Устройство для определения концентрации горючих газов и паров Советский патент 1992 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для определения содержания горючих газов и паров в широком диапазоне.

Известны устройства контроля горючих газов и паров в воздухе (например, метана), основанные на измерении теплового эффекта от сжигания диффузионно-подводимых веществ на каталитически активном элементе, помещенном в пористую реакционную камеру.

Недостатком этих устройств является то, что они могут работать только до нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), так как принципы замера горючих составляющих воздуха, заложенные в основу этих устройств, предполагают двойственность показаний (при концентрациях ниже НКПР и при больших

концентрациях - близких к 100% из-за недостатка кислорода). Кроме того, в этих устройствах чувствительные элементы быстро, а иногда мгновенно выходят из строя при концентрациях выше НКПР.

Известны также устройства (например, метанометр М 510 фирмы Ауэргезелыиафт ГМБХ, (ФРГ), определяющие содержание газов за счет измерения теплоотвода от нагретого пассивного (рабочего) чувствительного элемента при различных величинах теплопроводности смеси горючего газа или пара с воздухом, определяемых концентрацией газа.

Недостатком этих устройств является сравнительно малые (на 1-2 порядка меньше по отношению к предыдущему устройству) выходные сигналы на 1% концентрации исследуемого горючего газа или пара. КроXJ

О

4 GO

ме того, допустимая абсолютная погрешность для всего диапазона измерений этих устройств ведет к достаточно большим относительным погрешностям в диапазоне до НКПР.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является портативная измерительная система А2 фирмы Ауэргезельшафт ГМБХ, (ФРГ), Это устройство содержит активный каталитический и пассивный - сравнительный чувствительные элементы, помещенные в пористую реакционную камеру, включенные в одну из ветвей схемы равновесного электрического моста и измерительного устройства, включенного в измерительную диагональ этого моста. При такой компоновке прибор работает для измерений в пределах 0-2 об.% метана (до НКПР). Для выполнения измерений в пределах 5-100 об. % метана прибор снабжен отдельным, подключаемым на штепсельном разъеме съемным блоком, работающим на принципе измерения теплопроводности и представляющим собой также отдельную мостовую схему (используется от предыдущего варианта только блок питания и измерительное устройство).

Недостатком данного устройства является большое количество дополнительных элементов, используемых при измерении высоких концентраций, и не используемых при этом элементе термохимического варианта прибора, а также громоздкость системы в целом.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов устройства путем совмещения функций некоторых элементов, повышение удобства эксплуатации устройства.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит два чувствительных элемента, включенных в одну ветвь мостовой схемы, причем элемент 1 выполнен чувствительным по теплопроводности, элемент 2 выполнен из двух соединенных элементов, один из которых - элемент 3 - аналогичен элементу 1 по теплопроводности и помещен в герметичную камеру 4 со

сравнительной газовой средой, а второй элемент 5 выполнен в виде термокаталитического элемента, причем они имеют в одной вершине мостовой схемы общую точку

и подключены через двухпозиционный переключатель 6 к другой вершине. Вторую ветвь мостовой схемы составляют сопротивление отношения 7, 8, 9. В диагональ моста включено измерительное устройство 10.

Устройство работает следующим образом.

При концентрациях горючих газов и паров меньше НКПР переключатель 6 включен на термокаталитический элемент 5, к которому совместно с элементом 1 за счет диффузии или принудительно подается исследуемая газовая смесь. При этом на измерителе 10 будет сигнал пропорциональный концентрации исследуемого горючего

компонента газовой смеси. При концентрациях выше НКПР переключатель 6 переключается на элемент 3, помещенный в герметичную камеру 4 со сравнительной газовой средой. При этом в схему в одну из

ветвей будут последовательно включены элементы З.и 1, последний из которых помещен в анализируемую среду. При таком включении схема будет работать на принципе измерения теплопроводности. Элемент

1, равнее выполнявший функции сравнительного, становится рабочим, а вновь включенный элемент 3 будет сравнительным.

Формула изобретения

Устройство для определения концентрации горючих газов и паров в воздухе, содержащее включенные в одну ветвь мостовой схемы идентичные рабочий и сравнительный элементы по теплопроводности, причем сравнительный элемент помещен в герметичную камеру со сравнительной средой, отл ичающееся тем, что, с целью упрощения конструкции при расширении диапазона измерений, параллельно сравнительному элементу установлен термокаталитический элемент, при этом они совместно подсоединены к одной вершине мостовой схемы, а к другой - через двухпозиционный переключатель.

Использование: газовый анализ. Сущность изобретения: устройство снабжено пассивным чувствительным элементом, который выполнен с сопротивлением на 1-3% большим, чем сопротивление каталитического чувствительного элемента. 1 ил.