Электрохимический датчик состава печной атмосферы

 

Изобретение относится к химико-термической обработке изделий и может быть использовано для измерения углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред. Цель изобретения - повышение качества изделий, подвергаемых термообработке. Датчик содержит ячейку с ионной проводимостью, закрепленную в держателе, аксиально расположенном в стакане из жаропрочного материала, в днище которого выполнено отверстие. Датчик отличается тем, что в стакане установлены аксиально относительно его и друг друга две втулки. Внешняя втулка со средним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана, высотой 5-10 внешнего диаметра держателя и толщиной 0,040-0,060 внутреннего диаметра стакана установлена в кольцевой канавке, которая выполнена на внутренней поверхности днища стакана. Отверстие в днище стакана выполнено между внешней поверхностью этой втулки и внутренней поверхностью стакана. Внутренняя втулка с внешним диаметром 0,4-0,5, толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана и высотой 1,2-1,4 высоты внешней втулки в нижней, соприкасающейся с днищем стакана, части выполнена с 2-6 отверстиями общей площадью, равной площади кольцевого зазора между двумя втулками. В верхней части втулка ограничена соприкасающимися с внутренней стенкой стакана буртиком, в котором выполнены отверстия диаметром 1,03-1,05 внешнего диаметра. Буртик установлен аксиально с отверстием воздуховода, связанного через клапан и нагреватель воздуха с реле времени. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (П) (5() 4 G 01 N 27/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4286943/24-25 (22) 02.06.87 (46) 07.10.89. Бюл. Р 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) В.А. Соловьев, Ф.С. Полойко, А.Д. Неуймин, И.В. Воронкин и В.В. Юревич (53) 547.243(088.8) (56) Патент CUA h» 3454486, . кл. G 01 М 27/46, 1975.

Патент СНА В 4181404, кл..G 01 N 27/46, 1983. (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СОСТАВА ПЕЧНОЙ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и может быть использовано для измерения углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред. Цель изобретения — повышение качества иэделий, подвергаемых термообработке. Датчик содержит ячейку с ионной проводимостью, закрепленную в держателе, аксиально расположенном в стакане из жаропрочного материала, в.днище которого выполИзобретение относится к химикотермической обработке изделий и может быть использовано для измерения углеродного потенциала по содержанию кис.лорода.печных атмосфер и других га зовых еред.

2 кено отверстие. Датчик отличается тем, что в стакане установлены аксиально относительно его и друг друга две втулки. Внешняя втулка со средним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана, высотой 5-10 внешнего диаметра держателя и толщиной 0,040-0,060 внутреннего диаметра стакана установлена в кольцевой канавке, которая вы полнена на внутренней поверхности днища стакана. Отверстие в днище стакана выполнено между внешней поверхностью этой втулки и внутренней поверхностью стакана. Внутренняя втулка с внешним диаметром 0 ° 4-0,5, толщиной

0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана и высотой 1,2-1,4 высоты внешней втулки в нижней, соприкасающейся с днищем стакана, части выполнена с 26 отверстиями общей площадью, равной (,, площади кольцевого зазора между двумя втулками. В верхней части втулка. Й ограничена соприкасающимся с внутрен-. ней стенкой стакана буртиком, в котором выполнены отверстия диаметром

1,03-1,05 внешнего диаметра. Буртик установлен аксиально с отверстием воздуховода, связанного через клапан и нагреватель воздуха с реле времени.

3 э ° Il .ф лы 1 иле. В

Цель изобретения — повышение качества изделий, подвергаемых термообра» ботке.

На чертеже изображен предлагаемый датчик, общий вид в paspese.

3 1513397

Электрохимический датчик состава печной атмосферы имеет держатель !

1, помещенный н стакан 2, представляющий собой трубку, ныполненную иэ жаропрочного материала, на которую надета металлическая, гайка 3 с резьбой на внешней поверхности, шайба 4, выполненная из металпа и имеющая в сечении прямоугольный треугольник, 10 обращенный гипотенуэой внутрь, и прокладка 5 для отделения внутреннего пространства от внешнего, выполненная из резины и представляющая собой кольцо. круглого сечения. В верх15 ней .части держатель 1 заканчивается с наружной стороны резьбой для приема втулки 6, выполненной из диэлектрического материала. Нескор;ько ниже резьбы держатель 1 имеет клемму 7 20 дик осуществления внешнего токоотвода, выполненную из токопроводящего материала. В нижней части держатель. с внутренней стороны соединен с керамической ячейкой 8 при помощи высо- 25 котехпературного клея 9. ячейка 8 представляет собой пробирку, с внешней и внутренней сторо. нъг которой нанесены внешний 10 и внутренний 11 электроды, выполненные 30 из материала платиновой группы. Держатель 1 соединен с внешним электродом 10 при помощи платиновой проволочки 12.

Внутри держателя 1 проходит пат- 35 рубок 13 для подвода эталонного газа, вьнюлненный из жаропрочного токопроно, дящего материала и выполняющий одновременно функции электрического про-. водника. Несколько ниже верхнего тор- 40 а а патрубок 13 имеет клемму 14 для осуществления внутреннего токоотвода, а нижний торец, обращенный к внутреннему электроду и находящийся с ним в непосредственном контакте, снабжен слоем платины для осуществления надежного злектроконтакта и имеет прорези для выхода эталонного газа.

Патрубок 13 в верхней части несколько ниже клеммы 14 снабжен упором 15, в который упирается пружина 16, создающая гарантированное поджатие патрубка 13 к внутреннему электроду

Надетая на патрубок и упирающаяся другим концом во внутреннюю повеРх" ность верхней части втулки 6. Усилие поджатия регулируется втулкой 6.Кроме .того, втулка 6 центрирует патрубок .

13 по отношению к держателю 1 и выполняет функции изолятора, предупреждая контакт внутреннего и внешнего электродов. Стакан 2 н нижней части заканчивается доньппком 17, выполненным и 3 жаропрочного материала с внешней стороны, имеющим сквозные отверстия для прохода анализируемого газа, а во внутренней — аксиально расположенные внешнюю и внутреннюю кольцевые канавки для приема внешней 18 и внутренней 19 втулок, выполненных из жаропрочного материала и образующих щелевой зазор. В верхней части внешняя втулка 18 имеет выступы для ее центровки с внутренней втулкой 19, которая в нижней части имеет 2-6 отверстий общей площадью, равной площади кольцевого зазора между внешней

18 и ннутренней 19 втулками.

Внутренняя втулка н верхней части заканчивается соприкасающимся с внутренней стенкой стакана 2 буртиком.

Сверху над втулками на держатель 1 надето центровочное кольцо 20, выполненное из жаропрочного диэлектрического материала. С внешней стороны центровочное кольцо 20 и буртик внутренней втулки 19 имеют отверстие для приема воздухозаборной трубки 21, выполненной иэ жаропрочного материала, проходящей через отверстие, имеющееся в верхней части стакана, и соединенной. через клапан 22 с нагнета телем 23 воздуха, связанным с реле

24 времени. В верхней части. стакан 2 заканчивается резьбой для приема крьппки 25, выполненной из газоплотного материала, имеющей кольцевую ка" нанку, в которую помещается прокладка 26 для отделения внутреннего пространства от внешнего, выполненная из резины и представляющая собой кольцо круглого сечения.!

В центре крышка 25 имеет отверстие для приема держателя 1. В отверстии имеется канавка, н которой расположена прокладка 27, для отделения внут-. реннего пространства от внешнего,выполненная из резины и представляющая собой кольцо круглого сечения. Между центральным отверстием и кольцевой канавкой в крышке 25 имеется отверстие для приема газозаборной трубки 28, выполненной из газоплотного материала, соединенной с нагнетателем 29, прокачивающим анализируемый газ на факел.

5 15133

Кроме того, изображены корпус пе- чи 30 и крепежная втулка 31 для приема гайки 3. Нагнетатель 23 воздуха и нагнетатель 29 могут быть выполнены, например, как побудитель расхода, реле времени может представлять собой, например, реле времени программное, клапан 22 может быть выполнен как клапан обратный. 10

Внешняя втулка 18 выполнена со средним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана, высотой 5-10 внешнего диаме1ра держателя и толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана. Внутренняя втулка 19 выполнена с внешним диаметром 0,4-0,5, толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана и высотой 1,2-1,4 высоты внешней втулки. В нижней, сопри-.20 касающейся с днищем стакана части внутренней втулки, выполнены-2-6 отверстий общей площадью, равной площади кольцевого зазора, образованного между двумя втулками. В буртике втулки также выполнены отверстия диаметром 1,03-1,.05 внешнего диаметра втулки, сквозные отверстия 32 в донышке 17 стакана 2, кольцевая внешняя канавка 33 в донышке 17, кольцевая внутренняя канавка 34 в

30 донышке 17, щелевой зазор 35.

Датчик работает следующим образом.

С внутренней стороны керамическая ячейка 8 омывается эталонным газом с известным содержанием кислорода, на- 35 пример воздухом, а с другой — анализируемым газом. Анализируемый гаэ прокачивается за счет нагнетателя .29 через отверстия, имеющиеся в донышке 17, щелевые зазоры, образован- 40 ные стаканом 2; внешней 18 и внутренней 1 9 втулками и далее через отверстие в центровочном кольце 20 и газообразную трубку на факел, где осуществляется сжигание rasa. Работа 45 датчика основана на возникновении

ЭДС на поверхности керамической ячейки 3, так как она разделяет вещества с различной химической активностью кислорода. С внутренней поверхности 50 ячейки 8 сигнал через внутренний электрод i 1, платиновый контакт патрубка 13 поступает на клемму 14 патрубка.

Электрохимический датчик состава печной атмосферы, содержащий ячейку с ионной проводимостью, закрепленную в держателе соосно с ним, расположенном в стакане из жаропрочного материала, в днище которого вы" полнены отверстие.и воздуховод, о т— л к ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества иэделий, подвергаемых термообработке, в стакане установлены соосно одна относительно другой две втулки, внешняя из

) которых со средним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана установлена в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности днища стакана, в котором между внешней поверхностью канавки и внутренней поверхностью стакана выполнено отверстие, а во внутренней втулке ,в нижней части, соприкасающейся с днищем стакана, выполнены отверстия общей площадью, равной площади кольцевого зазора, образованного двумя втулками, причем в верхней части внутренняя втулка ограничена соприкасающимся с внутренней стенкой стакана буртиком, в котором выполнено отверстие соосно с отверстием,воздуховода.

3. Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что внутренняя втулка выполнена с внешним диаметром 0,4-0,5 внутреннего диаметра стакана, толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра

С ве шней поверхности ячейки 8 сигнал. через внешний электрод 10, платиновую проволоку 12, держатель поступает на клемму 7. С клеммы

97 6 сигнал поступает на регистрирующие приборы. Поскольку сигнал, вырабатываемый ячейксй 8, пропорционален давлению кислорода в атмосфере печи, при постоянном значении парциального давления кислорода в эталонном газе, монооксида углерода в анализируемом газе и при T = const a давление кислорода в анализируемом rase однозначно связано с углеродным потенциалом, с помощью датчика можно достаточно точно определить активность углерода в атмосфере.

Формула изобретения

2. Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что внешняя втулка выполнена высотой 5-10 внешнего диаметра держателя и толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана.

1513397

Составитель .Г. Денисенко

Редактор Е. Бобкова Техред Л.Олийнык: Корректор С. Черни

Заказ 6076/46 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государствеммого комитета по изобретениям и открытиям ири ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент" ° r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 стакана и высотой 1,2-1,4 высоты внешней втулки, причем отверстие в буртике выполнено диаметром 1,031,05 внешнего диаметра воздуховода.

4. Датчик по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что воэдуховод связан через клапан и нагнетатель воздуха с реле времени.