Устройство для анализа газа

 

Изобретение относится к устройствам для анализа газа с помощью электрохимических ячеек на твердом электролите и может быть использовано для контроля и регулирования процессов сжигания топлива. Устройство содержит несущую трубу, чувствительный элемент, нагревательный патрон, термопару, трубку, например, для подвода стандартного газа, установочный фланец, соединительный элемент, переходное кольцо на конце несущей трубы, предназначенное для заделки крепежных элементов, с соосными отверстиями, предназначенными для пропуска газоподводящих трубок, сплошное углубление в теле установочного фланца, выбранное так, что оно охватывает всю зону отверстий, выводы нагревательного патрона и чувствительного элемента и трубку, например, для контрольного газа, крепежные элементы, кольца и диски с отверстиями из уплотняющего или изолирующего материала и охватывающие их гильзы из механически прочного материала. Устройство технологично в изготовлении и надежно в работе. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для анализа газа с использованием электрохимических ячеек и может быть использовано для контроля и регулирования процессов сжигания топлива.

Известно устройство для анализа газа, включающее чувствительный элемент, выполненный на основе твердоэлектролитной ячейки с электродами и токоподводами, размещенной в нагревательном патроне [1].

Указанное устройство обладает недостаточной надежностью, технологичностью и трудоемок в изготовлении.

Изобретение касается устройства для анализа газа, содержащего чувствительный элемент, выполненный на основе твердоэлектролитной ячейки с электродами и токоотводами, размещенный в нагревательном патроне, имеющем защитный корпус, соединенный через переходное кольцо с установочным фланцем, имеющим сплошное углубление, охватывающее зону отверстий для пропуска электрических выводов чувствительного элемента и нагревательного патрона, газоподводящих каналов и термопары, при этом установочный фланец снабжен соединительным узлом с отверстиями, имеющими уплотняющие и изолирующие элементы, и газоподводящие каналы со штуцерами и соответствующими отверстиями на установочном фланце, в центральном отверстии установлен крепежный элемент, периферийные отверстия, предназначенные для пропуска электрических выводов, термопары и газоподводящих трубок, выполнены с пазами, заглубленными до центрального отверстия, а уплотняющие элементы выполнены в виде колец и дисков из уплотняющего и изолирующего материала и охвачены гильзами из механически прочного материала.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для анализа газа; на фиг. 2 - вариант выполнения внешнего конца устройства; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - общий вид переходного кольца.

Устройство содержит защитный корпус 1, чувствительный элемент 2, выполненный на основе твердоэлектролитной ячейки с электродами и токоотводами, размещенный в нагревательном патроне 3, термопару 4, трубу 5 для подвода стандартного газа, установочный фланец 6, соединительный элемент 7, переходное кольцо 8 с отверстиями 9, соосными с отверстиями на установочном фланце 6 и соединительном элементе 7. Сплошное углубление 10 в теле установочного фланца 6 выбрано с возможностью перекрытия всей зоны отверстий 9 (т.е. все отверстия 9 выполнены в зоне этого углубления). Выводы 11 нагревательного патрона 3, чувствительного элемента 2 и трубки 12, например для возврата стандартного газа, крепежные элементы 13, уплотнители 14 выполнены в виде колец из уплотняющего и изолирующего материала при уплотнении выводов нагревательного элемента 3 и газоподводящих трубок 5 и 12, а в виде дисков с отверстиями при уплотнении выводов чувствительного элемента 2 и охватывающие их гильзы 15 из механически прочного материала.

Установочный фланец 6, соединительный элемент 7 и переходное кольцо 8 имеют центральное отверстие 16 с резьбой (фиг. 2), в которое устанавливается крепежный элемент 17 с уплотнительной прокладкой 18.

От всех отверстий 9 переходного кольца 8 к центральному отверстию 16 выполнены пазы 19 (фиг. 4). Взаимное расположение переходного кольца 8, установочного фланца 6 и соединительного элемента 7 фиксируется штифтом 20 через отверстие во фланце 6.

В теле соединительного элемента 7 выполнены каналы 21 для подачи газа к чувствительному элементу, сообщающиеся с соответствующими штуцерами 22.

Сплошное углубление 10 имеет по всей поверхности одинаковую глубину.

Нагревательный патрон 3 служит для подогрева чувствительного элемента 2, если температура дымовых газов ниже рабочей температуры, а термопарой 4 контролируется температура.

Трубка 5 предназначена для подвода стандартного газа.

Работает устройство следующим образом.

Устройство размещают на стенке газохода так, чтобы нагревательный патрон с чувствительным элементом 3 был расположен непосредственно в потоке отходящих газов, при этом наружный электрод твердоэлектролитной ячейки находится в анализируемой среде. Ячейка нагревается в нагревательном патроне до рабочей температуры. По подводящему каналу к внутреннему элементу подается воздух. По причине разного содержания кислорода в газах, омывающих электроды, между последними возникает ЭДС, величина которой соответствует содержанию кислорода в анализируемой среде и контролируется вторичным прибором, подключенным через токоотводы к электродам.

При реализации предлагаемого устройства необходимо учитывать следующее.

Для штанговых датчиков достаточно центрального отверстия 16 с винтом 17 и одного отверстия под штифт 20, фиксирующего взаимное положение установочного фланца 6, соединительного элемента 7 и переходного кольца 8.

Отверстия 9, те, которые предназначены для пропуска термопары 4, газоподводящих трубок 5 и электрических выводов 11, выполнены с пазами 19, заглубленными до центрального отверстия 16.

Это позволяет одновременно пучком завести перечисленные элементы в устройстве и развести их через пазы 19 каждый в свое отверстие 9, что гораздо более удобнее и быстрее, т.е. "технологичнее", чем каждый элемент отдельно вводить в свое отверстие.

Смещение отверстия для газоподводящей трубки 5 с центральной оси на периферию позволяет значительно сократить длину канала 21 для подачи стандартного газа, что наглядно видно на фиг. 3.

Углубление 10 с уплотняющими и охватывающими кольцами в установочном фланце 6, охватывающее всю зону отверстий 9, предотвращает возможный перекос установочного фланца 6 и соединительного элемента 7 относительно друг друга, поскольку при его выборке обеспечить одинаковую по всей площади глубину гораздо легче, чем при выборке самостоятельных углублений вокруг каждого отверстия, когда неточность, неоднозначность глубины выборки почти неизбежны. Следовательно, углубление 10 повышает надежность работы устройства и надежность сборки.

Гильзы 15 из механически прочного материала, охватывающие кольца и диски 14 из уплотняющего и изолирующего материала позволяют надежно герметизировать все проходы через установочный фланец. =Использование центрального отверстия 16 под крепежный элемент, например, винт 17 с уплотнительной прокладкой 18 позволяет обеспечить надежное соединение установочного фланца 6, соединительного элемента 7 и переходного кольца 8. Сокращается количество отверстий до одного.

Таким образом, предлагаемое устройство более надежно в эксплуатации, технологичнее в изготовлении, позволяет снизить габариты соединительного элемента, трудоемкость его изготовления, исключить при этом брак.

Формула изобретения

Устройство для анализа газа, включающее чувствительный элемент, выполненный на основе твердоэлектролитной ячейки с электродами и токоподводами, размещенной в нагревательном патроне, отличающееся тем, что нагревательный патрон снабжен защитным корпусом, соединенным через переходное кольцо с установочным фланцем с выполненным в нем углублением, охватывающим зону отверстий для электрических выводов чувствительного элемента и нагревательного патрона, газоподводящих элементов, термопары, установочный фланец снабжен соединительным узлом с отверстиями, снабженным уплотнительным и изолирующим элементами, газоподводящие каналы со штуцерами, соответствующими отверстиям на установочном фланце, устройство снабжено штанговым датчиком, в центральном отверстии которого установлен крепежный элемент, отверстия для электрических выводов, термопары и газоподводящих элементов выполнены с пазами с глубиной, равной глубине сплошного углубления, уплотнительные элементы выполнены в виде колец и дисков из уплотняющего и изолирующего материала и снабжены гильзами из механически прочного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4