Электрохимический датчик Советский патент 1990 года по МПК G01N27/416 

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в электрохимических газоанализаторах на кислород. Определение содержания кислорода в различных газах, в частности в отходящих дымовых газах тепло- и энергоагрегатов, необходимо для оптимизации режима горения с целью экономии энерготопливных ресурсов и уменьшения токсичных выбросов в окружающую атмосферу.

Цель изобретения - повышение быстродействия и увеличение срока службы и ресурса работы.

На фиг. 1 схематично представлена конструкция электрохимического датчика; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Электрохимический датчик содержит твердоэлектролитный чувствительный элемент (ТЧЭ) 1 в виде диска с нанесенными на его торцовые поверхности сравнительным 2 и рабочим 3 электродами, например, из платины. Несущая конструкция 4 выполнена, например, из жаропрочной окалиностойкой стали, имеющей коэффициент термического расширения (КТР) достаточно близкий к КТР твердого электролита ТЧЭ 1 укреплен в посадочном гнезде с помощью газонепроницаемого спая (ГС) 5, изготовленного, например, из окислов редкоземельных металлов, имеющего КТР отличный от КТР твердого электролита не более чем на ±10% и в зависимости от соотношения компонент имеющий различные точки плавления. На посадочном гнезде имеется кольцеобразный выступ 6, который своей заостренной частью контактирует с рабочим электродом. По окружности этого выступа имеются радиальные прорези 7, а в боковой части стенки над посадочным гнездом - кольцеобразная выточка 8.

Электрохимический датчик работает следующим образом

При установлении рабо чей температуры в диапазоне от 600 до 1500°С (нагреватель на чертеже условно не показан) межСП

оо к

оо

ду сравнительным 2 и рабочим 3 электродами измеряют ЭДС, величина которой ррямо пропорциональна логарифму отноше- Ний парциальных давлений кислорода в анализируемой газовой смеси и сравнительной Газовой смеси согласно уравнению Нернста. Один из потенциалов снимается непосредственно со сравнительного электрода 2, а другой - с корпуса несущей конструкции 4, Контактирующей с рабочим электродом 3. 1ри изменении парциального давления кис- .юрода благодаря радиальным прорезям 7 кольцеобразного выступа 6 и его значительно уменьшенной площади поверхности, Контактирующей с рабочим электродом 3, хи- |йический потенциал свободного кислорода на этом электроде приходит в равновесное сос- |ояние почти мгновенно, т. е. динамичес- сие характеристики датчика по сравнению с аналогом значительно улучшены и время установления показаний составляет 1-3 с. При длительной работе датчика изменение переходного сопротивления контакта электрод - металл из-за малой площади кон- Такта незначительно и почти не сказывается на точности измерения кислорода.

Срок службы и ресурс работы датчика значительно возрастают. Кольцеобразная выточка 8 предотвращает частичное затекание спая на поверхность электрода при изменении рабочей температуры, близкой к точке плавления ГС 5. При этом динамические характеристики датчика по сравнению с прототипом также значительно повышены.

10

Формула изобретения

Электрохимический датчик, содержащий твердоэлектролитный чувствительный элемент в форме диска с нанесенными на

его торцовые поверхности электродами, несущую конструкцию с посадочным гнездом под диск, герметично соединенные между собой с помощью газонепроницаемого спая, отличающийся тем, что, с целью повышения

быстродействия и увеличения срока службы и ресурса работы, на дне посадочного гнезда выполнен кольцеобразный выступ с радиальными прорезями и заостренной верхней частью, имеющей контакт с одним из электродов.

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в качестве датчика для определения содержания кислорода. Целью изобретения является улучшение метрологических характеристик (повышения быстродействия и точности измерения), а также увеличения ресурса работы и срока службы. В электрохимическом датчике дно посадочного гнезда несущей конструкции под твердотельный чувствительный элемент имеет кольцеобразный выступ с радиальными прорезями и заостренной верхней частью, и в нижней части боковой стенки над посадочным гнездом имеется кольцеобразная выточка. Электрохимический датчик может быть использовано для определения содержания кислорода в газовых смесях, в частности отходящих дымовых газах различных энерго и теплоагрегатов с целью оптимизации режима горения и экономии топлива. 1 ил.

А-А