Электрохимический датчик для определения содержания кислорода в газах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9 Е 1 О 01 Й 27/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ А ВТОРСНОМУ СВИД 8-2 Бю нко ои и экспериАМН СССР лин ицины88,8)ин В.Зовремеоды ив жидимия"еликобС 01.Иодляовых1-13 аппаратураостях и га1975, с.ританииМ 27/46, о блик АТЧ ИСЛ тированв немвыводамианалиэищ и иния точавы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТ(54)(57) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ В ГАЗАХ, содержащий термост ный корпус с расположенными электролитом, электродами с и каналами подвода и отвода руемого газа, о т л и ч с я тем, что, с целью по ности измерений, внутри корпуса размещены полости, разделенные перегородкой, одна иэ которых заполненатеплоемким материалом, а другая-воздухом, причем, каналы подвода и отвода анализируемого газа, проходящиечерез полость, заполненную воздухом,выполнены в виде трубок, расположен.ных соосно одна в другой, при этомвнутренняя трубка для отвода анализируемого газа выполнена теплопроводной, а наружная трубка для подвода анализируемого газа теплоизоляционной, часть канала подвода анализируемого газа, проходящая черезполость, заполненную теплоемким материалом по винтовой линии, выполнена также из теплопроводной трубки,а выводы электродов пропущены поканалу отвода,2. Датчик по п, 1, о тл ич а ю щ и й с я тем, что термостатированный корпус выполнен в видесосуда Дьюара,1052984а Изобоетение предназначено для измерения содержания кислорода в дыха-тельных газах и относится к электро;химическим датчикам кислорода.Известны для измерения содержания кислорода в газах термостатированНые электрохимические датчики кислорода, содержащие электролит, электроды, электровыводы 1.1 .Недостаток указанного устройства 1 О заключается в том что при измерении кислорода в газах он не обладает высокой точностью,Наиболее близким к предлагаемому является электрохимический датчик 15 Кроме того, термостатированныйкорпус выполнен в виде сосуда Дьюара,На чертеже представлен предлагаемый датчик.Датчик содержит термостатирован ный корпус 1 в виде сосуда Дьюарас расположенными в нем свинцовыманодом 2, изолятором 3 и серебрянымкатодом 4. Между электродами расположена ионообменная мембрана 5, пропитанная электролитом 253 .КОН. Серебряный катод 4 прижат к корпусу 1крышкой 6, Она снабжена резиновымуплотнением 7 и 8 и гайкой 9 Корпусдатчика одновременно является токосъемником. катода. В крышке 6 имеетсяполость 10 с каналами подвода 11 иотвода 12 анализируемого газа. Газовые каналы 11 и 12 крышки сообщаются с соответствующими каналами 13и 14 корпуса. Каналы корпуса снабжены штуцерами 15 и 16, являющимисяФиксаторами крышки. В корпусе такжеимеется емкость 17, заполненная теп.лоемким материалом, например водой.45Она герметизирована крышкой 18, которая прижата к корпусу гайкой 19 чеоез резиновые уплотнения 20, В емкости 1 расположена часть каналаподвода анализируемого газа, проходящая по винтовой линии 21 газа, Радиально к корпусу примыкают трубки22 и 23; Трубка 22 является продолжением канала отвода анализируемогогаза. Пространство, образованноетрубками 22 и 23, является началомканала подвода анализируемого газа.Через трубку отвода газа пропущенывыводы электродов 24. Концы трубок22 и 23 снабжены коммутирующим уст для определения содержания кислородав газах, содержащий термостатированныйкорпус с расположенными в нем электролитом электродами с выводами и каналами подвода и отвода анализируемого газа 2",1В известной конструкции на теплообмен корпуса с окружающей средой,а также на доведение анализируемогогаза до температуры термостатиррвания расходуется значительное количество энергии, Это делает необходимым применение в ней активного термостатирования - нагревателем, датчиком температуры, блоком управления иисточником питания, Даже сложные поконструкции ультротермостаты позволяют реализовать точность поддержаниятемпературы ,0,1 С, при этом точностьоизмерения кислорода в диапазоне 1521 об,3 составляет + 0,53 температурный коэФФициент датчика кислорода5-6"ь на 1 С). Таким образом, применение активного термостатирования значительно усложняет конструкцию, делает ее зависимой от источников питанияи не позволяет реализовать высокуюточность измерения, Кроме того, врезультате смещения при закреплениив корпусе гайкой катода, выполненногов виде тонкого слоя серебра или золота на полимерной пленке, в месте егоконтакта с токосъемником часто наблюдается его разрушение,Цель изобретения " повышение точности измерения,Поставленная цель достигается темчто в электрохимическом датчике дляопределения содержания кислорода вгазах, содержащем термостатированный корпус с расположенными в немэлектролитом, электродами с выводамии каналами подвода и отвода анализируемого газа, внутри корпуса размещены полости, разделенные перегород.кой, одна из которых заполнена теплоемким материалом, а другая-воздухом, причем каналы подвода и отводаанализируемого газа, проходящие через полость, заполненную воздухом,выполнены в виде трубок, расположенных соосно одна в другой, при этомвнутренняя трубка для .отвода анализируемого газа выполнена теплопроводной, а наружная трубка для подводаанализируемого газа - теплоизоляционной, часть канала подвода анализируемого газа, проходящая через полость,заполненную теплоемким материалом по винтовой линии, выполнена такжеиз теплопроводной трубки, а выводыэлектродов пропущены по каналу отвода.10523ройством 25, Оно предназначено дляподачи и отведения газа по каналам,а также для герметичного отведениявыводов электродов. Датчик закрытпробкой 26.Устройство работает следующим об. разом,Анализируемый гаэ через коммутирующее устройство 25 поступает впространство, образованное трубками 1022 и 23. Здесь он вступает. черезтеплопроводную трубку 22 в тепловойконтакт с выводимым из датчика газом и принимает его температуру.Дальнейшее доведение анализируемогогаза до температуры термостата осуществляется в части канала подвода,проходящего гю винтовой линии . Рольтермостата выполняет корпус 1 датчика, а также пространство 1, заполненное теплоемкой жидкостью.Из части канала подвода, проходя"щего по винтовой линии, анализируемыйгаз по газовым каналам 13 и 11 поступает в полость 10 и по каналам 12и 14 и трубке 22 через коммутирующееустройство выводится наружу, Полость10 представляет собой объем, ограни- .ченный с одной стороны крышкой б,с другой - катодом 4, выполненным30путем нанесения пористого слоя сереб"ра на защитную полимерную пленку.Кислород анализируемого газа диффундирует через полимерную пленку к катоду, где происходит его восстановле" 9844,ние: 0 + Н О + 4 е --- + 4 ОН2Одновременно происходит растворениеанода 2:2 РЬ + 4 ОН + 4 е -- -ф 2 РЬ(ОН)1 в результате через измерительный прибор, подключенный к выводам 24, гюкаэывает величину тока, пропорциональную количеству кислорода в ана.лизируемом газе. В данной конструкции за счет хорошей теплоизоляции корпуса, а также за счет теплового взаимодействия отходящего газа с газом, гюступающим на анализ, на термостатирование расходуется значительно меньше энергии, чем в известной конструкции. Экспериментальная проверка данной конструкции теплоемкостью 2 ккал, гюмещенной в сосуд Дьюара, при расходе анализируемого газа 100 мп/мин и колебаниях температуры окружающей среды + 5 С показывает, цто данная конструкция обеспечивает измерения с точностью + 0,1, Это в 5 раэ превышает тоцность измерения известной конструкции датчика.Кроме того, выполнение корпуса датчика токосъемником катода, отведение выводов электродов по каналу от" вода газа, а также снабжение каналов корпуса штуцерами, являющимися фиксаторами крышки, значительно упрощают конструкцию и повышают ее надежность,1052984 Г. Боровтелевиц орректор Заказ 8862/4 035 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4 Составител актор С. Квятковская Техред Ж,КТираж 873И Государственноделам иэобретениосква, Ж, Рау Под писномитета СССРоткрытиия наб д, 4/5