Чувствительный элемент термохимического датчика

 

Изобретение относится к конструкции чувствительных элементов термохимических датчиков и может быть использовано в газоаналитическом приборостроении в устройствах избирательного контроля процентного содержания различных горючих газов в их сложных смесях с воздухом. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности избирательного контроля сложных смесей горючих газов при естественной конверсии. Чувствительный элемент термохимического датчика состоит из высокоомного проволочного нагревателя, каталитически активного цилиндра с распределенным по его поверхности термометром сопротивления, выводы которого служат растяжками, припаянными к пружинящим отводам. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 27/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694131/25 (22) 22.05.89 (46) 30.09.91. Бюл. N 36 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР (72) Б.M.Ëèñîãîð, А.В.Примак, B,А.Пашкин, 3.Г.Бобохидзе и А,А.Стойчев (53) 543.274 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 312199, кл, G 01 N 27/16, 1965.

Авторское свидетельство СССР

М 913209, кл. G 01 N 27/16, 1985. (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТЕРМОХИМИЧ ЕСКОГО ДАТЧ И КА (57) Изобретение относится к конструкции чувствител ьн ых элементов термохимичеИзобретение относится к конструкции чувствительных элементов (ЧЭ) термохимических датчиков и может быть использовано в газоаналитическом приборостроении в устройствах избирательного контроля процентного содержания различных горючих газов в их сложных смесях с воздухом.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности избирательного контроля сложных смесей горючих газов при естественной конвекции, На фиг. 1 изображен общий вид чувствительного элемента; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие принцип формирования иэотермической зоны каталитической поверхности.

ЧЭ термохимического датчика (фиг. 1) состоит из высокоомного проволочного нагревателя 1, каталитически активного ци,,5U „„1681220A1 ских датчиков и может быть использовано в газоаналитическом приборостроении в устройствах избирательного контроля процентного содержания различных горючих газов в их сложных смесях с воздухом, Целью изобретения является повышение чувствительности и точности избирательного контроля сложных смесей горючих газов при естественной конверсии. Чувствительный элемент термохимического датчика состоит из высокоомного проволочного нагревателя, каталитически активного цилиндра, с распределенным по его поверхности термометром сопротивления, выводы которого служат растяжками, припаянными к пружинящим отводам, 2 ил, линдра 2 из у-окиси алюминия с распредее11 ленным по его поверхности термометром, 3 сопротивлением, выводы термометра служат растяжками 4, припаянными к пружинящим отводам 5. СЪ

Каталитически активный цилиндр 2 с термометром 3 сопротивления расположен внутри высокоомного проволочного нагревателя 1, выполненного в виде полого ци- линдра. Размеры и взаимное расположение проволочного нагревателя 1 и каталитически активного цилиндра 2 выбраны таким образом, чтобы поверхность цилиндра была полностью строго изотермической.

Распределение температурного поля внутри вертикальной трубы с иэотермическими стенками представлено на фиг. 2.

Температурное поле s начале трубы определяется параболическим законом. Вершина

1681220 параболы при этом обращена к началу трубы. По мере увеличения расстояния от начала температурное поле выравнивается, превращаясь в изотермическое в радиальном и осевом направлениях (фиг. 2, кривые 5

6, 7), Установлено также, что краевой эффект для пустотелого цилиндра исчезает íà расстоянии L< . от его начала.

Термометр сопротивления расположен 10 на расстоянии D, от нижнего торца цилиндра, определяемого по формуле

216 Т где d — внутренний диаметр цилиндра; 15

Т,т — максимальная рабочая температура стенки цилиндра, To - минимальная допустимая температура окружающей среды, Далее расположена эона равномерно- 20

to распределения температуры (фиг. 2, кривая 8). Исходя из указанных соображений, выбраны размеры и соотношения конструктивных элементов — нагревателя и каталитического цилиндра, а также их взаимное 25 расположение (фиг, 2; эона 9), В данном случае каталитически актив-. ный цилиндр находится в изотермическом пространстве, поэтому температура катализатора будет также одинаковой по всей по- З0 верхности, без каких-либо искажений температурного поля. В силу этого при окислении анализируемых компонентов перераспределение температуры по поверхности катализатора также будет устранено. Таким З5 образом, на катализаторе будут окисляться только те компоненты, температуры начала окисления которых будут равны или ниже температуры каталитически активного элемента. В силу этого точность избирательно- 40 го газораспределения значительно возрастает. Так, как в данном случае газ окисляется по всей поверхности цилиндра изб-окиси алюминия, чувствительность датчика также резко возрастет.

Устройство работает следующим образом.

Чувствительный элемент термохимиче-. ского датчика помещают в анализируемую среду. При подаче напряжения на нагреватель через чувствительный элемент эа счет конвективных потоков проходит анализируемая среда. При попадании анализируемой среды на каталитическую поверхность цилиндра 2 горючие компоненты сгорают.

Термометр. сопротивления 3 регистрирует изменение теплового режима, что и позволяет определять содержание горючих газов в анализируемой среде.

Формула изобретения

Чувствительный элемент термохимического датчика, состоящий иэ высокоомного нагревателя, каталитически активного цилиндра из у-окиси алюминия с распределенным по его поверхности термометром сопротивления, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности избирательного контроля сложных смесей горючих газов при естественной конвекции, высокоомный проволочный нагреватель выполнен в виде полого цилиндра, а термометр сопротивления расположен внутри этого цилиндра в зоне стабильного потока газа на расстоянии 4;> от нижнего торца цилиндра, определяемого из соотношения

«Р1ДТст То

Тст где d — внутренний диаметр цилиндра;

Тст — максимальная рабочая температура стенки цилиндра;

To — минимальная допустимая температура окружающей среды, 1681220

Составитель В.Екаев

Редактор О.Спесивых Техред М,Моргентал Корректор М,Максимишинец

Заказ 3308 Тираж 378 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101