Электрохимический датчик состава печной атмосферы Советский патент 1989 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к химико- термической обработке изделий и может быть использовано для измерения углеродного потенциала по содержанию кис- .лорода.печных атмосфер и других га- зовых сред.

Цель изобретения - повышение качества изделий, подвергаемых термообра ботке.

На чертеже изображен предлагаемый датчик, об1ций вид в разрезе.

31513397

Электрохимический датчик состава печной атмосферы имеет держатель 1, помещенный в стакан 2, представ- ляющий собой трубку, вьтолненную из жаропрочного материала, на которую надета металлическая.гайка 3 с резьбой на внешней поверхности, шайба 4, выполненная из металла и имеющая в сечении прямоугольный треугольник, fO обращенный гипотенузой внутрь, и прокладка 5 для отделения внутреннего пространства от внешнего, выпол- невпая из резины и представляющая coek(t кольцо круглого сечения. В верх 15 ней .части держатель 1 заканчивается с наружной стороны резьбой для приема втулки 6, выполненной из диэлектрического материала. Неско-т ько ниже резьбы держатель 1 имеет клемму 7 20 для осуществления внешнего токоотво- да, выполненную из токопроводящего материала. В нижней части держатель. 1 с внутренней стороны соединен с керамической ячейкой 8 при помощи высо-25 котемпературного клея 9.

Ячейка 8 представляет собой пробирку, с внешней и внутренней сторог , нас которой нанесены внешний 10 и внутренний 11 электродь, вьЬюдаенные 30 из материала платиновой группы. Дер- жатель 1 соединен с внешним электродом to при помощи платиновой проволочки 12.

.. Внутри держателя 1 проходит пат- 35 рубок 13 для подвода эталонного газа, выполненный из жаропрочного токопрово- , дацего материала и вьтолняющий одновременно функции электрического проводника. Несколько ниже верхнего тор-40 ца патрубок 13 имеет клемму 1А дпя осуществления внутреннего токоотво- да, а нижний торец, обращенный к внутреннему электроду и находящийся с ним в непосредственном контакте, дЗ снабжен слоем платины для осуществления надежного электроконтакта и имеет прорези для выхода эталонного газа. Патрубок 13 в верхней части несколько низке клеммы 14 снабжен упором 15,,. в который упирается пружина 16, создающая гарантированное поджатие пат- - рубка 13 к внутреннему электроду 11, , надетая на патрубок и упирающаяся другим концом во внутреннюю поверх- „ , кость верхней части втулки 6« Усилие поджатия 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 в нижней части заканчивается донышком 17, вьтолнен- ным н 3 жаропрочного материала с внешней стороны, имеющим сквозные отверстия для прохода анализируемого газа, а во внутренней - аксиально расположённые внешнюю и внутреннюю кольце- вые канавки для приема внешней 18 и внутренней 19 втулок, вьтолненных 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 меящу внешней 18 и внутренней 19 втулками.

Внутренняя втулка в верхней части заканчивается соприкасающимся с внутренней стенкой стакана 2 буртиком. Сверху над втулками на держатель 1 надето центровочное кольцо 20, вьтол- ненное из жаропрочного диэлектрического материала. С внешней стороны центровочное кольцо 20 и буртик внутренней втулки 19 имеют отверстие для приема воздухозаборной трубки 21, вьшолненной из 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 крьшиси 25, выполненной из газоплотного материала, имеющей кольцевую канавку, в которую помещается прокладка 26 для отделения внутреннего пространства от внешнего, вьтолненная из резины и представлякицая собой кольцо круглого сечения..

В центре крышка 25 имеет отверстие для приема держателя 1. В отверстии имеется канавка, в которой расположена прокладка 27, для отделения внут реннего пространства от внешнего,выполненная из резины и представляющая собой кольцо круглого сечения. Между центральным отверстием и кольцевой канавкой в крьппке 25 имеется отверстие для приема газозаборной трубки 28, выполненной из газоллотного материала, соединенной с нагнетателем 29, прокачивающим анализируемый газ на факел.

Кроме того, изображены корпус пё чи 30 и крепежная втулка 31 для прима гайки 3. Нагнетатель 23 воздуха и нагнетатель 29 могут быть вьшолнены например, как побудитель расхода, реле времени может представлять собой например, реле времени программное, клапан 22 может быть выполнен как клапан обратный, -

Внешняя втулка 18 выполнена со средним диаметром 0,6-0,8 внутреннего диаметра стакана, высотой 5-10 внешнего диамё ура держателя и толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана. Внутренняя втулка 19 вьтол- нена 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 касающейся с днищем стакана части внутренней втулки, вьшолнены-2-6 отверстий общей площадью, равной площади кольцевого зазора, образованного между двумя втулками. В буртике втулки также выполнены отверстия диаметром 1,03-1 ,-05 внешнего диаметра втулки, сквозные отверстия 32 в доньш1ке 17 стакана 2, кольцевая внешняя канавка 33 в доньшке 17, кольцевая внутренняя канавка 34 в доньш1ке 17, щелевой зазор 35.

Датчик работает следующим образом

С внутренней стороны керамическая ячейка 8 омывается эталонным газом с известньм содержанием кислорода, например воздухом, а с другой - анализируемым газом. Анализируемый газ прокачивается за счет нагн етателя 29 через отверстия, имеющееся в донышке 17, щелевые зазоры, обр-азован- ные стаканом 2, внешней 18 и внутренней 19 втулками и далее через отверстие в центровочном кольце 20 и газообразную трубку на факел, где осуществляется сжигание газа. Работа датчика основана на возникновении ЭДС на поверхности керамической ячейки 3, так как она разделяет вещества с различной химической активностью кислорода. С внутренней поверхности ячейки 8 сигнал через внутренний электрод 11, платиновый контакт патрубка 13 поступает на клемму 14 патрубка.

С внешней поверхности ячейки 8 сигнал, через внешний электрод 10, платиновую проволоку 12, держатель 1 поступает на клемму 7. С клеммы

сигнал поступает на регистрирующие приборы. Поскольку сигнал, вьфаба- тьшаемьй ячейкой 8 пропорционален давлению кислорода в атмосфере печи, при постоянном значении парциального давления кислорода в эталонном газе, монооксида углерода в анализируемом газе и при Т const, а давление кислорода в анализируемом газе однозначно связано с углеродным Потенциалом, с помощью датчика можно достаточно . точно определить активность углерода в атмосфере.

Формула изобретения

1. Электрохимический датчик состава печной атмосферы, содержащий

20

25

J5

50

ячейку с ионной проводимостью, закрепленную в держателе соосно с ним, расположенном в стакане из жаропрочного материала, в днище которого выполнены отверстие и воздуховод, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения качества изделий, подвергаемых термообработке, в стакане установлены соосно одна относительно другой две втулки, внешняя из ,Q)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 внут- 35 ренней поверхностью стакана вьтолне- но отверстие, а во внутренней втулке в нижней части, соприкасающейся с днищем стакана,вьтолнены отверстия общей площадью, равной площади кольцевого зазора, образованного двум;я втулками, причем в верхней части внутренняя втулка ограничена соприкасающимся с внутренней стенкой стакана буртиком, в котором выполнено 45 отверстие соосно с отверстием возду- ховода. .

40

2. Датчик по п.1, отличаю- щ и и с я тем, что внешняя втулка вьтолнена высотой 5-10 внешнего диаметра держателя и толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра стакана.

50

55

3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что внутренняя втулка выполнена с внешним диаметром 0,4-0,5 внутреннего диаметра стакана, толщиной 0,04-0,06 внутреннего диаметра

гь

3i

hнаФо/(ел

Изобретение относится к химико-термической обработке изделий и может быть использовано для измерения углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред. Цель изобретения - повышение качества изделий, подвергаемых термообработке. Датчик содержит ячейку с ионной проводимостью, закрепленную в держателе, аксиально расположенном в стакане из жаропрочного материала, в днище которого выполнено 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 выполнена на внутренней поверхности днища стакана. Отверстие в днище стакана выполнено между внешней поверхностью этой втулки и внутренней поверхностью стакана. Внутренняя втулка 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, соприкасающейся с днищем стакана, части выполнена с 2-6 отверстиями общей площадью, равной площади кольцевого зазора между двумя втулками. В верхней части втулка ограничена соприкасающимися с внутренней стенкой стакана буртиком, в котором выполнены отверстия диаметром 1,03-1,05 внешнего диаметра. Буртик установлен аксиально с отверстием воздуховода, связанного через клапан и нагреватель воздуха с реле времени. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.