Газоанализатор кислорода Советский патент 1983 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к области измерения содержания кислорода в газовых средах, в час лости к электрохимическим датчикам, и может .быть использовано в энергетике, химической и металлургической промышленности. Известен газоанализатор кислорода на твердом электролите, содержащий рабочий зчасток с переменной толщиной . стенки и донолнительным измерительным электродом, подключенным через блок усиления ко входу сумматора, к которому также подключен образцовый электрод, а измерительный электрод подключен к сумматору и блоку усиления 1. Недостатки заключаются в том, что наличие вычислительных блоков вносит дополнительную погрешность. Кроме того, компенсация в известной ячейке не учитывает функциональной зависимости термо-ЭДС от измеряемой концент рации кислорода, что в свою очередь снижает точность измерения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является газоанализатор кислорода, содержащий корпус с размещенными в нем нагревателем, внутри которого установлена твердоэлектрометкая ячейка со взаимносмещенными электродами, измерителем температуры и индикатором 2. К недостаткам известного устройства следует отнести сложность реализации для получения действительного устранения паразитной термо-ЭДС и соответственно недостаточная точность. В известном устройстве электроды ячейки смещаются на расчетьгую , которая зависит от разности температур и от крутизны линейно-возрастающего температурного поля нагревателя. Для реализации указанного уст ройства необходимо измерить, с достаточной точностью, разность температур по толщине стенки ячейки и крутизну температурного поля нагревателя, затем определить величину сме щения электродов. Измерение указанных параметров можно произвести только с определенной погрешностью, а достаточно точное нанесение электродов с заданным смещением затруднительно. В результате полностью устранить термо-ЭДС-в известном .устройстве не удается. Целью изобретения является повыщение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в газоанализаторе кислорода, содержащем корпус с размещенными в нем нагревателем, внутри к торого установлена твердоэлектролитная ячейка со взаимно смещеннь ми электродами, измерите лем температуры и индикатором, в торце тшгре вателя установлен теплоотводящий элемент с возможностью перемещения вдоль оси нагревателя, выполненный в виде цилиндра с ребрами. На фиг. I изображен предложенный Газоанализатор; на фиг. 2 - характеристика температурного поля нагревателя. Газоанализатор содержит корпус 1, нагреватель 2, теплоотводящий элемент 3 с механизмом 4 перемещения, твердоэлектролитную ячейку 5 с электродами 6 и 7, измеритель 8 температуры и индикатор 9.. Электроды ячейки 5 взаимно смещены вдоль общей оси нагревателем 2 на произвольную величину так, ггобы внутренний электрод был смещен в сторону возрастания температурного поля. Из опыта применения газоанализатора следует, что смещать электроды необходимо так,чтобы степень перекрытия, определяемая отнощением площади перекрытия к площади одitoro электрода, выраженная в процентах, состав ляла не менее 10%. Ячейка 5 расположена коаксиально по отнощению к нагревателю 2, который в свою очередь помещен внутри корпуса 1. Теплоотводящий элемент 3 расположен в торце нагревателя со стороны смещения наружного электрода 7 и ось его совпадает с осью нагревателя 2 и ячейки 5. С помощью механизма 4 перемещения теплоотводящий элемент 3 может перемещаться вдоль общей оси нагревателя 2 и ячейки 5. Выводы от электродов ячейки 5, измерителя 8 температуры и нагревателя проходят через торец корпуса 1, где герметизируются и изолируются. Выводы электродов ячейки 5 подсоединены к индикатору 9. Газоанализатор работает следующим образом. При подводе к электродам ячейки 5 газа с одинаковьш содержанием кислорода, например воздуха. ЭДС. генерируемая в ней и фиксируемая индикатором 9, будет зависеть только от разности средних температур электродов и лри уменьщении этой разности стремится к нулю. Именно при таких условиях настраивается газоанализатор. Перемещая с помощью механизма 4 теплоотводящий элемент 3, вдоль оси ячейки 5, в зоне нагревателя 2 изменяют температуру поля внутри него. Чем глубже внутри нагревателя 2 (ближе к ячейке 5) ра.сполагается теплоотводящий элемент, тем больще крутизна температурного поля внутри нагревателя (фиг. 2 линия 1). Механизм 4 перемещения снабжен ограничителем хода теплоотводящего элемента 3 (не изображен), который не допускает контакта элемента 3 с ячейкой 5. В зависимости от того на сколько смещены электроды и каждая разность тем |ератур на электродах, выби1)ается определенная величина градиента (крутизна) температурного поля внутри нагревателя, а.значит и О1гределенное положение теплоотводящего элемента 3 внутри нагревателя 2. Настройка ведется iteремещением теилоотводящего элемента и прекращается при установке стрелки и1{дикатора 9 в нулевое положение. При измерении настроенным газоанализатором, т.е. при подаче анализируемого и эталонного газов к электродам ячейки 5, гарантируемая ею ЭДС определяется только уравнением Нернста, так как средние температуры электродов 6 и 7 равны (точки А и Б на фиг. 2) и поэтому паразитная термо-ЭДС отсутствует. Рабочая температура ячейки 5 при измерении контролируется с помощью измерителя 8 температуры. Отрезки /IT, ДТх), Л Т 2 на фиг. 2 показывают

10435444

какими должен быть перепад температур по толщине стенки ячейки в разных положениях теилоотводящего элемента при данном смещений электродов, «гтобы средане их температуры бы5 ли равны.

Применение предложенного газоанализатора позволяет повысить точност| измерения со-, держания кислорода в газовых средах и довести ее до 0,5-1,0%. Экономический эффект от внедрения предложенного газоанализатора на парогенераторах ТПП-110 составляет 30,0 тыс. руб. в год.

ГАЗОАНАЛИЗАТОР КИСЛОРОДА, содержащий корпус с размещенными в нем нагревателем, внутри которого установлена твердоэлектрояитная ячейка со взаимно смещенными электродами, измерителем температуры и индикатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в торце нагревателя установлен теплоотводящий элемент с возможностью перемещения вдоль оси нагревателя, выполненный в виде цилиндра с ребрами. (Л с:

фиг.2