Устройство для анализа газа

 

Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам на твердом электролите и может быть использовано для контроля и регулирования процессов сжигания. Устройство состоит из несущей трубы с фланцем, на одном торце которой установлен термостат, на противоположном - соединительный узел. В термостате расположена кольцевая камера, чувствительный элемент с твердым электролитом, эталонным и измерительным электродами, токо- и газоотводы. Термопара, токоотводы и трубка для подвода поверочного газа установлены в кольцевой камере в зоне измерительного электрода. Кольцевая камера выполнена с прорезями для закрепления изолятора с выступами и двумя каналами, через которые выведены удлиняющие провода, попарно соединенные с токоотводами. Термостат выполнен с крышками, к одной из которых закреплен чувствительный элемент за газоподводящие трубки. Соединительный узел совмещен с фланцем с выемками, в которых установлены уплотнители и изоляторы. В теле соединительного узла расположены Г-образные каналы для подачи газа. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля содержания кислорода в газовых средах.

Известно устройство для анализа газа, содержащее несущую трубку, на которой укреплены термостат (нагревательный элемент), фланец и соединительный узел. Внутри термостата расположены твердоэлектролитный чувствительный элемент с эталонным и измерительным электродами с токоотводами и термопара (патент ФРГ N 2650307, МКИ G 01 N 27/46, 1981).

Недостатками указанного технического решения являются сложность конструкции, невысокая надежность при эксплуатации, большой расход драгоценного металла.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, повышение надежности и снижение расхода драгоценного металла.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит несущую трубу, на одном торце которой установлен термостат, а на противоположном фланец и соединительный узел. Чувствительный элемент из твердого электролита с измерительным и эталонным электродами, токоподводами и газоподводящими трубками установлен в термостате.

В отличие от известного устройства заявляемое устройство содержит кольцевую камеру. Термопара, токоотводы и трубка для подвода поверочного газа расположены в кольцевой камере непосредственно в зоне измерительного электрода чувствительного элемента. В кольцевой камере установлен изолятор с выступами и каналами, через которые со стороны чувствительного элемента выведены концы попарно соединенных токоотводов и удлиняющих проводов. Это обеспечивает надежность контакта с одновременной простотой выполнения. Изолятор закреплен в прорезях кольцевой камеры.

Термостат выполнен с крышками, к одной из которых прикреплен чувствительный элемент и несущая труба. Чувствительный элемент прикрепляется за газоподводящие трубки, в связи с чем теплоунос происходит только по этим двум трубкам. Это значительно уменьшает теплопотери по сравнению с известным устройством, где нагреваются части несущей трубы и тяговой трубки.

Соединительный узел совмещен с фланцем с выемками, в которых установлены уплотнители и изоляторы. В теле соединительного узла расположены Г-образные каналы для подачи газа.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг. 2 крепление изолятора; на фиг. 3 Г-образная форма профиля канала для подачи эталонного газа.

Устройство содержит твердоэлектролитный чувствительный элемент 1, содержащий измерительный 2 и эталонный 3 электроды, токоотводы 4 от эталонного 3 и измерительного 2 электродов, газоподводящую трубку 6, трубку для отвода эталонного газа 7, кольцевую камеру 8 и каналы 12 с прорезями для закрепления изолятора 11 с выступами 13. В кольцевой камере расположена термопара 9, трубка для подвода поверочного газа 10. Через каналы 12 выведены токоотводы 4 с удлиняющими проводами 14. Все это установлено в термостате 15 (поз. 16 нагревательный элемент), выполненном с каналами 17 и крышками 18. На одной из крышек 18 закреплен чувствительный элемент 1 с помощью элементов узла крепления 19. Термостат 15 крепится с помощью элементов крепления 20 на несущей трубке 21, на противоположном торце которой расположен фланец 22 с уплотнителями 23 и изоляторами 24. Фланец 22 соединен с помощью крепежных элементов 25 с соединительным узлом 26 с Г-образными каналами 27, в которые введены штуцеры 28 и 29. Штуцер 28 может быть снабжен фильтром для очистки подаваемого воздуха, а через штуцер 29 устройство подключается к схеме с поверочным газом.

Устройство монтируется на стенке газохода топливосжигающего агрегата так, чтобы термостат 15 с чувствительным элементом 1 был расположен непосредственно в потоке отходящих газов.

Длина несущей трубки должна быть выполнена такой, чтобы можно было преодолеть толщину теплоизоляции газохода.

При температуре дымовых газов ниже рабочей температуры устройства (600-800^oC) чувствительный элемент 1 подогревается в термостате. Контролируется температура термопарой 9, сигнал с которой учитывается как для поддержания стабильной рабочей температуры, так и, в случае отключения термостата, для введения поправок в показания устройства.

Работает устройство для анализа газа следующим образом.

По газоподводящей трубке в качестве стандартного газа подается воздух, обмен которого происходит у эталонного электрода 3, и сбрасывается через газоотводящую трубку 7 в поток дымовых газов в место, где исключено его попадание на измерительный электрод 2.

Исследуемый газ поступает через отверстия в крышке 18 термостата 15, расположенной со стороны измерительного электрода 2, омывает его в области кольцевой камеры 8. Сигналы с эталонного 3 и измерительного 2 электродов снимаются токоотводами 4, соединенными с удлиняющими проводами 14 и пропущенными попарно через каналы 12 изолятора 11. Выступы 13 препятствуют скручиванию и замыканию между собой проводов, идущих от электродов 2 и 3.

При проверке работоспособности устройства анализируемый газ вытесняется из измерительной зоны 8 поверочным газом, поступающим по газоподводящей трубке 6.

Предлагаемая конструкция для анализа газа позволяет повысить надежность устройства, так как узел крепления токоотводов с удлиняющими проводами имеет жестко закрепленный изолятор, а размеры контакта токоотвода с удлиняющим проводом превышают диаметр канала изолятора, что обеспечивает их надежное крепление на изоляторе.

Сокращение расхода металла в предлагаемом решении достигается за счет того, что узел соединения токоотводов с удлиняющими проводами находится в измерительной зоне, поэтому расход платины значительно сокращен за счет их малой длины.

Формула изобретения

1. Устройство для анализа газа, содержащее несущую трубку, на одном торце которой расположен фланец и соединительный узел, а на противоположном термостат с нагревательным элементом, внутри которого расположен твердоэлектролитный чувствительный элемент, содержащий по меньшей мере эталонный и измерительный электроды, токоподводы, термопара и газоподводящие трубки, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевой камерой, расположенной в зоне измерения, и удлиняющими проводами, токоотводы, термопара и газоподводящая трубка поверочного газа размещены в кольцевой камере, токоотводы соединены с удлиняющими проводами, при этом узел соединения токоотводов с удлиняющими проводами расположен в кольцевой камере.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая камера снабжена прорезями с размещенными в них изоляторами, выполненными с выступами и каналами для вывода удлиняющих проводов, попарно соединенных с токоотводами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительный узел соединен крепежными элементами с фланцем, выполненным с выемками, внутри которых установлены уплотнители и изоляторы, при этом в теле соединительного узла выполнены Г-образные каналы для подачи газа.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термостат выполнен с крышками, к одной из которых прикреплен чувствительный твердоэлектролитный элемент за газоподводящие трубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3