Газоанализатор горючих газов и паров Советский патент 1992 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в автомобилях с бензиновым двигателем для оптимизации работы двигателя, на нефтеперерабатывающих предприятиях для измерения октанового числа бензинов, в службе контроля за бензоколонками. Предпочтительное применение для контроля качества бензина на бензозаправочных станциях.

Известен автоматический октаномер, который состоит из шарообразного реактора с термопарой, размещенные в термостате, в котором поддерживается температура от 270°С до 308°С. При этой температуре в реакторе происходит частичное окисление паров бензина в бензиновоздушной смеси. Температурный эффект реакции окисления регистрируется термопарой. Бензин с большим октановым числом подвержен окислению в большой степени.

По мнению авторов изобретения, эта зависимость между октановым числом бензина и его окислительными свойствами основана на следующем.

В качестве прототипа выбрано устройство, реализующее способ контроля горючих газов и паров, которое использует термохимический датчик, включающий изменение электротеплового режима работы измерительного и компенсационного чувствительных элементов датчика при изменении концентрации контролируемых компонентов и определение концентрации по изменению электротеплового режима чувствительных элементов датчика.

Октановое число не является компонентом. В настоящем изобретении для измерения октанового числа используется изменение электротеплового режима сенсоров (чувствительных элементов) в зависимости от изменения октанового числа паров бензина при постоянной концентрации этих паров в воздухе.

В качестве макета октаномера выбран газоанализатор ГТХ-1, предназначенный для непрерывного контроля за содержанием примеси водорода в кислороде или кислорода в водороде. Он имеет датчик

XI XJ

ю

М О Ю

термохимический с блоком чувствительных элементов (сенсоров), в состав блока входят точечные триггерные сенсоры - измерительный и сравнительный. Сенсор представляет собой миниатюрный платиновый термометр сопротивления, выполненный в виде спирали, запеченной внутри пористого материала, являющегося носителем катализатора. На измерительный сенсор наносится платино-палладиевый катализатор.

Легко предположить, что такой газоанализатор может быть применен для измерения концентрации любых горючих веществ в воздухе, но измерение октанового числа бензинов - это принципиально иная задача.

Целью изобретения является создание газоанализатора, измеряющего октановое число бензина небольших габаритных размеров с питанием от аккумулятора автомобиля, работающего при температурах эксплуатации бензозаправочных станций автомобилей.

Октаномер состоит из датчика 1, в состав которого входят измерительный 2 и сравнительный 3 сенсоры; съемного поршневого дозатора 4, входящего в состав микропомпы 5, соединенного через передаточный механизм 6 с электродвигателем 7; побудителя мембранного воздушного 8, соединенного через ротаметр 9 с датчиком 1. В состав октаномера входит также испаритель бензина 10 с электроподогревом.

Октаномер работает следующим образом.

В съемный поршневой дозатор 4 отбирается проба испытуемого бензина объемом 0,2-2 см3 и после этого дозатор 4 вставляется в микропомпу 5. Включаются одновременно ПМВ 8, испаритель 10 и электродвигатель 7. Электродвигатель 7 через передаточный механизм 6 приводит в движение поршневой дозатор 4, который транспортирует бензин в испаритель 10. В этот же испаритель 10 поступает воздух и образуется бензиновоздушная смесь постоянного в течение нескольких минут (0,5-10) состава.

На сравнительный 3 и измерительный 2 сенсоры подается ток, величина которого выбрана таким образом, чтобы их температура была такой, когда величина выходного сигнала датчика 1 имеет функциональную зависимость от октанового числа испытуемого бензина. Функция преобразования октанового числа в измеряемый выходной сигнал определяется предварительной градуировкой по бензинам с известными октановыми числами, определенными стандартным методом.

Возможен вариант, когда в качестве сенсоров 2 и 3 используются не просто платиновые спиральки, а с нанесенным на измерительный сенсор каталитическим сбоем.

При этом на сенсоры можно подать значительно меньший ток, так как частичное окисление паров бензина на катализаторе будет происходить при более низкой температуре. Применение катализатора возможно

при анализе бензинов без тетраэтилсвинца или в состав октаномера необходимо дополнительно вводить специальный фильтр.

Высокая точность измерения октанового числа предлагаемым газоанализатором

обеспечивается плавным ходом поршневого дозатора 4 при поддержании заданного числа оборотов электродвигателя 7. Это обусловливает точное поддержание стабильного потока бензина в виде жидкости и

в виде паров после испарителя 10. Небольшие колебания потока воздуха имеют малое влияние, так как датчик 1 измеряет не концентрацию образовавшейся бензиновоз- душной смеси, а только поток паров

бензина, так как воздух подается в большом избытке для окисления бензина, а охлаждающее влияние газового потока компенсируется сравнительным сенсором 3 и конструкцией датчика Т. Назначение сенсора 3 состоит в компенсации как температурных колебаний окружающей среды, так и колебаний расхода воздуха.

Для предотвращения влияния пузырьков воздуха в поршневом дозаторе 5 его

выход располагается выше, чем поршень, то есть поршень в микропомпе равномерно двигается с наклоном вверх. Угол наклона произволен.

На макете портативного октаномера

были проведены измерения как для индивидуальных углеводородов, так и для бензинов с разными октановыми числами. Использовались сенсоры термомеханических сигнализаторов СТХ-7, где измерительный сенсор покрыт катализатором. Величина тока, подаваемого на сенсоры, варьировалась от 1 tO до 180mA. Концентрация паровоздушных смесей была постоянной (16 mg/L и 33 mg/L).

Проведены испытания и с другими сенсорами как с катализатором так и на платиновой спиральке без покрытия. Испытания проводились при комнатной температуре. Во всех случаях величина термохимического эффекта имела аналогичную зависимость - бензины с меньшим октановым числом давали меньший сигнал, чем бензины с большим октановым числом. Зависимость в проведенных экспериментах во всех случаях описывалась прямо линией.

Градуировка макета октаномера проводилась по бензинам с известными октановыми числами.

Погрешность предлагаемого газоанализатора не превышает ± 1 единицу окта- нового числа,

Формула изобретения Газоанализатор горючих газов и паров, содержащий рабочую и сравнительную ка-

меры, в которых расположены термохимические чувствительные элементы, отличающийся тем, что, с целью осуществления возможности измерения октанового числа бензинов, он содержит поршневой дозатор с приводом, соединенный через испаритель с рабочей камерой газоанализатора, и побудитель расхода воздуха, соединенный с испарителем через измеритель расхода и сравнительную камеру газоанализатора,

Использование: измерительная техника, контроль бензина на бензозаправочных станциях и бензоколонках. Сущность изобретения: термохимический газоанализатор концентрации горючих веществ, включает сенсоры в виде миниатюрных платиновых спиралек. Причем на спиральки может быть нанесен катализатор. В газоанализатор включены пробоотборники и испаритель бензина в качестве прибора для измерения октанового числа бензинов. 1 ил.

SxSP

К

v

8

3

2