Термохимический датчик

СОЮЗ СОВЕТСНИХОйВЮГЮВНепе СПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ УС 1) 2) обого конеского бюр Фурман Н,И.оля рудничнодумка" е био СССР 1971. 457691/24-25(54) (57) ТЕРМОХИМИЧЕСКИЯ ДАТЧИК,выполненный в виде камеры с входоми выходом для газа; в которой установлены рабочий и сравнительный термохимические чувствительные элементы изаслонка с приводом изменения ее положения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью умсньшения температурной погрешности рабочего термохимического элемента, привод заслонки снабжен устройством температурной коррекции, выполненным в видметаллической пружины, соединеннойодним концом с заслонкой, а другимс корпусом камеры.130788 2Изобретение относится к измерениюдовзрывиых концентраций горючих газов и паров, в частноститермохимическому анализу газов и паров и может найти применение для контролявоздуха производственных помещений вавтоматических системах вэрывопредупреждения на предприятиях химической промышленности, стационарных иплавучих морских буровых установках 10и т.п. взрывоопасных объектах.Известен термохимический сигнализатор, предназначенный для автоматической сигнализации о появлении ввоздухе производственных помещений 15довэрывоопасных концентраций горючих газов и паров и их смесей, состоящий из блока питания и сигнализации и термохимических датчиков спринудительной подачей анализируемойсмеси. Термохимический датчик выполнен в виде камеры с входом и выхо"дом для газов, в котором в пограничНом слое направленного потока установлены рабочий (РЧЭ) и сравнительный(СЧЭ) термохимические чувствительныеэлементы, включенные в четырехплечийизмерительный мост, Одна диагонапьмоста подключена к источнику питанияпостоянным стабилизированным током.С измерительной диагонали моста снимается Выходной сигнал Овы)= 1(Сгде С - концентрация горячего газаили пара Г 1),Недостаток термохимического датчика с принудительной подачей анализируемой смеси заключается в том,что он имеет значительную температурную погрешность 3 О чувствительного элемента. 50 Рабочие условия (РУ 1 характеризуются крайними значениями рабочих температур: низкой температурой (РУ-), высокой температурой (РУ+) и нормальной температурой (НУ) . В НУ характеристики О 8, = 1.(С) образуют"веер", ограниченный верхней границей (,ВГ)и нижней границей(НГ) ) с углом между ВГ и НГ и углом Р на: "клона НГ к оси абсцисс. "Веер" О = 5(С) в НУ обусловлен раэбро- ВЫХсом чувствительности Ь О РЧЭ, При изменении температуры от НУ до РУ- и" РУ+ изменяются углы М и 3 характеристик О ыд,л Г(6). Физический смысл температурной погрешности 3 О РЧЭ заключается в том, что при одной и той же концентрации выходной сигнал датчика с раэнымн РЧЭ в зависимости от.температуры имеет разные значения.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является термохимический датчик, выполненный в виде камер с входом и выходом для газа, в корпусе которой установлены рабочий и сравнительный термохимические чувствительные элементы и заслонка с приводом изменения своего положения.Изменяющая свое положение заслонка регулирует чувствительность элемента. Предположим, заслонка установлена так, что ее влияние на чувствительность элемента ничтожно мало. В НУ характеристики Оы,1= Г(6)имеют разброс чувствительности дО 20 РЧЭ. Для того, чтобы уменьшить этотразброс, установим заслонку в положение подъема чувствительности элемента 2Возможно с помощью заслонки уве личить чувствительность элемента дотакой величины, что характеристикисовместятся, Таким образом, ячейкапозволяет уменьшить разброс чувствительности 6 О РЧЭ, но температурнаяпогрешность 5 О РЧЭ при этом неуменьшается. Кроме того, недостатокэтой термохимической ячейки состоит в том, что четырехплечий измерительный мост, в состав которого входит рабочий чувствительный элементтермохимической ячейки, плохо термостабилиэирован, вследствие чегоимеет дополнительную температурнуюпогрешность за счет ухода начального 40 небаланса измерительного моста.Одним иэ важных факторов оценкиаварийной ситуации на взрывоопасных объектахявляется определениеконцентрации горючего газа или пара 45 в воздухе производственного объекта. Если датчик сигналиэатора будетиметь небольшую температурную погрешность, то сигнализатор в рабочих условиях будет с большей точностью информировать о достижении сигнального значения концентрации, что повышает достоверность оценки степенивзрывоопасности среды производственного объекта. Причиной большой температурной погрешности чувствительного элемен" та ячейки является то обстоятельство, что заслонка в ячейке уменьшает3 1130788, 4разброс чувствительности элемента, ченный с сравнительным элементомно не уменьшает в РУ изменения по- в четырехплечий измерительный мо ст,ложения характеристики Оц= Г(С). преобразует концентрацию горючеЦель изобретения - уменьшение тем- го компонента в электрический сигпературной погрешности рабочего тер нал Ое , пропорциональный концентмохимического чувствительного эле- рации горючего компонента. Угол Кмента путем регулирования потоков заслонки (фиг.111 установлен такимвнутри камеры в зоне чувствительных образом, что влияние заслонки наэлементов, О пренебрежительно мало. ЗаПоставленная цель достигается 1 О фйксирован размер В=Вы (В,ш - вытем, что в термохимическом датчике, сота настроечного шаблона), соответвыполненном в виде камеры с входом ствующий температуре НУ, например,и выходом для газа, в которой уста- с помощью настроечного шаблона, увеновлены рабочий и сравнительный тер- личивают уголзаслонки до вемохимические чувствительные элементы 15 личины при которой ОУ 8 ш( р адани .заслонка с приводом изменения ее ной концентрации будет равно необположения, привод заслонки снабжен ходимому сигнапу. Устанавливают биустройством температурной коррекции, металлическую пружину 9 и крепятвыполненным в виде биметаллической ее винтом 1 О к дну камеры 11пружины, соединенной одним концом с 20 При температуре НУ биметаллическаязаслонкой, а другим - с корпусом пружина 9 изгибается, ее свободныйкамеры, конец поднимается вверх и размер ВНа фиг. 1 показан термохимический . пружины в НУ будет больше размерадатчик, продольный разрез; на фиг,2 - В . Заслонка 5 под воздействием пруразрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид 25 жйны 6 поворачивается против часоБ на фиг.1. вои стрелки, увеличивая угол /3чТермохимический датчик содержит (фиг.1. В зоне чувствительного ирабочий 1 и сравнительный 2 термохи- сравнительного элементов увелччивамические чувствительные элементы, ется скорость измеряемой горючейзакрепленные в основании 3. РЧЭ и СЧЭ З 0 смеси. Количество смеси, по .тупаюустановлены в камере 4 с входом и щей к рабочему элементу, увеличивавыходом для газа. Заслонка 5 снабже- ется и Озы возрастает. Точной подрна приводом изменения своего положе- стройки добиваются установкой азния, в который входит пружина 6, мера Г.фиг.1), перемещая пружину 9подсоединенная к установленному на35относительно винта 10 по регугиронеподвижной опоре 7 с шарниром не- вочному пазу пружины, после чегоравноплечему рычагу 8. Привод за- / пружина 9 фиксируется неподвижнымслонки 5 снабжен устройством темпе- винтом 10,ратурной коррекции, выполненным в Если температура изменяется довиде биметаллической пружины 9, РУ+, биметаплическая пружина нагресоединенной одним концом через рычаг вается до этой температуры и ее .8 с заслонкой 5, а другим с корпу- свободный конец поднимается вверх.сом камеры, Биметаллическая пружина Размер В увеличивается, и заслонка9 имеет регулировочный паз йод поворачивается против часовой стрелвинт 1 О. Заслонка 5 и рычаг45 фки увеличивая угол Ч (фиг 1) ОГф эМ8 установлены под углом К . Угол : возрастает.между заслонкой и дном 11 камеры со- Если температура изменяется доставляет угол. Между концом рычаг РУ-, биметаллическая пружина охлажга 8 и дном 11 камеры расстояние дается до этой температуры и ее своравно В, а между концом биметалличесг 0 бодный конец опускается. вниз50Вкой пружины и шарниром опоры 7 уменьшая размер В, Заслонка 5 по ор -расстояние равно г. чивается по часовой стрелке уменьЭТермохимический датчик работает шая угол 3 до величины, при которойследующим образомФее положенйе не влияет на ОНых фЧерез камеру 4 прокачивается , 55 . Таким образом, заслонкавыполненизмеряемая горючая смесь, например, ная с возможностью изменения своегозаданной концентрации при темпера- положения в,зависнмости от температуре НУ. Рабочий элемент 1, вклю- туры, уменьшает температурную погреш