Подогревный электролитический первичный измерительный преобразователь влажности газов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о>949461

:,ф г (63) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 16. 05. 80 (21) 2925616/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.08.82. Бюллетень hlo 29 (51)M Кл з

G 01 N 25/56

Государственный комитет с сс.р.но делам изобретений и открытий (53) УДК 533. 275. (088.8) Дата опубликования описания 07. 08. 82

Ю (54) ПОДОГРЕВНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ПЕРВИЧНЫЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ

ГАЗОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического управления параметрами микроклимата.

Известен подогревный электролитический первичный измерительный преобразователь влажности газов, содержащий термочувствительный элемент, влагочувствительный элемент, электроды, подключенные к источнику питания и корпус. Влагочувствительный элемент представляет собой стеклоткань, расположенную поверх цилиндрического «орпуса .и пропитанную раствором гигроскопической соли (хлористого лития). Поверх влагочувствительного. элемента спирально намотаны два проволочных электрода, выполненных из драгоценных металлов (золота, платины). Электроды включены в цепь переменного тока, получаемого от сети с частотой 50 Гц.

Термочувствительный элемент расположен внутри корпуса. Нагрев влагочувствительного элемента до равновесной температуры осуществляется током, проходящим через электроды и электролит (раствор хлористого лития) ° Под действием проходящего электрического тока хлористый литий подвергается электролнтическому разложению, в результате чего изменяется химический состав пропитывающего раствора. Это является причиной смещения во времени градуировочных характеристик преобразователя, что приводит к увеличению погрешности измерений через 3-4 месяца после пропитки. Для восстановления градуировочных характеристик преобразователя влагочувствительный элемент перепропитывают через

3-4 месяца работы.

Известно, что скорость электролитического разложения хлористого лития пропорциональна величине протекающего через раствор тока и времени его протекания. Для замедления процесса разложения уменьшают ток, протекающий через раствор, сохраняя при этом количество тепла, генерируемого во влагочувствительном элементе, путем введения в преобразователь дополнительного нагревателя, изолированного от влагочувствительного элемента. При этом большая часть тепла генерируется током, проходящим через нагревательный элемент, а через электроды проходит ток, достаточный для поддерживания рабо949461 . тоспособности преобразователя. Использование дополнительного нагревателя позволяет увели" ить продолжительность непрерывной работы преобразователя без перепропитки.

В случае, если измерение влажности 5 носит периодический характер, возможно продлить срок службы преобразователя путем подключения питания электрической цепи преобразователя только на время измерений и их подго- 10 товки (1).

Однако, таким образом, удается лишь замедлить процесс разложения хлористого лития, что не исключает перепропитки влагочувствитель- 15 ного элемента хотя и через более длительный срок. Кроме. того, расположение электродов в контакте с раствором хлористого лития, обладающего высокой химической активностью, вынуждает изготавливать их из драгоценных металлов °

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому при использовании эффекту являет- д5 ся подогревный электролитический первичный измерительный преобразователь влажности газов, содержащий расположенный в корпусе термочувствительный элемент, влагочувствительный элемент, установленный между электродами, подклю енными к высокочастотному генератору напряжения.

Влагочувствительный элемент представляет собой стеклоткань, расположенную поверх цилиндрического корпуса и пропитанную раствором хлсристого лития. Поверх влагочувствительного элемента спирально навиты электроды из золотой проволоки. Электроды подключены к генератору напря- 40 жения частотой 1-10 кГц.

Наличие высокочастотного генератора позволяет при электроизоляции электродов осуществлять нагрев вла- 45 гочувствительного элемента до равновесной теыпературы токами высокой частоты, индуцируемыми в элементе в результате изменения электрического поля, создаваемого на электро- 50 дах вь-:сокочастотным генератором.

Высокочастотный генератор обеспечивает достаточную для нормальной работоспособности электрическую мощность, рассеиваемую в электролите.

Преимуществом такого устройства является полное отсутствие разложения хлористого лития, которое обеспечивается электроизоляцией электродов, так как исключается перенос заря- Ф дов из электролита на электрод (из-. вестно, что разложение электролита проиоходит на границе неизолированного.электрода и электролита). Кроме того, появляется возмож- 65 ность изготовления электродов из недрагоценных металлов Г2).

Однако известный преобразователь обладает низкими метрологическими характеристиками. Во-первых, возникает погрешность измерения из-за неравномерности нагрева различных учас-; тков влагочувствительного элемента, что приводит к различным постоянным времени на этих участках. Неравномерность нагрева вызвана неоднородностью электрического поля, образуемого двумя спирально намотанными электродами. Во-вторых, возникает погрешность от нагрева термочувствительного элемента высокочастотным полем генератора. Кроме того, известный преобразователь ненадежен из-за возможности пробоя изоляции электродов.

Цель изобретения — улучшение метрологических характеристик преобразователя и повышение его надежности..

Поставленная цель достигается тем, что в подогревном электролитическом первичном измерительном преобразователе влажности газов, содержащем расположенный в корпусе термочувствительный элемент, влагочувствительный элемент, установленный между электро,цами, подключенными к высокочастотному генератору напряжения, в корпусе выполнена цилиндрическая выемка, в которой расположены электроды, выполненные в виде двух параллельных дисков, один из которых установлен на дне выемки, а вокруг второго по его диаметру выполнена в корпусе кольцевая проточка, влагочувствительный элемент установлен между электродами на первом диске, с противоположной стороны которого установлен термочувствительный элемент.

Выполнение электроизолированных электродов в виде плоских пластин (дисков) и расположение влагочувствительного элемента между пластинами (на нижней из этих пластин) позволяет повысить точность измерений путем исключения погрешности от неравномерности нагрева. Пластины, обеспечивая однородное электрическое поле в зоне влагочувствительного элемента, создают равномерный нагрев по всей его поверхности. При этом на всех участках влагочувствительного элемента обеспечивается одинаковая постоянная времени.

Заземление нижней пластины и расположение термочувствительного элемента под ней позволяет повысить точность измерений путем исключения по- грешности от паразитного нагрева термочувствительного элемента высокочастотным полем генератора. Такое расположение обеспечивает экраниро949461

Формула изобретения

65 вание термочувствительного элемента заземленной пластиной.

Наличие воздушного зазора между верхней пластиной и влагочувствительным элементом позволяет снизить постоянную времени преобразователя . 5 благодаря улучшению процесса влагообмена между влагочувствительным элементом и измеряемой средой путем обеспечения контакта между ними но всей поверхности элемента. Кроме то- 10 го, наЛичие воздушного зазора позволяет повысить надежность преобразователя путем исключения возможности пробоя изоляции электродов.

Зазор увеличивает пробивное напряжение изолирующего слоя, благодаря тому, что напряжение генератора распределяется между изоляцией и зазором.

Наличие в корпусе кольцевой проточки по наружному диаметру верхней пластины позволяет повысить надежность преобразователя, предотвращая пробой между электродами по поверхности корпуса путем увеличения расстояния между краями пластин.

Таким образом, в предложенном преобразователе улучшены метрологические характеристики, а именно, повышена точность измерений за счет исключения погрешности от неравномерности нагрева влагочувствительного элемента и паразитного нагрева термочувствительного элемента и снижена постоянная времени благодаря улучшению процесса влагообмена. Предложенный преобразователь более надежен благодаря исключению возможности пробоя изоляции.

На чертеже изображен подогревный электролитический первичный изме- 40 рительный преобразователь влажности газов, общий вид.

В конкретном варианте выполнения преобразователь содержит электроды 1 и 2, между которыми установ- 45 лен влагочувствительный элемент 3.

Под электродом 1 установлен термочувствительный элемент 4. Устройство снабжено источником 5 питания и показывающим прибором 6.

Электрод 1 выполнен в виде диска из латунной жести толщиной 0,05 мм и расположен на дне цилиндрической выемки в нижней части 7 ко1 пуса.

Влагочувствительный элемент 3, пред- 55 ставляющий собой пропитанную раствором хлористого лития стеклоткань, расположен поверх электрода 1, с противоподожной стороны которого приклеен термочувствительный элемент 4, 60 представляющий собой термистор. Электрод 2, представляющий собой диск из латунной сетки толщиной 0,05 мм с диаметром- ячеек порядка 1 мм, прикреплен к верхней части 8 корпуса параллельно электроду 1 таким образом чтобы между электродом 2 и вчагочувствительным элементом 3 находился воздушный зазор, равный 10 мм.

Электроды 1 и 2 покрыты слоем эпоксидного компаунда УР-231, стойкого к воздействию хлористого лития, и подключены к источнику 5 питания, представляющему собой высокочастотный генератор переменного напряжения с частотой 80 мгГц и амплитудой 200 В. Электрод 1 заземлен.

В верхней части 8 корпуса выполнена кольцевая проточка 9 по наружному диаметру электрода 2 шириной 5 мм и глубиной 5 мм. Корпус выполнен из теплоизолирующего материала (пластмассы) °

Термочувствительный элемент 4 теплоизолирован пробкой 10 из пенополиуретана.

Устройство работает следующим образом.

Источник 5 питания создает на электродах 1 и .2 электрическое поле, которое возбуждает в растворе хлористого лития, обладающем проводимостью, токи поляризации, за счет которых происходит разогрев влагочувствительного элемента 3 до равновесной температуры. Мощность разогрева зависит от количества насыщенного раствора хлористого лития, которое определяется соотношением между температурой среды, парциальным давлением водяных паров в окружающей среде и температурой влагочувствительного элемента. Равновес" ная. температура является мерой абсолютной влажности среды и фиксируется термочувствительным элементом 4 на показывающем приборе б

Использование предлагаемого преобразователя для измерения влажности воздуха в системах автоматического контроля микроклимата в производственных помещениях предприятий по производству химических волокон, в теплицах, в картинных галереях, позволяет с высокой точностью стабилизировать влажность воздуха. Стабильные параметры микроклимата гарантируют высокое качество выпускаемой продукции.

Подогревный электролитический первичный измерительный преобразователь влажности газов, содержащий расположенный в корпусе термочувствительный элемент, влагочувствительный элемент, установленный между электродами, подключенными к высокочастотному генератору напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

949461

Составитель Екаев

Редактор А.Шандор Техред А.Бабинец Корректор С.Шекмар

Заказ 5735/30 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, улучшения метрологических характеристик преобразователя и повышения его надежности, s корпусе выполнена цилиндрическая выемка, в которой расположены электроды, выполненные в виде двух параллельных дисков, один 5 иэ которых установлен на дне выемки, а вокруг второго по его диаметру выполнена в корпусе кольцевая проточка, влагочувствительный элемент установлен между электродами на первом диске, с противоположной стороны которого установлен термочувствительный элемент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3473022, кл. 250-195, опублик. 1968.

2. Патент США М 3516282, кл.73-17, опублик. 1970 (прототип).