Устройство для анализа газов и паров

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ГАЗОВ И ПАРОВ, содержсццее корпус со штуцерами для подвода анализируемого газа и окислителя, источник питания, нагреватель с катализатором горения, включённый в цепь источника питания и по .мещенный в корпус, (пироэлектрический датчик, подключенный к усилителю тока , отлич-ающееся тем, что, с целью повышения чувтствительностй, в него введены термостат, в котором установлен пироэлектричес сий датчик, и дополнительный проволочный нагреватель , намотанный на пироэлектрический датчик и включенный в цепь источник питания параллельно нагревателю катализатора, причем источник питания; выполнен в виде источника стабилизит (Л рованного тока. Ю ОР

СООЭ С0ВЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„Л0„„. А

3 5ц G 01 N 25/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21) 348 584 1/23-25 (22) 25. 08. 82 (46)15.12.83. Вюй. Р 46 (72)Е.Б. Шмидель, С..И. Михалюта и Ю.К. Шибаев (71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (53) 543, 544(088.8) (56)1. Арутюнов Ю.И. и др. Низкотемпературный детектор для газовой хроматографии. — "Заводская лаборатория", 1972, Р 2, с. 160-161.

2. Гугля В.Г. и др. Применение пи-. роэффекта при газохроматографическом: анализе смесей по теплоте каталитической реакции. — "Заводская лаборатория", 1972 г, 9 2, с. 131-133 (прототип) ° (54) (57) YCTPOACTBO AHAJIH3A ГАЗ0В

И ПАРОВ, содержащее корпус со штуцера- ми для подвода анализируемого газа и окислителя, источник питания, нагреватель с катализатором горения, включенный в цепь источника питания и помещенный в корпус„ 1пироэлектрический датчик, подключенйый к усилителю тока, о т л и ч а ю щ е е с ÿ тем, что, с целью повышения чувтствительностй, в него введены термостат, в котором установлен пироэлектрический датчик, и дополнительный проволочный нагреватель, намотанный на пироэлектрический датчик и включенный в цепь источник питания параллельно нагревателю катализатора, причем источник питания Я выполнен в виде источника стабилизи-. рованного тока.

1061023

Изобретение относится к аналитической технике, конкретно к газоаналитическим приборам и может быть использовано для анализа горючих веществ в воздухе и в инертной среде.

Известен детектор для газовой хро- 5 матографии, содержащий нагревательный элемент с нанесенным на нем слоем катализатора горения анализируемого нещества, являющийся одним из плеч измерительного моста, подключенного )g к источнику питания. В основу работы детектора положено измерение теплоты горения анализируемого вещества на поверхности катализатора. Температура катализатора измеряется термометром сопротивления, являющимся одновременно нагревательным элементом (1).

Недостатком известного детектора является относительно низкая его чувствительность.

Наиболее бли ким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для анализа газов и паров, содержащее корпус со штуцерами для подвода анализируемого газа и окислителя, источник 25 питания, нагреватель с катализатором горения, включенный в цепь источника питания и помещенный в корпусе, пироэлектрический датчик, подключенный к усилителю тока. B известном устрой- 30 стве катализатор горения нанесен на поверхность пирозлектрического датчика Г23.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип является отно-. 35 сительно низкая его чувствительность.

Это обусловлено,тем, что коэффициент преобразования пироэлектрического, датчика зависит от температуры, причем кривая этой зависимости имеет 4g явно выраженный максимум, который различен для разных материалов. Так, например, для поликристаллического титаната бария максимальное значение коэффициента преобразования обеспечи- 41 вается при температуре 90 С. Оптимальное же значение температуры каталитической реакции различно для разных веществ.

Кроме того, известные пироэлектрические материалы могут существенно изменять свои свойства под воздействием анализируемых веществ и продуктов их сгорания.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства.

Укаэанная цель обеспечивается тем, что н устройство для анализа газов и паров, содержащее корпус со штуцерами для подвода анализируемого газа и окислителя, источник питания, 60 нагреватель с катализатором горения, включенный в цепь источника питания и помещенный в корпус, пироэлектрический датчик, подключенный к усили-, телю тока введены термостат, в котором установлен пироэлектрический датчик, и дополнительный пронолочный нагреватель, намотанный на пироэлектрический датчик и включенный в цепь источника питания параллельно нагревателю катализатора, причем источник питания ныполнен в виде источника стабилизированного тока.

Благодаря тому, что пироэлектрический датчик поддерживается при оптимальной температуре, отвечающей максимальному значению коэффициента преобразования, и не контактирует с анализируемым, веществом и продуктами его сгорания, обеспечивается повышение чувствительности предлагаемого устройства.

На чертеже схематически изображена конструкция предлагаемого устройства.

На чертеже изображен источник стабилизированного тока 1, нагрузкой которого являются параллельно включенные проволочные нагреватели 2 и 3.

На нагреватель 2 нанесен катализатор горения 4.Нагреватель 3 намотан на пироэлектрический датчик.5 с двумя электордами 6 и 7. Электрод 6 зазем1 лен, а электрод 7 подключен к усилителю сигнала 8, выход усилителя подключен к индикатору 9. Пироэлектрический датчик 5 с проволочным нагревателем

3 размещен в термостате. 10. Нагреватель 2 с катализатором 4 размещены в корпусе 11 со штуцерами для входа анализируемого газа 12, реагентного газа 13 и выхода газа 14.

Работу устройстна в динамике можно описать следующим образом.

Анализируемый газ подают в штуцер

12, а реагентный — в штуцер 13 (если в анализируемом газе имеется окислитель, например воздух, то штуцер для входа реагентного газа заглушают ).

При отсутствии определяемого компонента устанавливают величину тока через нагреватель 2, соответствующий температуре каталитического горения определяемого компонента. В термостате 10 устананливают температуру, соответствующую максимальному значению пирокоэффициента (коэффициенту преобразования выбранного пироэлектрического датчика). После прогрева пироэлектрического датчика, т.е. установления постоянной температуры,величина выходного сигнала равна нулю и соответствует показанию индикатора 9.

Если в анализируемом газе появится определяемый горючий компонент, то за счет его горения на поверхности катализатора изменится сопротивление нагревателя 2, что в свою очередь вызывает перераспределение токов н нагревателях 2 и 3. Изменение тока в нагревателе 3 вызывает дополнительный нагрев пироэлектрика или изменение его температуры, так как пироэлектри1061023

Составитель Э. Скорняков

Техред И.Иетелева Корректор В. Бутяга

Редактор Л. Авраменко

Заказ 10030/45

Тираж 873 Подл и си о е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушекая наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ческий датчйк 8 образует сигнал, пропорциональный скорости изменения температуры, то íà его электроде 7 появится заряд, пропорциональный скорости изменения температуры. Этот сиг нал с помощью усилителя 8 регистри- 5 руется индикатором 9.

Описанное устройство было изготовлено в макете и испытано. В качестве нагревателя с катализатором использовался серийно выпускаемый заводом

"Хроматограф" элемент Скочинского. В качестве стабилизированного источника тока был использован автомобильный аккумулятор. Пироэлектрический датчик. из титана бария термостатировался 5 с помощью термостата У-10 при температуре 90аС. Сигнал пироэлектрическо-. го датчика усиливается с помощью из.— мерителя малых токов ИМТ-05 и записывался на самописке КСП4. Проводил ся анализ окиси углерода в воздухе.

Пороговое значение увствительности было не хуже 4,7 10 об.В.

Необходимо отМетить, что в предлагаемом устройстве можно анализировать примеси окислителя в инертном rase, например азоте. В этом случае в штуцер для подачи :окислителя подают горючий компонент, например водород.

Чувствительность устройства останется прежней, так как сигнал снова будет формироватьвя за счет горения на катализаторе.

Описанное устройство найдет широкое применение для селективного анализа горючих компонентов в воздухе и инертных газах, а также для широкого применения для санитарного контроля загазованности воздуха токсичными горючими компонентами, что является важнейшей частью комплексной проблемы охраны окружающей среды.