SU734826A1 - Oxygen flow meter - Google Patents

Oxygen flow meter Download PDF

Info

Publication number
SU734826A1
SU734826A1 SU772553525A SU2553525A SU734826A1 SU 734826 A1 SU734826 A1 SU 734826A1 SU 772553525 A SU772553525 A SU 772553525A SU 2553525 A SU2553525 A SU 2553525A SU 734826 A1 SU734826 A1 SU 734826A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
flow
oxygen
meter
electrodes
chambers
Prior art date
Application number
SU772553525A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Демьянович Гераимчук
Василий Козьмич Гришин
Михаил Наумович Левин
Петр Михайлович Таланчук
Юрий Евгеньевич Быстров
Original Assignee
Предприятие П/Я В-2572
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-2572 filed Critical Предприятие П/Я В-2572
Priority to SU772553525A priority Critical patent/SU734826A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU734826A1 publication Critical patent/SU734826A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

Изобретение относится к области приборостроения.The invention relates to the field of instrumentation.

Известны измерители потоков, состоящие из измерительной полости и чувствительного элемента масс-спектрометра [1].Known flow meters, consisting of a measuring cavity and a sensitive element of a mass spectrometer [1].

Однако данные измерители имеют сложную и громоздкую конструкцию, обладают невысокой чувствительностью измерения и требуют специального обслуживания. Они теряют работоспособность при наличии динамических перегрузок и вибраций.However, these meters have a complex and bulky design, have a low measurement sensitivity and require special maintenance. They lose working capacity in the presence of dynamic overloads and vibrations.

Наиболее близким, по технической сущ- Ю ности к изобретению является измеритель потоков кислорода, выполненный в виде двух камер — набегающего потока и окружающей среды, разделенных перегородкой с размещенными по обе стороны от нее электродами, и содержащий систему снятия сигнала [2].The closest, in technical essence to the invention, is an oxygen flow meter made in the form of two chambers - the incoming flow and the environment, separated by a partition with electrodes placed on both sides of it, and containing a signal pickup system [2].

Однако такое устройство отличается низкой надежностью при динамических перегрузках и вибрациях, сложной и громоздкой конструкцией, влиянием различных компо- 20 нент газовой смеси. На его работу оказывают влияние изменения температуры и активных компонент газа. Такие измерители имеют также невысокую чувствительность.However, such a device is characterized by low reliability under dynamic overloads and vibrations, a complex and bulky design, and the influence of various components of the gas mixture. His work is affected by changes in temperature and the active components of the gas. Such meters also have a low sensitivity.

Настройка, подготовка к работе сопряжены с определенными трудностями, так как в случае отсутствия потока необходимо правильно установить нулевой сигнал преобразователя, который даже в случае отсутствия 5 потока будет изменяться в зависимости от давления окружающей среды. Данное устройство не позволяет определить направление потока, так как его показания будут одинаково возрастать, не меняя знак при изменении направления потока.Setting up, preparing for work is fraught with certain difficulties, since in the absence of a flow it is necessary to correctly set the zero signal of the converter, which even in the absence of flow 5 will change depending on the ambient pressure. This device does not allow to determine the direction of the flow, since its readings will increase equally, without changing sign when the direction of flow changes.

Целью изобретения является повышение надежности, точности измерений, упрощение конструкции и уменьшение размеров устройства.The aim of the invention is to increase the reliability, accuracy of measurements, simplifying the design and reducing the size of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве стенки камер и перегородка измерителя потоков кислорода выполнены монолитно из твердого электролита, а на наружной поверхности камер установлен нагреватель.This goal is achieved by the fact that in the proposed device, the walls of the chambers and the partition of the oxygen flow meter are made integrally from solid electrolyte, and a heater is installed on the outer surface of the chambers.

На чертеже показан прёдлагаемый измеритель.The drawing shows the proposed meter.

Измеритель состоит из измерительной полости 1, выполненной в виде двух камер, набегающего потока 2 и окружающей среды 3, соединенных между собой перегород734826The meter consists of a measuring cavity 1, made in the form of two chambers, the incoming flow 2 and the environment 3, interconnected by a partition 734826

кой 4, выполненной из твердого электролита, например, из двуокиси циркония, стабилизированной окисью кальция. На обеих сторонах перегородок 4 нанесены пористые электроды 5 и 6, например, из платины, соединенные с системой снятия сигнала (на чертеже не показана). Измерительная полость 1 установлена в корпусе 7 с державкой 8, через которую производится вывод токоподводов к электродам 5 и 6 и к нагревателю 9, установленному между корпусом 7 и наружной поверхностью измерительной полости 1.4 made of a solid electrolyte, for example, of zirconia stabilized with calcium oxide. On both sides of the partitions 4, porous electrodes 5 and 6 are applied, for example, of platinum, connected to a signal pickup system (not shown in the drawing). The measuring cavity 1 is installed in the housing 7 with a holder 8, through which the output leads to the electrodes 5 and 6 and to the heater 9, installed between the housing 7 and the outer surface of the measuring cavity 1.

Работа измерителя заключается в следующем.The operation of the meter is as follows.

При отсутствии потока кислорода на входе измерительности полости, химический потенциал (или парциальное давление) кислорода у поверхности электрода 5 будет равным химическому потенциалу (парциальному давлению) кислорода у поверхности электрода 6<и ЭДС между электродами 5 и 6 будет равна 'нулю, согласно закону НернстаIn the absence of oxygen flow at the entrance to the cavity measurement, the chemical potential (or partial pressure) of oxygen at the surface of electrode 5 will be equal to the chemical potential (partial pressure) of oxygen at the surface of electrode 6 <and the EMF between electrodes 5 and 6 will be 'zero, according to the Nernst law

II jII j

4F4F

где МQ2, PqiH Мог. Рог— химический потенциал и парциальное давление кислорода на электродах 6 и 5 соответственно.where MQ2, PqiH Mog. Horn — chemical potential and partial pressure of oxygen at electrodes 6 and 5, respectively.

А так, как в случае стационарных условий, когда поток кислорода отсутствует Μ ϋ η ζ = М02 ИЛИ Ρθ2= Ро'ь ТО Е = 0.And so, as in the case of stationary conditions, when there is no oxygen flow Μ ϋ η ζ = М 0 2 OR Ρθ2 = Ро'ь ТО Е = 0.

Таким образом, видим, что при изменении параметров невозмущенной среды, т. е. когда отсутствуют потоки кислорода, выходной сигнал измерителя равен нулю и не зависит от изменения параметров среды (температуры, давления, дополнительных компонент газовой смеси).'Thus, we see that when the parameters of the unperturbed medium change, i.e., when there are no oxygen flows, the meter output signal is zero and does not depend on the change in the medium parameters (temperature, pressure, additional components of the gas mixture). '

Когда вход измерительной полости, например, камеры 2 набегающего потока, взаимодействует с потоком кислорода, тогда Молили Ротбудет значительно выше М или Роа и согласно закону Нерста на электродах преобразователя возникает ЭДС, равная разности химических потенциалов . р _ Маа-Мм. _ Ь ~ 4F 4F Рок’ а так как Л402 и Роζ определяются потоком кислорода, падающим в измерительную полость, то можно записать, что р_ RT 9 Moi где М o'j, — поток кислорода, попадающий в камеру 2 набегающего потока; Μ о'г — в камеру 3 окружающей среды.When the input of the measuring cavity, for example, the free-flow chamber 2, interacts with the oxygen flow, then Molily Rothbet will be much higher than M or Roa and, according to Nerst’s law, an EMF equal to the difference of chemical potentials appears on the electrodes of the converter. p _ Maa-Mm. _ B ~ 4F 4F Rok 'and since Л4 02 and Р оζ are determined by the flow of oxygen falling into the measuring cavity, it can be written that p_ RT 9 Moi where М o'j is the flow of oxygen entering the free flow chamber 2; Μ o'g - into chamber 3 of the environment.

В случае, когда Μ ό а >М о г, ЭДС на электродах измерителя будет иметь противоположный знак, что говорит о Изменении направления потока кислорода. Таким образом, знак ЭДС измерителя указывает на направление потока.In the case when Μ ό а> М о г, the EMF on the electrodes of the meter will have the opposite sign, which indicates a change in the direction of the oxygen flow. Thus, the sign of the EMF of the meter indicates the direction of flow.

Выполнение измерителя в виде измерительной полости из двух камер, соединенных перегородкой из твердого электролита, позволяет значительно упростить конструкцию и уменьшить размеры. Размеры изме$ рителя составляют 3—4 мм в диаметре и менее, это позволяет изготавливать измерители потоков для исследования распределения потоков в различных вакуумных системах и аппаратах, которые на вносят возмущение в измеряемый поток. Чем меньше раз10 меры такого измерителя, тем меньше возмущения претерпевает измерительный поток и тем выше точность. С помощью данных измерителей можно сравнительно просто исследовать распределение потоков через различные сечения, отверстия. Измеритель, благодаря компактной конструкции, малым габаритам, простоте работы и невозмущенности измеряемого потока с высокой точностью производит измерение потоков и их направления при исследовании верхней атмосферы 2б и космического пространства. Данные измерители обладают высокой надежностью, так как в них отсутствуют такие элементы, как натянутые катоды, сетки, которые быстро выходят из строя в результате вибрации и 2J динамических перегрузок, которые всегда присущи при проведении измерений с подвижных объектов.The implementation of the meter in the form of a measuring cavity of two chambers connected by a partition from a solid electrolyte, can significantly simplify the design and reduce size. Dimensions measurable $ erator are 3-4 mm in diameter or less, it is possible to produce a flow meter for the study of flow distribution in a variety of vacuum systems and devices, which contribute to the disturbance in the measured flow. The smaller the size of such a meter, the less disturbance the measuring flow undergoes and the higher the accuracy. Using these meters, it is relatively easy to investigate the distribution of flows through various sections, openings. Due to its compact design, small dimensions, ease of operation and non-disturbance of the measured flow, the meter measures the flows and their directions with high accuracy when studying the upper atmosphere 2b and outer space. These meters are highly reliable because they lack elements such as stretched cathodes, grids that quickly fail due to vibration and 2J dynamic overloads, which are always inherent when measuring from moving objects.

Предлагаемое устройство целесообразно использовать при исследовании распределения потоков кислорода в вакуумных систе3Q мах, а также для измерения потоков при исследовании верхней атмосферы и космического пространства.The proposed device is advisable to use when studying the distribution of oxygen fluxes in a 3Q max vacuum system, as well as for measuring flows in the study of the upper atmosphere and outer space.

Claims (2)

Изобретение относитс  к области приборостроени . Известны измерители потоков, состо щие из измерительной полости и чувствительного элемента масс-спектрометра 1. Однако данные измерители имеют сложную и громоздкую конструкцию, обладают невысокой чувствительностью измерени  и требуют специального обслуживани . Они тер ют работоспособность при наличии динамических перегрузок и вибраций. Наиболее близким, по технической сущности к изобретению  вл етс  измеритель по токов кислорода, выполненный в виде ,двух камер - наЬегающего потока и окружающей среды, разделенных перегородкой с размещенйыми по обе стороны от нее электродами , и содержащий систему сн ти  сигнала 2. Однако такое устройртво отличаетс  низкой надежностью при динамических перегрузках и вибраци х, сложной и громоздкой конструкцией, вли нием различных компонент газовой смеси. На его работу оказывают вли ние изменени  температуры и активных компонент газа. Такие измерители имеют также невысокую чувствительность. Настройка, подготовка к работе сопр жены с определенными трудност ми, так как в случае отсутстви  потока необходимо правильно установить нулевой сигнал преобразовател , который даже в случае отсутстви  потока будет измен тьс  в зависимости от давлени  окружающей среды. Данное устройство не позвол ет определить направление потока, так как его показани  будут одинаково возрастать, не мен   знак при изменении направлени  потока. Целью изобретени   вл етс  повыщение надежности, точности измерений, упрощение конструкции и уменьшение размеров устройства . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве стенки камер и перегородка измерител  потоков кислорода выполнены монолитно из твердого электролита , а на наружной поверхности камер установлен нагреватель. На чертеже показан предлагаемый измеритель . Из меритель состоит из измерительной полости I, выполненной в виде двух камер, набегающего потока 2 и окружающей среды 3, соединенных между собой перегородкой 4, выполненной из твердого электролита , например, из двуокиси циркони , стабилизированной окисью кальци . На обеих сторонах перегородок 4 нанесены пористые электроды 5 и 6, например, из платины, соединенные с системой сн ти  сигнала (на чертеже не показана). Измерительна  полость 1 установлена в корпусе 7 с державкой 8, через которую производитс  вывод токоподводов к электродам 5 и 6 и к нагревателю 9, установленному между корпусом 7 и наружной поверхностью измерительной полости 1. Работа измерител  заключаетс  в следующем . При отсутствии потока кислорода на входе измернтельности полости, химический потенциал (или парциальное давление) кислорода у поверхности электрода 5 будет равным химическому потенциалу (парциальному давлению) кислорода у поверхности электрода 6-и ЭДС между электродами 5 и 6 будетравна нулю, согласно закону Нернста р Mob-Niit RT . - 4F - 4F где Л1о2, /ог и ог. Рог- химический потенциал и парциальное давление кислорода на электродах 6 и 5 соответственно. А так, как в случае стационарных условий , когда поток кислорода отсутствует МД Мог или Роа ог, то Е 0. Таким образом, видим, что при изменении параметров невозмущенной среды, т. е. когда отсутствуют кислорода, выходной сигнал измерител  равен нулю и не зависит от изменени  параметров среды (температуры , давлени , дополнительных компонент газовой смеси). Когда вход измерительной полости, например , камеры 2 набегаюц(его потока, взаимодействует с потоком кислорода, тогда Мог или -Ротбудет значительно выше М или POJ. и согласно закону Нерста на электродах преобразовател  возникает ЭДС, рав на  разности химических потенциалов , p Mou-Moi рЛ --4F 4F Ро. а так как PQZопредел ютс  потоком кислорода, падающим в измерительную полость , то можно записать, что р RT р м52 / --ф-р М где ,- поток кислорода, попадающий в камеру 2 набегающего потока; камеру 3 окружающей среды. В случае, когда Мог Woz.,ЭДС на электродах из:мерител  будет иметь противоположный знак, что говорит о изменении направлени  потока кислорода. Таким образом , знак ЭДС измерител  указывает на направление потока. Выполнение измерител  в виде измерительной полости из двух камер, соединенных перегородкой из твердого электролита, позвол ет значительно упростить конструкцию и уменьщить размеры. Размеры измерител  составл ют 3-4 мм в диаметре и менее, это позвол ет изготавливать измерители потоков дл  исследовани  распределени  потоков в различных вакуумных системах и аппаратах, которые на внос т юзмущение в измер емый поток. Чем меньще размеры такого измерител , тем меньще возмущени  претерпевает измерительный поток и тем выще точность. С помощью данных измерителей можно сравнительно просто исследовать распределение потоков через различные сечени , отверсти . Измеритель, благодар  компактной конструкции, малым габаритам , простоте работы и иевозмущенности измер емого потока с высокой точностью производит измерение потоков и их направлени  при исследовании верхней атмосферы и космического пространства. Данные измерители обладают высокой надежностью, так как в них отсутствуют такие элементы, как нат нутые катоды, сетки, которые быстро выход т из стро  в результате вибрации и динамических перегрузок, которые всегда присущи при проведении измерений с подвижных объектов. Предлагаемое устройство целесообразно использовать при исследовании распределени  потоков кислорода в вакуумных системах , а также дл  измерени  потоков при исследовании верхней атмосферы и космического пространства. Формула изобретени  Измеритель потоков кислорода, выполнен ный в виде дбух камер - набегающего по- . тока и окружающей среды, разделенных перегородкой с размещенными по обе стороны , от нее электродами, и содержащий систему сн ти  сигнала, отличающийс  тем, что с целью повыщени  надежности, точности измерений , упрощени  конструкции и умень- . шени  размеров, стенки камер и перегородка выполнены монолитно из твердого электролита , а на наружной поверхности камер установлен нагреватель. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Применение масс-спектрометрической методики дл  определени  нарицательных плотностей и температур компонент верхней атмосферы. Соков Н. А. и др. Труды ЦАО, вып. 61, М., 1965, с. 28-43. The invention relates to the field of instrumentation. Flow meters are known that consist of a measuring cavity and a sensitive element of a mass spectrometer 1. However, these meters have a complex and cumbersome design, have a low measurement sensitivity and require special maintenance. They lose their performance in the presence of dynamic overloads and vibrations. The closest to the technical essence of the invention is an oxygen flow meter, made in the form of two chambers - a driving stream and the environment, separated by a partition with electrodes located on both sides of it, and containing a signal removal system 2. However it is distinguished by low reliability under dynamic overloads and vibrations, a complex and cumbersome design, and the influence of various components of the gas mixture. Its operation is affected by changes in temperature and active gas components. Such meters also have a low sensitivity. Setup, preparation for operation is fraught with certain difficulties, since in the case of no flow, it is necessary to correctly set the zero signal of the converter, which even in the absence of flow will vary depending on the ambient pressure. This device does not allow to determine the direction of flow, since its readings will increase equally, not changing sign when changing the direction of flow. The aim of the invention is to increase reliability, measurement accuracy, simplify the design and reduce the size of the device. The goal is achieved by the fact that in the proposed device the walls of the chambers and the partition wall of the oxygen flow meter are made monolithically of solid electrolyte, and a heater is installed on the outer surface of the chambers. The drawing shows the proposed meter. The measurer consists of a measuring cavity I, made in the form of two chambers, an incident flow 2 and an environment 3, interconnected by a partition 4 made of a solid electrolyte, for example, of zirconium dioxide, stabilized by calcium oxide. Porous electrodes 5 and 6, for example, of platinum, connected to the signal removal system (not shown in the drawing) are deposited on both sides of the partitions 4. The measurement cavity 1 is installed in the housing 7 with a holder 8 through which current leads are delivered to the electrodes 5 and 6 and to the heater 9 installed between the housing 7 and the outer surface of the measurement cavity 1. The operation of the meter is as follows. In the absence of oxygen flow at the inlet of the measuring cavity, the chemical potential (or partial pressure) of oxygen at the surface of electrode 5 will be equal to the chemical potential (partial pressure) of oxygen at the surface of electrode 6 and the EMF between electrodes 5 and 6 will be equal to zero, according to the Nernst law p Mob -Niit RT. - 4F - 4F where L1O2, / og and og. Horn is the chemical potential and partial pressure of oxygen at electrodes 6 and 5, respectively. And so, as in the case of stationary conditions, when the MD of Mog or Roagard is absent, then E 0. Thus, we see that when the parameters of the unperturbed medium change, that is, when there is no oxygen, the meter output signal is zero and not depends on changes in the parameters of the medium (temperature, pressure, additional components of the gas mixture). When the input of the measuring cavity, for example, chamber 2, runs (its stream interacts with the oxygen flow, then Mog or Rotut will be much higher than M or POJ. And according to the Nerst law, an EMF arises on the transmitter electrodes, equal to the difference of chemical potentials, p Mou-Moi pL - 4F 4F Po. and since PQZ is determined by the flow of oxygen falling into the measurement cavity, it can be written that p RT p p m52 / --fr p where, is the flow of oxygen entering the incoming flow chamber 2; 3. Environment. In the case where Mog Woz., EMF on the electrodes from: I The symbol will have the opposite sign, which indicates a change in the direction of oxygen flow. Thus, the EMF mark of the meter indicates the direction of flow. The meter is made in the form of a measuring cavity from two chambers connected by a solid electrolyte septum, which significantly simplifies the design and reduces its size. The gauge dimensions are 3-4 mm in diameter and less, this allows the manufacture of flow meters for studying the flow distribution in various vacuum systems and apparatus, which s was applied to yuzmuschenie in the measured flow. The smaller the size of such a meter, the less disturbance the measuring flow undergoes and the higher the accuracy. Using these gauges, it is relatively easy to explore the distribution of flows through various sections, orifices. Due to its compact design, small dimensions, simplicity of operation and disturbance of the measured flow, the meter measures the flows and their directions with high accuracy when studying the upper atmosphere and outer space. These meters are highly reliable, since they lack elements such as tensioned cathodes, grids, which quickly deteriorate as a result of vibration and dynamic overloads, which are always inherent when measuring from moving objects. The proposed device is advisable to use when studying the distribution of oxygen flows in vacuum systems, as well as to measure the flow in the study of the upper atmosphere and space. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An oxygen flow meter, made in the form of a double chamber, an incidental one. current and the environment, separated by a partition with electrodes placed on both sides of it, and containing a signal removal system, characterized in that in order to increase reliability, measurement accuracy, simplify the design and reduce. The dimensions, walls of the chambers and the partition are made monolithically of solid electrolyte, and a heater is installed on the outer surface of the chambers. Sources of information taken into account in the examination 1. Application of mass spectrometric methods for determining the nominal densities and temperatures of the components of the upper atmosphere. Sokov N. A. and others. Proceedings of the Central Administrative District, vol. 61, M., 1965, p. 28-43. 2.Steckelmacher W. «The flow of rarefied gases in Vacuum SYstems and problems of standartization of measuring techniques ProcrSth Int. Vacuum Congr. «Kyoto 1974 Tokyo 1974, p. 117-125 (прототип ).2.Steckelmacher W. "ProcrSth Int. Vacuum Congr. “Kyoto 1974 Tokyo 1974, p. 117-125 (prototype).
SU772553525A 1977-12-08 1977-12-08 Oxygen flow meter SU734826A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772553525A SU734826A1 (en) 1977-12-08 1977-12-08 Oxygen flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772553525A SU734826A1 (en) 1977-12-08 1977-12-08 Oxygen flow meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU734826A1 true SU734826A1 (en) 1980-05-15

Family

ID=20737390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772553525A SU734826A1 (en) 1977-12-08 1977-12-08 Oxygen flow meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU734826A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5217588A (en) Method and apparatus for sensing NOx
EP0025625B1 (en) Gas analysis apparatus
US10274457B2 (en) Gas component concentration measurement device and method for gas component concentration measurement
GB2162940A (en) Infrared fluid analyzer
US4724707A (en) Measurement device for measuring of air pressure, particularly for recording air data in aircraft
JPS5892843A (en) Nondispersion type infrared analyzer for measurement of two components
SU734826A1 (en) Oxygen flow meter
GB2388912A (en) A method for monitoring the functionality of an electrochemical sensor for monitoring hydrogen concentration in a gas mixture
US4394240A (en) Combined sulfur oxide/oxygen measuring apparatus
US5134359A (en) Apparatus for measuring electrolytes including optical measurements
US3383515A (en) Dual beam null method and apparatus for determining the concentration of impurities in a sample
US3228246A (en) Pressure measuring device
SU904660A1 (en) Apparatus for synchronous determination of respiratory gases volume and concentration
SU828091A1 (en) Integrating measuring transducer
JPH03189539A (en) Instrument for measuring concentration of hydrogen
Liu et al. An Electrochemical Microseismometer Based on a New Electrolyte System to Improve the Low-Frequency Performances
SU1093910A1 (en) Photometer
SU800860A1 (en) Electrohemical gasanalyzer
SU578607A1 (en) Thermomagnetic gas analyser
SU714255A1 (en) Device for measuring the lifetime and coefficient of capture of molecules
SU1112278A2 (en) Device for determination of thrombocyte aggregation capability
SU634133A1 (en) Pressure variation rate measuring device
SU763770A1 (en) Atomic flux meter
SU879412A1 (en) Photocalorimetric gas analyzer
SU183167A1 (en) FRONT SAFETY DEVICE FOR DETERMINING METHANE CONCENTRATION IN MINING AIR