Электрохимический датчик
Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в качестве датчика для определения содержания кислорода. Целью изобретения является улучшение метрологических характеристик (повышения быстродействия и точности измерения), а также увеличения ресурса работы и срока службы. В электрохимическом датчике дно посадочного гнезда несущей конструкции под твердотельный чувствительный элемент имеет кольцеобразный выступ с радиальными прорезями и заостренной верхней частью, и в нижней части боковой стенки над посадочным гнездом имеется кольцеобразная выточка. Электрохимический датчик может быть использовано для определения содержания кислорода в газовых смесях, в частности отходящих дымовых газах различных энерго и теплоагрегатов с целью оптимизации режима горения и экономии топлива. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 G O I N 27 416
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4317469/25-25 (22) 15.10.87 (46) 30.07.90. Бюл. № 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (72) В. Ф. Цокало, В. И. Кривошей, В. И. Сморчков, А. Д. Неуймин, Б. В. Кузьмин и В. Н. Худокормов (53) 543.247 (088.8) (56) Патент США № 4310402, кл. G 01 N 27/58, 1982.
Технические условия
ТУ-25-7557.003-86. (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в качестве датчика для определения содержания кислорода. Целью изобИзобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в электрохимических газоанализаторах на кислород. Определение содержания кислорода в различных газах, в частности в отходящих дымовых газах тепло- и энергоагрегатов, необходимо для оптимизации режима горения с целью экономии энерготопливных ресурсов и уменьшения токсичных выбросов в окружающую атмосферу.
Цель изобретения — повышение быстродействия и увеличение срока службы и ресурса работы.
На фиг. 1 схематично представлена конструкция электрохимического датчика; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.
Электрохимический датчик содержит твердоэлектролитный чувствительный элемент (ТЧЭ) 1 в виде диска с нанесенными на его торцовые поверхности сравнительным 2 и рабочим 3 электродами, например, из платины. Несущая конструкция 4 выполнена, например, из жаро„„SU„„1582108 A 1
2 ретения является улучшение метрологических характеристик (повышение быстродействия и точности измерения), а также увеличение ресурса работы и срока службы.
В электрохимическом датчике дно посадочного гнезда несущей конструкции под твердотельный чувствительный элемент имеет кольцеобразный выступ с радиальными прорезями и заостренной верхней частью, и в нижней части боковой стенки над посадочным гнездом имеется кольцеобразная выточка. Электрохимический датчик может быть использова н для определения содержания кислорода в газовых смесях, в частности отходящих дымовых газах различных энерго- и теплоагрегатов, с целью оптимизации режима горения и экономии топлива. 2 ил. прочной окалиностойкой стали, имеющей коэффициент термического расширения (КТР) достаточно близкий к КТР твердого электролита. ТЧЭ 1 укреплен в посадочном гнезде с помощью газонепроницаемого сная (ГС) 5, изготовленного, например, из окислов редкоземельных металлов, имеющего КТР отличный от КТР твердого электролита не более чем на 100 0 и в зависимости от соотношения компонент имеющий различные точки пла вления. На посадочном гнезде имеется кольцеобразный выступ 6, который своей заостренной частью контактирует с рабочим электродом. По окружности этого выступа имеются радиальные прорези 7, а в боковой части стенки над посадочным гнездом— кольцеобразная выточка 8.
Электрохимический датчик работает следующим образом.
При установлении раб6чей температуры в диапазоне от 600 до 1500 С (нагреватель на чертеже условно не показан) меж1582108
Формула изобретения
Фиг. Л
Составитель Г. Денисенко
Редактор А. Маковская Техред А. Кравчук Корректор А. Обручар
Заказ 2085 Тираж 516 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !01 ду сравнительным 2 и рабочим 3 элекродами измеряют ЭДС, величина которой рямо пропорциональна логарифму отноше11ий парциальных давлений кислорода в анализируемой газовой смеси и сравнительной
Газовой смеси согласно уравнению Нернста.
Один из потенциалов снимается непосредственно со сравнительного электрода 2, а другой — с корпуса несущей конструкции 4, Контактирующей с рабочим электродом 3.
1ри изменении парциального давления кис1 орода благодаря радиальным прорезям 7 ольцеобразного выступа 6 и его значительно уменьшенной площади поверхности, онтактирующей с рабочим электродом 3, хиический потенциал свободного кислорода на том электроде приходит в равновесное состояние почти мгновенно, т. е. динамичес кие характеристики датчика по сравнению с аналогом значительно улучшены и время становления показаний составляет 1 — 3 с. ри длительной работе датчика изменение переходного сопротивления контакта элекТрод — металл из-за малой площади конТакта незначительно и почти не сказыВается на точности измерения кислорода.
Срок службы и ресурс работы датчика значительно возрастают. Кольцеобразная выточка 8 предотвращает частичное затекание спая на поверхность электрода
5 при изменении рабочей температуры, близкой к точке плавления ГС 5. При этом динамические характеристики датчика по сравнению с прототипом также значительно повышены.
Электрохимический датчик, содержащий твердоэлектролитный чувствительный элемент в форме диска с нанесенными на его торцовые поверхности электродами, несущую конструкцию с посадочным гнездом под диск, герметично соединенные между собой с помощью газонепроницаемого спая, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения срока службы и ресурса работы, на дне посадочного гнезда выполнен кольцеобразный выступ с радиальными прорезями и заостренной верхней частью, имеющей контакт с одним из электродов.
