Термохимический датчик Советский патент 1984 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к измерени довзрывных концентраций горючих газов и паров, в частности термохи шческому анализу газов и паров и может найти применение для контроля воздуха производственных помещений автоматических системах взрывопреду преждения на предприятиях химической промьштенности, стационарных и плавучих морских буровых установках и т.п. взрьгооопасных объектах. Известен термохимический сигнали затор, предназначенный для автомати ческой сигнализации о появлении в воздухе производственных помещений довзрывоопасных концентраций горючих газов и паров и их смесей, состоящий из блока питания и сигнализации и термохимических датчиков с принудительной подачей анализируемо смеси. Термохимический датчик выпол нен в виде камеры с входом и выходом для газов, в котором в пограни :Ном слое направленного потока установлены рабочий (РЧЭ) и сравнительн СЧЭ) термохимические чувствительны элементы, включенные в четырехплечи измерительный мост. Одна диагональ моста подключена к источнику питани постоянным стабилизированным током. С измерительной диагонали моста сни мается выходной сигнал ( (С),) где С - концентрация горячего газаили пара Щ , Недостаток термохимического датчика с принудительной подачей анализируемой смеси заключается в том, что он имеет значительную температурную погрешность SU чувствительного элемента. Рабочие условия (РУ) характеризуются крайними значениями рабочих температур: низкой температурой (РУ-), высокой температурой (РУ+) и нормальной температурой (НУ) .В НУ характеристики U g f(C) образуют веер, ограниченный верхней границей (ВГ)) и нижней границей(НГ) с углом между ВГ и НГ и углом на клона НГ к оси абсцисс. Веер Ujy f(С) в НУ обусловлен разбросом чувствительности ДУ РЧЭ, При изменении температуры от НУ до РУи РУ+ изменяются углы ы и р характеристик (). Физический смысл температурной погрешности 8 и РЧЭ заключается в том, что при одной и той же концентрации вьгходной сигнал датчика с разными 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 Ugy f(C) имеют разброс чувствительности uU РЧЭ. Для того, чтобы уменьшить этот разброс, установим заслонку в положение подъема чувствительности элемента 2 . Возможно с помощью заслонки увеличить чувствительность элемента до такой величины, что характеристики совместятся. Таким образом, ячейка позволяет уменьшить разброс чувствительности UU РЧЭ, но температурная погрешность SU РЧЭ при зтом не уменьшается. Кроме того, недостаток этой термохимической ячейки состоит в том, что четырехплечий измерительный мост, в состав которого входит рабочий чувствительный элемент термохимической ячейки, плохо термостабилизирован, вследствие чего имеет дополнительную температурную погрешность за счет ухода начального небаланса измерительного моста. Одним из важных факторов оценки аварийной ситуации на взрывоопасных объектах является определение концентрации горючего газа или пара в воздухе производственного объекта. Если датчик сигнализатора будет иметь небольшую температурную погрешность, то сигнализатор в рабочих условиях будет с большей точностью информировать о достижении сигнального значения концентрации, что повышает достоверность оценки степени взрьшоопасности среды производственного объекта. Причиной большой температурной погрешности чувствительного элемента ячейки является то обстоятельство, что заслонка в ячейке уменьшает разброс чувствительности элемента, но не уменьшает в РУ изменения положения характеристики и,,,, f(C). Цель изобретения - уменьшение те пературной погрешности рабочего тер мохимического чувствительного элемента путем регулирования потоков внутри камеры в зоне чувствительных элементов. Поставленная цель достигается тем, что в термохимическом датчике выполненном в виде камеры с входом и выходом для газа, и которой установлены рабочий и сравнительный тер мохимические чувствительные элемент и заслонка с приводом изменения ее положения, привод заслонки снабжен устройством температурной коррекции выполненным в виде биметаллической пружины, соединенной одним концом с заслонкой, а другим - с корпусом камеры, На фиг,I показан термохимический датчик, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 - вид Б на фиг,I, Термохимический датчик содержит рабочий 1 и сравнительный 2 термохи мические чувствительные элементы. закрепленные в основании 3, РЧЭ и С установлены в камере 4 с входом и выходом для газа. Заслонка 5 снабже на приводом изменения своего положе ния, в которьй входит пружина 6, подсоединенная к установленному на неподвижной опоре 7 с шарниром неравноплечему рычагу 8. Привод заслонки 5 снабжен устройством температурной коррекции, выполненным в виде биметаллической прууктал 9, соединенной одним концом через рыча 8с заслонкой 5, а другим с корпусом камеры. Биметаллическая пружина 9имеет регулировочный паз под винт 10, Заслонка 5 и рычаг 8 установлены под углом «6 , Угол между заслонкой и дном I1 камеры со ставляет угол р , Между концом рыча га 8 и дном 1I камеры расстояние равно В, а между концом биметалличе кой пружины и шарниром опоры 7 ;расстояние равно г. Термохимический датчик работает следунлцим образом. Через камеру 4 прокачивается измеряемая горючая смесь, например, заданной концентрaiOiH при температуре НУ, Рабочий элемент 1, вклю8 .Л ченный с сравнительным элементом в четырехгшечий измерительный мост, преобразует концентрацию горючего компонента в электрический сигнал Ug|,|n , пропорциональный концентрации горючего компонента. Угол (t заслонки (фиг,1); установлен таким образом, что влияние заслонки на gjjj пренебрежительно мало. Зафиксирован размер ,ц (В,),) - высота настроечного шаблона), соответствующий температуре НУ, например, с помощью настроечного шаблона, увеличивают угол oi заслонки до величины, при которой Ug(,|j, при заданной концентрации будет равно необходимому сигналу. Устанавливают биметаллическую пружину 9 и крепят ее винтом IО к дну камеры П, При температуре НУ биметаллическая пруясина 9 изгибается, ее свободньпй конец позанимается вверх и размер В пружины в НУ будет больше размера Е. Заслонка 5 под воздействием пружины 6 поворачивается против часовой стрелки, увеличивая угол /3 (фиг,1), В зоне чувствительного и сравнительного элементов увеличивается скорость измеряемой горючей смеси. Количество смеси, nocTynaipщей к рабочему элементу, увеличивается и и возрастает. Точной подстройки добиваются установкой размера Г.(фиг,), перемещая пружину 9 относительно винта 10 по регулировочному пазу пружины, после чего пружина 9 фиксируется неподвижным винтом 10, Если температура изменяется до РУ+, биметаллическая пружина нагревается до этой температуры и ее . свободный конец поднимается вверх. Размер В увеличивается, и заслонка поворачивается против часовой стрелки, увеличивая угол /Э (фиг,1) , возрастает. Если температура изменяется до РУ-, биметаллическая пружина охлаждается до этой температуры и ее свободный конец опускается вниз, уменьшая размер В, Заслонка 5 повода-. чивается по часовой стрелке, уменьшая угол j до величины, при которой ee положение не влияет на Ug, , Таким образом, заслонка выполненая с возможностью изменения своего оложения в зависимости от темперауры, уменьшает температурную погреш-

51130788

ность рдбочего чувствительного эле- ет вероятность принятия ложных решеЫ6НТЛ,НИИ, связанньк с. включением аварийИзобретение повышает надежность ных систем и остановкой технологичессистеьш взрывопредупреждения и снижа- кого процесса.

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, выполненный в виде камеры с входом и выходом для газа; в которой установлены рабочий и сравнительный термохимические чувствительные элементы и заслонка с приводом изменения ее положения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности рабочего термохимического элемента, привод заслонки снабжен устройством температурной коррекции, выполненным в виде биметаллической прузкины, соединенной концом с заслонкой, а другим с корпусом камеры. М) к 00 00