
US4247380A (en) | Technique for in situ calibration of a gas detector | |
RU2065160C1 (ru) | Электрохимический датчик газа | |
US4154664A (en) | Probe for measuring gaseous components | |
KR100313000B1 (ko) | 용융 금속에 있는 다양한 성분의 농도 검출을 위한 탐침 | |
GB1427395A (en) | Gas measuring probe for industrial applications | |
GB2096772A (en) | Oxygen gas analyzer using solid electrolyte | |
JP3649544B2 (ja) | ガス分析装置 | |
JPH0679007B2 (ja) | 固体基準物質を備えたセンサプローブ | |
JPS5491394A (en) | Oxygen detector | |
RU2111429C1 (ru) | Устройство для контроля полноты сжигания топлива и обезуглероживания | |
JPH0245793Y2 (ru) | ||
EP3118616A1 (en) | Gas sensor | |
JPS6038211Y2 (ja) | 酸素濃度センサ− | |
RU2106622C1 (ru) | Устройство для анализа газа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060922 |
|
REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20090507 |