Преобразовательное устройство термокаталитического датчика

3) Пр тет пв делам изобратани и втнрйтнйледовательский инст аналитического 1) Заявите ния(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ТЕРМОКАТАЛЛТЛЧЕСКО 1 О ДАТЧИКА о из гделе Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именнок преобразующим устройствам для анализа горючих газов и является составной частью термокатапитического датчика с насыпным катализатором, которыйпредназначен для измерения суммарнойтеплоты окисления окиси углерода и водорода, совместно присутствуюцпх вотходяших газах кртельных установоктепловых электростанций, в ряде агрегатов металлической и других отраслейпромышленности,Известны преобразовательные устрой-,ства, входяшие в состав газоанализаторов. Указанные устройства состоят изреакционных камер с насыпным катализатором и чувствительных элементов 11.Однако эти преобразовательные устройства имеют относительно низкую стабильность процесса преобразования теплареакдии окисления горючего газа, каждыйазоанализаторов рассчитан на опрение одного горючего компонента,коэ ициент использования тепла реакции кисления невысок, а инерция процесса измерения высока, что непосредственно сказывается на точности измерений, обусловливает низкую чувствительность преобразовательных устройств при измерении малых концентраций горючих газов, например, в отходящих газах продуктов сгорания и приводит к возникновению динамических ошибок измерения. Конструктивной причиной рассмотренных недостатков преобразовательных устройств-аналогов является расположение чувствительного элемента внутри камеры преобразовательного устройства. Такое расположение ограничивает достижение оптимальных размеров камеры преобразователя и тем самым не позволяет получать высоко- стабильные характеристики преобразовательных устройств.Наиболее близким по технической сушности к предложенному является устройство которое состоит из реакционной камеры с насыпным катализатором и чувзатора располагаются в зазоре между поверхностью чувствительного элемента и внутренней поверхностью реакционной камеры 23.10Однако этот тип преобразовательного устройства имеет также относительно низкую стабильность процесса преобразования тепла реакции, пониженную чувствительность и высокую инерцию процес са измерения, Причиной указанных недостатков является внутреннее расположение чувствительного элемента в камере датчика, который состоит из каркаса для намотки провода термометра сопротивления и герметичной остеклованной оболочки. Напичие этих элементов создаетдополнительную массу, увеличивающую инерцию устройства. Внутреннее расположение чувствительного элемента принципиально ограничивает изменение определенных размеров реакционной камеры, например, уменьшение ее диаметра. За счет относительно увеличенного диаметра камеры увеличена и ее внешняя поверхность, что приводит к повышенной отдаче тепла реакции окисления наружу черезбоковую поверхность и к относительному снижению среднеобьемнойтемпературы преобразователя, а, следовательно, и к относительной потере чувствительности. З 5 Существующие размеры камеры (относительно большой диаметр и малая длина) делают преобразователь критичным к влиянию таких факторов, как постепенное изменение активности катализатора, изменение расхода газа и его давления, Влияние этих факторов приводит к нестабильности показаний газоанализатора, величина которой обусловлена также изменяющимся под действием указанных факторов 45 перераспределением потоков тепла реакции окисления, направленных через боковую поверхность камеры, и потоком аналйзируемого газа. Отмеченные недостатки не позволяют проводить анализ малых концентраций горючих газов с необходи- мой точностью и стабильностью, что крайне важно при анализе горючих газов в продуктах сгорания теплоэнергетических установок, работающих с малыми избытками воздуха.Цель изобретения - увеличение стабильности и точности измерений. 20 3 7114 ствительным элементом. Реакционная камера имеет цилиндрическую форму, Чувствительный элемент намотвн на стеклянный стержень, остекловвн по поверхности и размещен внутри камеры преобразо 5 вателя вдоль его оси. Частицы катали 44 4Это достигается тем, что чувствительный элемент преобразовательногоустройства расположен на наружной поверхности реакционной камеры по всейее длине. Кроме того, камера выполняется из тонкостенной металлической трубки, у которой отношение длины к диаметру выбирают равным 25 и больше. Такое расположение чувствительного элемента принципиально позволяет уменьшить диаметр реакционной камеры преобразовательного устройства до необходимых размеров и увеличивать ее длинубез относительного увеличения ее обьема,что обеспечивает условия для полногоокисления горючих компонентов и минимизацию потерь тепла реакции окисленияс потоком анализируемого газа, В этомслучае, поток тепла реакции окисленияуходит наружу только через боковую поверхность камеры, что исключает указанный выше эффект перераспределения потоков тепла реакции окисления и обеспечивает стабильность показаний датчика.За счет выбора отношения длины камерык ее диаметру, показания датчика становятся некритичными к отравляемости катализатора и в определенных пределахк потере его активности. Относительное.уменьшение диаметра реакционной камерыпреобразователя сокрашает путь теплового потока к стенкам камеры, что способствует уменьшению инерции преобразователя. Кроме того, уменьшение инерциидостигается также устранением балластной массы каркаса и остеклованной оболочки. Среднеобьемная температура реакционной камеры уменьшенного диаметраотносительно выше, благодаря уменьшению поверхности охлаждения, что даетопределенный прирост чувствительности.Увеличение чувствительности достигаетсятакже за счет полного сжигания горючихкомпонентов в пределах камеры и минимизации потерь тепла реакции окисления спотоком газа,На чертеже изображен общий вид предложенного преобразовательного устройства. Трубка 1 реакционной камеры 1 преобразовательного устройства одной стороной приварена к штуцеру 2, которыйимеет сквозной канал, совпадающий с каналом трубки. Штуцер запрессован вовторопластовый фланец 3, в которыйзапрессованы также металлические стержни 4, для подпайки выводов чувствительного элемента. Внутри трубки 1 реакционной камеры преобразователя расположена1444 бствктедьного элемента изменяется, а поскольку оно включено в одно из плечмостовой измерительной схемы, то егоизменение приводит к. разбалансу мостовой схемы, ток или напряжение которойявляется мерой количества тепда, пропорционального содержанию горючих компонентов. Предложенное преобразоватедьное устройство обеспечивает повышение стабиль. ности и точности преобразования тепла реакции в электрический сигнал, повышение чувствительности преобразования, и снижение инерционности в 1,5-2 раза. Формула изобретения Преобразовательное усгройство термокаталитического датчика, содержащеереакционную камеру с насыпным катализатором к чувствительный элементо т л к ч а ю щ е е с я тем, что сцелью увеличения стабильности и точйос-ти измерений, чувствительный эдеменграсположен нв наружной поверхности реакционной камеры по всей ее длине,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Павленко В. А. "Автоматическиегазовналкзвторы", М., 1961, с. 351-353,2, Тхоржевский В, П. Автоматический анализ химического состава газов,М 1870, с, 64-68 (прототип). 5 71 вставка 5 с сеткой для ограничения уноса частиц катализатора потоком газа, С этой же стороны трубки, внутри нее, непосредственно у ее . онца расположена вторая вставка 6, с отверстием к сеткой5 для удерживания катализатора ив определенном расстоянии от конца трубки. На конце трубки расположен защитный колпачок с сеткой 7 для повышения надежности удержания катализатора 8 внут ри трубки прк вертикальном ее расположении в канале датчика. Чувствительный элемент 8 в виде никелированного медного провода, покрьггого жаростойкой эмалью намотан на поверхность трубки 1 15 по всей ее длине. Ддя повышения надеж. ности электрической изоляции перед намоткой провода на поверхность трубки наматывается тонкая фторопдастовая планка. С целью исключения наводок чув ствительный элемент иамотан бифидярно.Устройство работает следующим образом.Преобразовательное устройство герметично помещается в канал .термостата датчика, нагревается до температуры . термостатирования. Прк принудительном , непрерывном пропускании предварительно нагретого потока анализируемого газа через катализатор преобразовательного уст- П ройства, горючие компоненты окисляются а выделившееся в результате реакции окисления тепло нагревает преобразовательное устройство и чувствительный элемент. При этом, сопротивление чув- З 5Заказ 9000/30 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Рвушская наб., ъ 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул.Проектная, 4