Электрохимический датчик состава печной атмосферы

(56 кл е Изобретение о мическойобра использован ого потенциал да.печных атых еред. ся к химико изделий и може измерения угле содержанию кис и других ганос отк ст бо бы роНа чертчик, общи ф а СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИ И ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СОСТАВА ПЕЧНОЙ АТМОСФЕРЫ(57) Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и можетбыть использовано для измерения углеродного потенциала по содержаниюкислорода печных атмосфер и другихгазовых сред. Цель изобретения - по"вышение качества иэделий, подвергаемых термообработке. Датчик содержитячейку с ионной проводимостью, закрепленную в держателе, аксиально расположенном в стакане из жаропрочного материала, в.днище которого выполкено отверстие. Датчик отличается тем, что в стакане установлены аксиально относительно его и друг друга две втулки. Внешняя втулка со средним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана, высотой 5-10 внешнего диаметра держателя и толщиной 0,040-0,060 внутреннего диаметра стакана установлена в кольцевой канавке, которая вы полнена на внутренней поверхности днища стакана. Отверстие в днище стакана выполнено между внешней поверхностью этой втулки и внутренней поверх" ностью стакана. Внутренняя втулка с внешним диаметром 04-0,5, толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана и высотой 1,2-1,4 высоты внешней втулки в нижней, соприкасающейся с днищем стакана, части выполнена с 2- 6 отверстиями общей площадью, равной( площади кольцевого зазора между двумя втулками. В верхней части втулка. Я ограничена соприкасающимся с внутрен-. ней стенкой стакана буртиком, в котором выполнены отверстия диаметром 1,03-1,05 внешнего диаметра. Буртик установлен аксиально с отверстиемвоздуховода, связанного через клапан и нагреватель воздуха с реле времени.3 зеп.ф лы 1 иле Цель изобретения - повышение каче- а изделий, подвергаемых термообра же изображен предлагаемый й вид в разрезе.3 1513397Электрохимический датчик состава печной атмосферы имеет держатель1, помещенный н стакан 2, представляющий собой трубку, выполненную иэжаропрочного материала, на которуюнадета металлическая, гайка 3 с резьбой на внешней поверхности, шайба 4,выполненная из металпа и имеющая всечении прямоугольный треугольник, 10обращенный гипотенуэой внутрь, ипрокладка 5 для отделения внутреннего пространства от внешнего, выполненная из резины и представляющаясобой кольцо. круглого сечения. В верх 15ней,части держатель 1 заканчиваетсяс наружной стороны резьбой для приема втулки 6, выполненной из диэлектрического материала. Несколько нижерезьбы держатель 1 имеет клемму 7 20дик осуществления внешнего токоотвода, выполненную из токопроводящегоматериала. В нижней части держатель.с внутренней стороны соединен с керамической ячейкой 8 при помощи высокотехпературного клея 9.ячейка 8 представляет собой пробирку, с внешней и внутренней сторо. наг которой нанесены внешний 10 ивнутренний 11 электроды, выполненные 30из материала платиновой группы, Держатель 1 соединен с внешним электродом 10 при помощи платиновой проволочки 12.Внутри держателя 1 проходит патрубок 13 для подвода эталонного газа,вщмлненный из жаропрочного токопроно, дащего материала и выполняющий одновременно функции электрического про-.водника. Несколько ниже верхнего тораа патрубок 13 имеет клемму 14 дляосуществления внутреннего токоотвода, а нижний торец, обращенный квнутреннему электроду и находящийся сним в непосредственном контакте,снабжен слоем платины для осуществления надежного злектроконтакта и имеетпрорези для выхода эталонного газа.Патрубок 13 в верхней части несколько ниже клеммы 14 снабжен упором 15,в который упирается пружина 16, создающая гарантированное поджатие патрубка 13 к внутреннему электроду 11,надетая на патрубок и упирающаясядругим концом во внутреннюю поверх"ность верхней части втулки 6. Усилиеподжатия регулируется втулкой 6.Кроме того, втулка 6 центрирует патрубок .13 по отношению к держателю 1 и выполняет Функции изолятора, предупреждая контакт внутреннего и внешнего электродов. Стакан 2 н нижней части заканчивается доньппком 17, выполненным и з жаропрочного материала с внешней стороны, имеющим сквозные отверстия для прохода анализируемого газа, а во внутренней - аксиально расположенные внешнюю и внутреннюю кольцевые канавки для приема внешней 18 и внутренней 19 втулок, выполненных из жаропрочного материала и образующих щелевой зазор. В верхней части внешняя втулка 18 имеет выступы для ее центровки с внутренней втулкой 19, которая в нижней части имеет 2-6 отверстий общей площадью, равной площади кольцевого зазора между внешней 18 и ннутренней 19 втулками.Внутренняя втулка н верхней части заканчивается соприкасающимся с внутренней стенкой стакана 2 буртиком, Сверху над втулками на держатель 1 надето центровочное кольцо 20, выполненное из жаропрочного диэлектрического материала. С внешней стороны центровочное кольцо 20 и буртик внутренней втулки 19 имеют отверстие для приема воздухозаборной трубки 21, выполненной иэ жаропрочного материала, проходящей через отверстие, имеющееся в верхней части стакана, и соединенной. через клапан 22 с нагнета телем 23 воздуха, связанным с реле 24 времени, В верхней части. стакан 2 заканчивается резьбой для приема крьппки 25, выполненной из газоплотного материала, имеющей кольцевую ка" нанку, в которую помещается прокладка 26 для отделения внутреннего пространства от внешнего, выполненная из резины и представляющая собой кольцо круглого сечения.В центре крышка 25 имеет отверстиедля приема держателя 1. В отверстииимеется канавка, н которой расположена прокладка 27, для отделения внут-.реннего пространства от внешнего,выполненная из резины и представляющаясобой кольцо круглого сечения. Иеждуцентральным отверстием и кольцевойканавкой в крышке 25 имеется отверстие для приема газозаборной трубки 28,выполненной из газоплотного матерна"ла, соединенной с нагнетателем 29,прокачивающим анализируемый газ нафакел,5 15133Кроме того, изображены корпус пе-чи 30 и крепежная втулка 31 для приема гайки 3. Нагнетатель 23 воздуха инагнетатель 29 могут быть выполнены,например, как побудитель расхода, реле времени может представлять собой,например, реле времени программное,клапан 22 может быть выполнен какклапан обратный. 10Внешняя втулка 18 выполнена сосредним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана, высотой 5-10внешнего диаметра держателя и толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметрастакана. Внутренняя втулка 19 выполнена с внешним диаметром 0,4-0,5,толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана и высотой 1,2-1,4 высоты внешней втулки. В нижней, сопри-.20касающейся с днищем стакана частивнутренней втулки, выполнены-6 отверстий общей площадью, равной площади кольцевого зазора, образованного между двумя втулками. В буртикевтулки также выполнены отверстиядиаметром 1,03-1,05 внешнего диаметра втулки, сквозные отверстия 32 вдонышке 17 стакана 2, кольцеваявнешняя канавка 33 в донышке 17,кольцевая внутренняя канавка 34 в30донышке 17, щелевой зазор 35,Датчик работает следующим образом.С внутренней стороны керамическаяячейка 8 омывается эталонным газом сизвестным содержанием кислорода, например воздухом, а с другой - анализируемым газом. Анализируемый гаэпрокачивается за счет нагнетателя.29 через отверстия, имеющиеся в донышке 17, щелевые зазоры, образованные стаканом 2; внешней 18 и внутренней 19 втулками и далее через отверстие в центровочном кольце 20 игазообразную трубку на факел, гдеосуществляется сжигание газа. Работа 45датчика основана на возникновенииЭДС на поверхности керамической ячейки 3, так как она разделяет веществас различной химической активностьюкислОрода. С внутренней поверхности 50ячейки 8 сигнал через внутреннийэлектрод 11, платиновый контакт патрубка 13 поступает на клемму 14патрубка. 1. Электрохимический датчик состава печной атмосферы, содержащий ячейку с ионной проводимостью, закрепленную в держателе соосно с ним, расположенном в стакане из жаропрочного материала, в днище которого вы" полнены отверстие.и воздуховод, о т - л к ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества иэделий, подвергаемых термообработке, в стакане установлены соосно одна относительно другой две втулки, внешняя из 1 которых со средним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана установлена в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности днища стакана, в котором между внешней поверхностью канавки и внутренней поверхностью стакана выполнено отверстие, а во внутренней втулке в нижней части, соприкасающейся с днищем стакана,выполнены отверстия общей площадью, равной площади кольцевого зазора, образованного двумя втулками, причем в верхней части внутренняя втулка ограничена соприкасающимся с внутренней стенкой стакана буртиком, в котором выполнено отверстие соосно с отверстием,воздуховода.1 3. Датчик по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что внутренняя втулка выполнена с внешним диаметром 0,4-0,5 внутреннего диаметра стакана, толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра 551 С внешней поверхности ячейки 8 сигнал. через внешний электрод 10, платиновую проволоку 12, держатель поступает на клемму 7. С клеммы 97 6сигнал поступает на регистрирующиеприборы. Поскольку сигнал, вырабатываемый ячейксй 8, пропорционалендавлению кислорода в атмосфере печи,при постоянном значении парциальногодавления кислорода в эталонном газе,монооксида углерода в анализируемомгазе и при Т = сопвС, а давление кислорода в анализируемом газе однозначно связано с углеродным потенциалом,с помощью датчика можно достаточноточно определить активность углеродав атмосфере,Формула изобретения 2, Датчикпо п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что внешняя втулка выполнена высотой 5-10 внешнего диаметра держателя и толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана.1513397 Составитель .Г. Денисенко Бобкова Техред Л,Олийнык Корректор С.Редактор ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент"г.ужгород, ул. Гагарина, 10 стакана и высотой 1,2-1,4 высотывнешней втулки, причем отверстие вбуртике выполнено диаметром 1,031,05 внешнего диаметра воздуховода. Заказ 6076/46 Тираж 789ВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Ж4. Датчик по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что воэдуховод связанчерез клапан и нагнетатель воздухас реле времени. Подписноеобретениям и открытиям црРаушская наб., д, 4/5