Термохимический датчик

 

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, выполненный в виде камеры с входом и выходом для газа; в которой установлены рабочий и сравнительный термохимические чувствительные элементы и заслонка с приводом изменения ее положения , отличающийся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности рабочего термохимического элемента, привод заслонки снабжен устройством температурной коррекции, выполненным в виде биметаллической прузкины, соединенной концом с заслонкой, а другим с корпусом камеры. М) к 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WR% Ю

РЕСПУБЛИК

09) 01),щ) а 01 11 27/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СВИДВТЕЛЬСТВМ

ГОС ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3457691/24-25 (22) 24.06.82 (46) 23.12.84. Бюл. В 47 (72) Ю.Д.Куюков (71) Харьковский филиал Особого конструкторского и технологического бюро

"Союзтехморнефтегаз" (53) 543, 274 (088, 8) (56) 1. Щербань А.Н. и Фурман Н.И.

Методы и средства контроля рудничного газа, Киев. "Наукова думка", 1965, с.364-391.

2. Авторское свидетельство СССР

1) 454469, кл. G 01 й:27/16, 1971. (прототип). (54) (57) ТЕРМОХИМИЧЕСКИИ ДАТЧИК, выполненный в виде камеры с входом и выходом для газа; в которой установлены рабочий и сравнительный термохимические чувствительные элементы и заслонка с приводом изменения ее положения, отличающийся тем, что, с целью умсньшения температурной погрешности рабочего термохимического элемента, привод заслонки снабжен устройством температурной коррекции, выполненным в виде биметаллической пружины, соединенной одним концом с заслонкой, а другимс корпусом камеры.

1 1130788 2

Изобретение относится к измерению довзрывиых концентраций горючих газов и паров, B частноститермохимическому анализу газов и паров и может найти применение для контроля воздуха производственных помещений в автоматических системах вэрывопредупреждения на предприятиях химической промышленности, стационарных и плавучих морских буровых установках tO и т.н. взрывоопасных объектах.

Известен термохимический сигнализатор, предназначенный для автоматической сигнализации о появлении в воздухе производственных помещений 15 довэрывоопасных концентраций горючих газов и паров и их смесей, состоящий из блока питания и сигнализации и термохимических датчиков с принудительной подачей анализируемой смеси. Термохимический датчик выполнен в виде камеры с входом и выходом для газов, в котором в погранич Ном слое направленного потока установлены рабочий (РЧЭ) и сравнительный (СЧЭ} термохимические чувствительные элементы, включенные в четырехплечий измерительный мост, Одна диагонапь моста подключена к источнику питания постоянным стабилизированным током.

С измерительной диагонали моста снимается Выходной сигнал 0 gb)x = f (С) ) где С вЂ” концентрация горячего газа. или пара (1), Недостаток термохимического датчика с принудительной подачей анализируемой смеси заключается в том, что он имеет значительную температурную погрешность 3 0 чувствительного элемента.

Рабочие условия (РУ) характеризуются крайними значениями рабочих температур: низкой температурой (РУ-):, высокой температурой (РУ+) и нормальной температурой (НУ) . В

НУ характеристики 0 8„, = f(C) образуют"веер", ограниченный верхней границей (ВГ))и нижней границей(НГ) ) с углом между ВГ и НГ и углом Р на:

"клона НГ к оси абсцисс. "Веер"

0 =* f(C) в НУ обусловлен раэброSb1X сом чувствительности h 0 РЧЭ, При изменении температуры от НУ до РУи" РУ+ изменяются углы М и Р характеристик 0 „,„. У(С). Физический смысл температурной погрешности

S U РЧЭ заключается в том, что при одной и той же концентрации выходной сигнал датчика с раэнымн РЧЭ в зависимости от. температуры имеет разные значения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является термохимический датчик, выполненный в виде камер с входом и выходом для газа, в корпусе которой установлены рабочий и сравнительный термохимические чувствительные элементы и заслонка с приводом изменения своего положения.

Изменяющая свое положение заслонка регулирует чувствительность элемента. Предположим, заслонка установлена так, что ее влияние на чувствительность элемента ничтожно мало. В НУ характеристики U b,„= f(C) имеют разброс чувствительности д0

2о РЧЭ. Для того, чтобы уменьшить этот разброс, установим заслонку в положение подъема чувствительности элемента (2)

Возможно с помощью заслонки уве25 личить чувствительность элемента до такой величины, что характеристики совместятся, Таким образом, ячейка позволяет уменьшить разброс чувствительности 6 0 РЧЭ, но температурная погрешность SU РЧЭ при этом не уменьшается. Кроме того, недостаток этой термохимической ячейки состоит в том, что четырехплечий измерительный мост, в состав которого входит рабочий чувствительный элемент термохимической ячейки, плохо термостабилиэирован, вследствие чего имеет дополнительную температурную погрешность за счет ухода начального

4О небаланса измерительного моста.

Одним иэ важных факторов оценки аварийной ситуации на взрывоопасных объектах является определение концентрации горючего газа или пара

45 в во духе производственного объекта. Если датчик сигналиэатора будет иметь небольшую температурную погрешность, то сигнализатор в рабочих условиях будет с большей точностью информировать о достижении сигнального значения концентрации, что повышает достоверность оценки степени взрывоопасности среды производственного объекта.

Причиной большой температурной погрешности чувствительного элемента ячейки является то обстоятельство, что заслонка в ячейке уменьшает

3 1130788 . 4 разброс чувствительности элемента, ченный с сравнительным элементом но не уменьшает в РУ изменения по- в четырехплечий измерительный мо ст, ложения характеристики О ых= f(C}. преобразует концентрацию горючеЦель изобретения — уменьшение тем- го компонента в электрический сигпературной погрешности рабочего тер- 5 нал Ue, пропорциональный концентмохимического чувствительного эле- рации горючего компонента. Угол К мента путем регулирования потоков заслонки (фиг.l), установлен таким внутри камеры в зоне чувствительных образом, что влияние заслонки на элементов. U „пренебрежительно мало. ЗаПоставленная цель достигается fp фйксирован размер В=Вы (В,ш — вытем, что в термохимическом датчике, сота настроечного шаблона), соответ. выполненном в виде камеры с входом ствующий температуре НУ, например, и выходом для газа, в которой уста- с помощью настроечного шаблона увелона, увеновлены рабочий и сравнительный тер- личивают угол ц заслонки до вемохимические чувствительные элементы g5 личины при которой U

У щ,„пр,и задани .заслонка с приводом изменения ее ной концентрации будет равно необположения, привод заслонки снабжен ходимому сигнапу. Устанавливают биустройством температурной коррекции, металлическую пружину 9 и крепят выполненным в виде биметаллической ее винтом 10 к дну камеры 11 ° пружины, соединенной одним концом с gp При температуре НУ биметаллическая заслонкой, а другим — с корпусом пружина 9 изгибается, ее свободный камеры. конец поднимается вверх и размер В

На фиг. 1 показан термохимический . пружины в НУ будет больше размера датчик, продольный разрез; на фиг.2 — B>. Заслонка 5 под воздействием пруразрез А-А на фиг.l; на фиг.3 — вид 25 жйны 6 поворачивается против часоБ на фиг.l. вои стрелки, увеличивая угол /3

Термохимический датчик содержит (фиг.l). В зоне чувствительного и рабочий 1 и сравнительный 2 термохи- сравнительного элементов увелччивамические чувствительные элементы, ется скорость измеряемой горючей закрепленные в основании 3. РЧЭ и СЧЭ Зо смеси. Количество смеси, поступаюустановлены в камере 4 с входом и щей к рабочему элементу увеличиваЭ выходом для газа. Заслонка 5 снабже- ется и Us»z возрастает. Точной подр на приводом изменения своего положе- стройки добиваются установкой asния, в который входит пружина 6, мера Г.(фиг.1), перемещая пружину 9 подсоединенная к установленному на

35 относительно винта 10 по регугироА неподвижной опоре.7 с шарниром не- вочному пазу пружины, после чего равноплечему рычагу 8. Привод за- j пружина 9 фиксируется неподвижным слонки 5 снабжен устройством темпе- винтом 10, ратурной коррекции, выполненным в Если температура изменяется до виде биметаллической пружины 9, РУ+, биметаплическая пружина нагресоединенной одним концом через рычаг вается до этой температуры и ее .

8 с заслонкой 5, а другим с корпу- свободный конец поднимается вверх. сом камеры, Биметаллическая пружина Размер В увеличивается, и заслонка

9 имеет регулировочный паз йод поворачивается против часовой стрелвинт 10, Заслонка 5 и рычаг

45 ки увеличивая угол Ч (фиг 1) U

/ () Shag

8 установлены под углом К . Угол : возрастает. между заслонкой и дном 11 камеры со- Если температура изменяется до ставляет угол P . .Между концом рычаг. РУ-, биметаллическая пружина охлажга 8 и дном I1 камеры расстояние пается до этой температуры и ее своравно В, а между концом биметалличес-. О бодный конец опускается. вниз 50

У кой пружины и шарниром опоры 7 уменьшая размер В. Заслонка 5 повора- .

:расстояние равно r, чивается по часовой стрелке уменьЭ

Термохимический датчик работает шая угол Р до величины, при которой следующим образом

Ф ,ее положенйе не влияет на 0

Вых

Через камеру 4 прокачивается, 55 . Таким образом, заслонка выполненизмеряемая горючая смесь, например, ная с возможностью изменения своего заданной концентрации при темпера- положения в .зависимости от температуре НУ. Рабочий элемент 1, вклю- туры, уменьшает температурную погрешФиг. 2

Вид Е

Составитель В.Екаев

Техред А.Вабинец Корректор М.Демчик

Редактор Е,Лушникова

Заказ 9602/31 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП ".Патент", г.ужгород ул.Проектная,4

Э 1130788 6 ность рабочего чувствительного зле- ет вероятность принятия ложных pemeмента. ний, связаннйх с. включением аварийИзобретение повышает надежность ных систем и остановкой технологичесcHcToNM взрывопредупреждения и снижа- кого процесса.