Чувствительный элемент газоанализатора Советский патент 1979 года по МПК G01N27/62 

(54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ГАЗОАНАЛИЗАТОРА

-J

Изобретение относится к технике анализа газов, в частностн к средствам обнаружения галондов во взрывоопасной атмосфере, напрнмер в условиях подземных горных выработок, опасных по взрыву газа н пылн.

В отечественной и зарубежнс1й практике широко распространены приборы для обнаружения утечек галоидов, в которых чувстствительный элемент выполнен в виде открытого диода прямого накала. Действие таких течеискателей основано на свойстве ряда металлов S присутствии галондов резко увеличивать ионную эмиссию.

Известен чувствительный элемент в виде открытого днода. Это течеискатель сетевого питания, его чувствительный элемент работает на высоком напряжении и токе.

Ток, потребляемый спиралью эмиттера составляет 2 А при напряжении 2 В. Коллектор диода запрессован в металлическую втулку с непосредственным контактом по всей поверхности.

. Анализируемый газ протягивается внешним побудителем расхода по воздушному зазору вдоль поверхностей эмиттера и коллектора и выбрасывается в окружающую среду через диаметральное отверстие в торце коллектора.

Указанны чувствительный элемент прост по KOHCTpyKuiiH, технологичен при изготовлении, может быгь восстановлен в производственных услов 1ях, однако область его нспользовапия ограничена взрывобезопаснымн условиями. Во йзрывоопасной атмосфере, какой является, например, атмосфера подземных горпых пыработок, им пользоваться нельзя. Однако сложные горно-гчгологические условия в местах эксплуатации шахтных холодильных машин в сочетании с физико-химическими свойствами хладагентов вызывают необходимость с)существления оперативного и надежного контроля герметичности систем хладагентов с целью своевременного устранения .ненлотностей и предотвращения утечек .хладагентов.

По .правилам изготовления взрывозащищенного н рудничного электрооборудования - взрывобезопасное электрооборудование - это э.лектрооборудованйе, в котором предусмотрены меры защиты от; взрыва окружающей взрывоопасной газо-паро-пылевоздушной смеси в результате воздействия продуктов внутреннего взрыва, искр, электрических дуг или нагретых попорхностей как при нормальной работе, так к при неограниченном числе повреждений Любых его элементов.

Известный чувствительный элемент из-за высоких уровней напряжения и тока, значительных поверхностей нагрева и отсутствия взрывозаш,итной поверхности на выходе из него газа взрывоопасен.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности во взрывобезопасном исполнении элемента.

Для достижения поставленной цели коллектор имеет в выходной части боковой поверхности перфорацию, закреплен входным концом во втулке и делит объект между эмиттером, расположенным в неперфорированной части, и внутренней поверхностью втулки на два кольцевых зазора, выходной торец закрыт изолятором и уплотнительной шайбой, которая образует взрывопроницаемые щели между втулкой и изолятором.

Кроме того, втулка чувствительного элемента выполнена как дополнительный коллектор.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить взрывобезопасность чувствительного элемента в соответствии с требованиями ПИВРЭ при температуре спирали 800-850°С с требуемой для шахтных холодильных установок чувствительностью.

На чертеже показан предлагаемый чувствительный элемент, содержащий втулку 1 из электропроводного материала, закрепленный в ней коллектор 2 и эмиттер 3 с нагреваемой -спиралью 4. Между коллектором 2 и эмиттером 3, коллектором 2 и втулкой 1 имеются диаметральные воздушные зазоры 5. На боковой поверхности коллектора 2 за эмиттером 3 выполнены отверстия 6, расположенные равномерно по периметру в необходимом количестве. Число отверстий и их сечения выбираются исходя из требуемого живого сечения, необходимого для протяжки газа и обеспечения взрывонепрониЦа&мости. Торцовая часть коллектора 2 со стороны выхода газа закрыта с помощью уплотнительной шайбы 7 и проходного изолятора 8 с обеспечением необходимых длины и ширины взрывонепроницаемых щелей. Плотное прилегание уплотнительной шайбы к торцу коллектора 2 обеспечивается пружиной 9.

Для соединения с внешней электрической схемой чувствительный элемент имеет выводы электрических контактов 10. Втулка имеет разъем 11, например резьбовой, и взрывозащитную сетку 12. Коллектор 2 передним по ходу газа концом закреплен в съемной части втулки 1, что может быть выполнено, например, с помощью опрессовки.

Чувствительный элемент работает следующим образом.

Контакты 13 чувствительного элемента подключаются к внешним источникам электрической энергии для создания разности потенциалов между эмиттером 3 и коллектором 2 (150 В постоянного тока) и обеспечения нагрева спирали до 800°С (0,9 А при 3 В постоянного тока). Протяжка газа через чувствительный элемент осуществляется известным побудителем расхода по пути, указанному стрелками. При попадании галоидов в межэлектродное пространство происходит резкое увеличение ионного тока между эмиттером и коллектором, величина которого прямо пропорциональна концентрации галоида в потоке. Измерительный прибор, включенный во внешнюю электрическую цепь, регистрирует указанный ток.

Поскольку коллектор и втулка находятся под одним потенциалом (минусовым) внешней электрической цепи, втулка, выполненная из электропроводящего материала, является вспомогательным коллектором, увеличивая поверхность последнего.

При использовании галоидного течеискателя с чувствительным элементом предложенной конструкции расширяется область применения прибора, уменьшается его энергопотребление, увеличивается время межзарядного цикла работы от автономного источника питания, значительно снижается расход платины, снижается его инерционность и время прогрева, сокрашаются габариты и вес прибора.

Формула изобретения

Чувствительный элемент газоанализатора, содержащий закрепленный во втулке цилиндрический коллектор, внутри которого с воздущным зазором расположен эмиттер, снабженный спиралью нагрева, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работоспособности во взрывобезопасном исполнении, коллектор имеет в выходной части боковой поверхности перфорацию, закреплен входным концом во втулке и делит объем между эмиттером, расположенным в неперфорированной части, и внутренней поверхностью втулки на два кольцевых зазора, выходной торец закрыт изолятором и упдотнительной шайбой, которая образует взрывонепроницаемые шели между втулкой и изолятором.

ro

12

V