SU1404919A1

SU1404919A1 - Electrochemical oxygen sensor

Info

Publication number: SU1404919A1
Application number: SU874171590A
Authority: SU
Inventors: Михаил Рувимович Бураков; Александр Николаевич Волков; Мстислав Алексеевич Борисполец; Рагунат Хамашакирович Сурматов
Original assignee: Уральский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института "Цветметавтоматика"
Priority date: 1987-01-04
Filing date: 1987-01-04
Publication date: 1988-06-23

Abstract

Изобретение относитс к аналитическому приборостроению и может быть использовано в анализаторах кислородсодер- жани расплавленных металлов. Цель изобретени - увеличение количества теплосмен выдерживаемых датчиком без восстановлени защитного элемента. Электрохимический датчик содержит пробирку из твердого электролита, эталонный электрод с токосъемником , защитный металлический чехол, вл ющийс наружным токосъемником, и защитный элемент. Защитный элемент выполнен в виде пробки из материала следующего состава, мае. %: инертный наполнитель 8- 20; полифосфатна св зка 6-10; порощок анализируемого металла - остальное. 1 ил.The invention relates to analytical instrumentation and can be used in oxygen analyzers for molten metals. The purpose of the invention is to increase the number of heat shifts maintained by the sensor without restoring the security element. The electrochemical sensor contains a solid electrolyte tube, a reference electrode with a current collector, a protective metal case that is an external current collector, and a protective element. The protective element is designed as a cork made of a material of the following composition, May. %: inert filler 8-20; polyphosphate bond 6-10; the powder of the analyzed metal - the rest. 1 il.

Description

соwith

Изобретение относитс к аналитическому приборостроению и может быть использовано в анализаторах кислородсодержани расплавленных металлов, основанных на использовании твердоэлектролитных датчиков. Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей и увеличение срока службы датчика без восстановлени защитного элемента.The invention relates to analytical instrumentation and can be used in the analyzers of the oxygen content of molten metals, based on the use of solid electrolyte sensors. The aim of the invention is to enhance the functionality and increase the service life of the sensor without restoring the security element.

На чертеже изображен схематично электрохимических датчик кислорода.The drawing shows schematically an electrochemical oxygen sensor.

Датчик содержит пробирку I из твердого электролита (ZrOa, стабилизированный 2Оз) эталонный электрод 2 с токосъемником 3, защитный металлический чехол 4, вл ющийс наружным токосъемником. Рабочим электродом в этом случае вл етс расплав металла 5. Токосъемники 3 и 4 соединены с вольтметром 6. Защитный элемент 7 формируетс в виде пробки в полости защитного чехла, перекрыва рабочую поверхность пробирки 1. Он изготовлен из смеси инертного керамического наполнител , полифосфатной св зки и порощка анализируемого металла при следующем соотношении компонентов , мае. %:The sensor contains a solid electrolyte tube I (ZrOa, stabilized 2Oz) reference electrode 2 with a current collector 3, a protective metal case 4, which is an external current collector. The working electrode in this case is the metal melt 5. The current collectors 3 and 4 are connected to a voltmeter 6. The protective element 7 is formed as a plug in the cavity of the protective cover, covering the working surface of the tube 1. It is made of a mixture of inert ceramic filler, polyphosphate bond and powder of the analyzed metal in the following ratio of components, May. %:

Наполнитель8-20Filler8-20

Св зка6-10Link6-10

Анализируемый металл Остальное Электрохимический датчик кислорода работает следующим образом.The analyzed metal Rest Electrochemical oxygen sensor works as follows.

Перед погружением датчика в расплавленный металл, например медь, его предварительно прогревают над расплавом, после чего погружают в расплав. При этом пробирка 1 плавно прогреваетс до температуры расплава, не име с ним непосредственного контакта. Медный порошок, вход щий в состав защитного элемента 7, прогрева сь в расплаве, начинает плавитьс от поверхности , контактирующей с анализируемым расплавом, к поверхности пробирки 1. Такое постепенное плавление обеспечивает плавный прогрев пробирки 1 и исключает опасность ее разрушени от термоудара. Расплавленна медь в порах керамическогоBefore immersing the sensor in a molten metal, such as copper, it is preheated over the melt, and then immersed in the melt. At the same time, the test tube 1 is gently heated to the temperature of the melt, not having direct contact with it. Copper powder, which is part of the protective element 7, is heated in the melt and begins to melt from the surface in contact with the analyzed melt to the surface of the tube 1. Such gradual melting ensures a smooth heating of the tube 1 and eliminates the danger of its destruction from thermal shock. Molten copper in the pores of the ceramic

00

каркаса защитного элемента 7 быстро обмениваетс с анализируемым металлом, поэтому уже через 10-15 с показани вольтметра устанавливаютс на уровне, соответствующем кислородсодержанию расплава.the frame of the protective element 7 is quickly exchanged with the metal to be analyzed, therefore, already after 10-15 seconds the readings of the voltmeter are set at the level corresponding to the oxygen content of the melt.

По измеренной разности потенциалов в соответствии с уравнением Нернста рассчитывают активность растворенного кислорода .From the measured potential difference in accordance with the Nernst equation, dissolved oxygen activity is calculated.

Повыщение содержани наполнител Enhance filler content

Q без увеличени количества св зки дает непрочную металлокерамическую массу (пробка рассыпаетс до погружени ), а увеличение содержани наполнител или св зки выше предлагаемых пределов дает «глухую пробку с малой пористостью. Введение в мас5 су компонентов в предлагаемых пределах приводит к получению датчика многоразового действи , выдерживающего 10-15 погружений , при несущественном дл дискретных измерений (до 15 с) увеличении времени готовности к работе. При этом датчик выходит из стро из-за нарушени целостности твердоэлектролитной пробирки («закорачивание сигнала) без разрушени защитного элемента.Q without increasing the amount of binder gives an unstable cermet mass (the cork is scattered before immersion), and an increase in the content of filler or binder above the proposed limits gives a "blind plug with low porosity. The introduction of components within the proposed limits to the mas5c results in a reusable sensor that can withstand 10-15 dives, with an increase in the availability time for work that is not essential for discrete measurements (up to 15 s). In this case, the sensor fails due to the integrity of the solid electrolyte tube ("shorting the signal) without destroying the protective element.

Claims

5 Formula of Invention

Electrochemical oxygen sensor; containing a solid electrolyte tube, a reference electrode, a protective metal case and a protective element made in the form of a stopper made from a mixture of an inert ceramic polyphosphate binder filler and powder of the analyzed metal, in order to expand its functionality and increase service life of the sensor without restoring the protective element, the components of the mixture are taken in the following proportions, May. %: Inert filler8-20

Polyphosphate Binding 6-10 Q Powder

analyzed metal the rest