Устройство для обнаружения утечек горючих газов Советский патент 1993 года по МПК G01M3/16 

Изобретение относится к устройствам для обнаружения, определения интенсивности и беспламенного дожигания утечек горючих газов, т.е. к системам контроля газовых сред и системам дожигания. Оно может применяться в различных отраслях промышленности, связанных с производством и потреблением горючих газов.

Целью изобретения является повышение чувствительности устройства и расширение температурного диапазона его применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обнаружения утечек горючих газов, содержащем перфорированный корпус, размещенный в нем гранулированный катализатор, термобатарею, рабочие спаи которой расположены в слое катализатора, а Свободные спаи вне этого слоя со стороны наружной поверхности катализатора, вторичный регистрирующий прибор, соединенный с термобатареей и узел

крепления корпуса с уплотнением, корпус выполнен цилиндрическим с узлом крепления и уплотнением на рабочем торце, гранулированный катализатор выполнен на основе металлов платиновой группы с концентрацией 0,5-20,0 мас.% с диаметром гранул 0,5-3.0 мм высота слоя катализатора составляет 4-6 диаметров гранул, а отношение высоты слоя катализатора к диаметру слоя равно 0,3-0,6,в качестве носителя катализатора используют термостойкую окись алюминия, а корпус выполнен из термостойких материалов.

Устройство для обнаружения утечек горючих газов (фиг. 1) содержит перфорированный корпус с отверстиями 2, внутри которого крепится стакан 3, выполненный из сетки из нержавеющей стали (ст. Х18Н10Т. диаметр проволоки 0,2-0,5 мм. шаг ячейки 0,1-0,4 мм). Гранулированный катализатор 4 размещен внутри стакана 3. В слое катализатора 4 размещены рабочие

(Л

С

00

со ел о

СП

о

со

спаи 5 термобатареи, а свободные спаи б термобатареи размещены внутри перфорированного корпуса 1 перед слоем (по ходу газовой смеси) катализатора 4 на расстоянии 15-20 мм от его поверхности, Указанный диапазон расстояния является оптимальным, так как при большем или меньшем расстоянии возможно появление градиента температур между рабочими и свободными спаями термобатареи за счет теплопроводности конструкции и газовой среды. В верхней части перфорированного корпуса 1 крепится штепсельный разъем 7, через который выводы термобатареи подключены ко вторичному регистрирующему прибору 8 (например, к электронному потенциометру или световому и звуковому сигнализатору). В нижней-части перфорированный корпус 1 соединен с узлом крепления 9, обеспечивающим герметичность крепления устройства на фланцевом 10 или ниппельном (см. фиг. 2) соединении. Загрузка гранулированного катализатора производится в сетчатый стакан 3, который вставляется через нижнее отверстие в перфорированном, корпусе 1 и фиксированно закрепляется поджимной втулкой 11.

Для снаряжения устройства применяется высококонцентрирбванный катализатор состава 4% Pt+16% Ir или низкоконцентрированный катализатор состава 0,5% Pt+0,5% ir. В качестве носителя применяется термостойкая окись алюминия. Катализаторы сохраняют свои характеристики после воздействия температуры 700 -600°С. Диаметр гранул катализатора 1-2 мм. Корпус и детали устройства выполнены из стали Х18Н10Т, Терриобатарея изготовлена из хромелькопелевых термопар.

Устройство работает следующим образом,

Устройство устанавливается на соединение арматуры и узел крепления обеспечивает герметичность установки. Выводы термобатареи подключаются ко вторичному регистрирующему прибору. При нормальной эксплуатации магистрали - отсутствие утечки горючего газа в соединении - рабочие и с зободные спаи термобатареи имеют одинаковую температуру. Поэтому термо- ЭДС на выходе термобатареи будет равна нулю, т.е. показания регистрирующего прибора также будут соответствовать нулевой отметке шкалы. При нарушении герметичности соединения горючий газ. например водород, проникает в слой катализатора и, смешиваясь с кислородом воздуха, вступает в экзотермическую реакцию, что ведет к появлению градиента температур между рабочими и свободными спаями термобатареи и появлению термо-ЭДС, Величина термо- ЭДС пропорциональна количеству тепла, выделенному при окислении горючего газа,

т.е. интенсивности утечки. Это позволяет провести тарировку вторичного прибора и определить затем расход газа при образовании утечки. Если количество истекающего газа не превышает стехиомерическое коли0 чесвр диффундирующего в слой катализатора кислорода, то устройство обеспечивает пблНое окисление горючего газа, т.е. предотвращает его выделение в амосферу.

Испытание устройства, размещенного

5 на ниппельном соединении, позволяющем имитировать утечки газа различного расхода, показало его надежную работоспособность с точки зрения выдачи предупредительного сигнала при появле0 нии утечки, определения интенсивности утечки и полноты окисления водорода, определяемой с помощью хроматографического анализа. Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.

5 В предлагаемом устройстве масса катализатора в 22 раза меньше, чем в прототипе, что позволило повысить температуру его нагрева и тем самым значительно повысить чувствительность устройства.

0 Фор мула изобретения

1, Устройство для обнаружения утечек горючих газов, содержащее перфорированный корпус, размещенный в нем гранулированный катализатор, термобатарею,

5 рабочие спаи которой расположены в слое катализатора, а свободные спаи - вне этого слоя со стороны наружной поверхности катализатора, вторичный регистрирующий прибор, соединенный с термобатареей, и

0 узел крепления корпуса с уплотнением, о т- личающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, корпус выполнен ци- пиндрическим с узлом крепления и уплотнением на рабочем торце, гранулиро5 ванный катализатор выполнен на основе металлов платиновой группы с концентрацией 0,5-20,0 мас.% с диаметром гранул 0,5- 3,0 мм, высота слоя катализатора составляет 4-6 диаметров гранул, а отноше0

нме высоты слоя катализатора к диаметру

слоя равно 0,3-0,6.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью расширения температурного диапазона применения, в качестве

5 носителя катализаора используют термостойкую окись алюминия.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что корпус выполнен из термостойкой стали.

518350596

Таблица 1 Зависимость значения термо-ЭДС от массы катализатора и L/d

Использование: обнаружение утечек горючих газов. Сущность: устройство имеет перфорированный цилиндрический корпус 1с размещенным внутри него гранулированным катализатором 4 на основе металлов платиновой группы с концентрацией 0,5-2,0 мас.%. Диаметр гранул катализатора 4 0,5-3,0 мм. Отношение высоты слоя катализатора 4 к диаметру засыпки составляет 0,3-0,6. При этом высота слоя составляет 4-6 диаметров гранул. В слое катализатора 4 размещены рабочие спаи 5 термобатареи, а ее свободные спаи 6 размещены вне корпуса 1 на расстоянии 15-20 мм от поверхности корпуса 1. 2 з.п, ф-лы, 2 ил., 2табл.

Область максимальных значений термо-ЭДС и оптимального значения L/d.

Таблица2 Зависимость значения термо-ЭДС от температуры окружающей среды (L/d 0,6; mK 1,5 г)

pt/.1

ГО 01

Фиг. 1