RU219040U1

RU219040U1 - Ионизационный термохимический детектор газов

Info

Publication number: RU219040U1
Application number: RU2023109560U
Authority: RU
Inventors: Леонид Владимирович Илясов; Наталья Игоревна Иванова
Filing date: 2023-04-13
Publication date: 2023-06-23

Abstract

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к детекторам газов и паров. Технический результат - увеличение срока службы ионизационного термохимического детектора. Ионизационный термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру 1 с днищем 2 и крышкой 3, каталитически активное тело 4, нагревательную спираль 5, металлический электрод 6, размещенный на фиксированном расстоянии от каталитически активного тела и установленный на фторопластовом изоляторе 7, вмонтированном в стенку камеры, источник постоянного напряжения 8 и электрометрический усилитель 9. Детектор дополнительно содержит металлический держатель 10 каталитически активного тела 4, стабилизированный источник электропитания 11, подключенный к нагревательной спирали 5, и слюдяной цилиндрический изолятор 12, а держатель 10 выполнен в виде отрезка металлической трубки, установлен на вертикальной оси 13 камеры и прикреплен своим нижним концом 14 к ее днищу, на свободном конце 15 держателя размещено каталитически активное тело 4, с возможностью обеспечения электрического контакта с держателем 10, при этом слюдяной цилиндрический изолятор 12 размещен на внешней поверхности держателя, а нагревательная спираль 5 расположена вокруг него, кроме того, проводник 16 положительного полюса источника постоянного напряжения 8 подключен к держателю 10. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к детекторам газов и паров.

Известен ионизационный термохимический детектор газов (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В. Автоматические детекторы газов. - М.: Энергия, 1972 с. 89-91), содержащий проточную камеру, в которой размещена платиновая спираль, являющая каталитически активным элементом. Эта спираль нагрета до температуры 500-600°С электрическим током от стабилизированного источника питания. На фиксированном расстоянии от спирали расположен коллектор, который вмонтирован во фторопластовый изолятор, размещенный в стенке проточной камеры. При поступлении в проточную камеру потока воздуха-носителя, содержащего углеводороды, последние каталитически сгорают на спирали, что сопровождается возникновением ионов. Ионный ток между спиралью и коллектором, возникающим под действием источника постоянного напряжения, включенного в цепь коллектора, измеряется электрометрическим усилителем, сигнал которого записывается потенциометром.

Недостатком такого ионизационного термохимического детектора является то, что каталитическая активность платиновой спирали со временем быстро уменьшается, что приводит к уменьшению чувствительности детектора.

Наиболее близким по сущности является ионизационный термохимический детектор (Илясов Л.В., Иванова Н.И. Ионизационный термохимический детектор газов пат. 169334 РФ, бюл. №6, 2020), содержащий проточную камеру с днищем и крышкой, каталитически активное тело, нагревательную спираль, металлический электрод, размещенный на фиксированном расстоянии от каталитически активного тела и установленный на фторопластовом изоляторе, вмонтированном в стенку камеры, источник постоянного напряжения и электрометрический усилитель.

При протекании через проточную камеру анализируемого газа, например воздуха, с каким-либо углеводородом, происходит каталитическое сгорание последнего на каталитически активном теле (пеллисторе), который нагрет до температуры 300-400°С. При этом образуются ионы, которые под действием электрического поля, создаваемого источником постоянного напряжения, движутся к металлическому электроду, создавая ионный ток, который измеряется электрометрическим усилителем и регистрируется потенциометром.

Недостатком такого ионизационного детектора является относительно малый срок службы, определяемый изменением характеристик каталитически активного пеллистора.

Проблемой полезной модели является создание ионизационного термохимического детектора, имеющий большой срок службы.

Технический результат - увеличение срока службы ионизационного термохимического детектора.

Технический результат достигается тем, что ионизационный термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру с днищем и крышкой, каталитически активное тело, нагревательную спираль, металлический электрод, размещенный на фиксированном расстоянии от каталитически активного тела и установленный на фторопластовом изоляторе, вмонтированном в стенку камеры, источник постоянного напряжения и электрометрический усилитель, согласно полезной модели, дополнительно содержит металлический держатель каталитически активного тела, стабилизированный источник электропитания, подключенный к нагревательной спирали, и слюдяной цилиндрический изолятор, а держатель выполнен в виде отрезка металлической трубки, установлен на вертикальной оси камеры и своим нижним концом прикреплен к ее днищу, на свободном конце держателя размещено каталитически активное тело, с возможностью обеспечения электрического контакта с держателем, при этом слюдяной цилиндрический изолятор размещен на внешней поверхности держателя, а нагревательная спираль расположена вокруг него, кроме того, проводник положительного полюса источника постоянного напряжения подключен к держателю.

Такая конструкция ионизационного термохимического детектора газов позволяет существенно увеличить его срок службы за счет использования каталитически активного тела, объем которого 50 и более раз превосходит поверхность такого же тела в устройстве прототипе, а также за счет разделения функций нагревания каталитически активного тела и сгорания на нем горючих газов. Кроме того, такая конструкция позволяет просто заменять нагреватель и каталитически активное тело при ремонте.

По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.

Схема ионизационного термохимического детектора газов показана на чертеже.

Ионизационный термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру 1 с днищем 2 и крышкой 3, каталитически активное тело 4, нагревательную спираль 5, металлический электрод 6, размещенный на фиксированном расстоянии от каталитически активного тела и установленный на фторопластовом изоляторе 7, вмонтированном в стенку камеры, источник постоянного напряжения 8 и электрометрический усилитель 9.

Детектор дополнительно содержит металлический держатель 10 каталитически активного тела 4, стабилизированный источник электропитания 11, подключенный к нагревательной спирали 5, и слюдяной цилиндрический изолятор 12, а держатель 10 выполнен в виде отрезка металлической трубки, установлен на вертикальной оси 13 камеры и прикреплен своим нижним концом 14 к ее днищу, на свободном конце 15 держателя размещено каталитически активное тело 4, с возможностью обеспечения электрического контакта с держателем 10, при этом слюдяной цилиндрический изолятор 12 размещен на внешней поверхности держателя, а нагревательная спираль 5 расположена вокруг него, кроме того, проводник 16 положительного полюса источника постоянного напряжения 8 подключен к держателю 10.

Ионизационный термохимический детектор газов работает следующим образом. Анализируемый газ, представляющий собой воздух с малой концентрацией горючих газов, поступает с постоянным объемным расходом в проточную камеру 1. Каталитически активное тело, размещенное в металлическом держателе 15, через слюдяной изолятор 12 нагревается от нагревателя 5 до температуры 350-450°С, так как к спирали нагревателя подводится электропитание от стабилизированного источника 11. При попадании горючего газа на каталитически активное тело 4происходит частичное каталитическое сгорание этого газа на поверхности тела. При этом образуются положительные ионы, которые под действием электрического поля, создаваемого источником постоянного напряжения 8, движутся к электроду 6, на котором происходит их нейтрализация за счет соединения с электронами, поступающими от источника постоянного напряжения. Эти электроны создают электрический ток, который измеряется электрометрическим усилителем 9.

Экспериментально установлено, что выходной сигнал детектора пропорционален объемной концентрации горючего газа в анализируемом газовом потоке. Кроме того, установлено, что срок службы предлагаемого детектора многократно превышает срок службы детектора, принятого за прототип. При этом инерционность детектора не увеличивается с увеличением размеров каталитически активного тела, так как образование ионов в детекторе происходит только до тех пор, пока в потоке газа имеется газообразные горючие газы.

Преимуществами предлагаемого технического решения являются:

многократное увеличение, по сравнению с прототипом, срока службы детектора;

удобство ремонта и замены основных элементов детектора, а именно каталитически активного тела и нагревательной спирали.

Предлагаемый ионизационный термохимический детектор может быть реализован на базе стандартной электроизмерительной аппаратуры и небольшого числа специально изготовленных элементов.

Детектор может найти применение в газоанализаторах и газосигнализаторах, а также в газовых хроматографах.

Claims

Ионизационный термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру с днищем и крышкой, каталитически активное тело, нагревательную спираль, металлический электрод, размещенный на фиксированном расстоянии от каталитически активного тела и установленный на фторопластовом изоляторе, вмонтированном в стенку камеры, источник постоянного напряжения и электрометрический усилитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит металлический держатель каталитически активного тела, стабилизированный источник электропитания, подключенный к нагревательной спирали, и слюдяной цилиндрический изолятор, а держатель выполнен в виде отрезка металлической трубки, установлен на вертикальной оси камеры и прикреплен своим нижним концом к ее днищу, на свободном конце держателя размещено каталитически активное тело, с возможностью обеспечения электрического контакта с держателем, при этом слюдяной цилиндрический изолятор размещен на внешней поверхности держателя, а нагревательная спираль расположена вокруг него, кроме того, проводник положительного полюса источника постоянного напряжения подключен к держателю.