Электрохимический датчик кислорода с твердым электролитом Советский патент 1979 года по МПК G01N27/52 

(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КИСЛОРОДА С ТВЕРДЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ

Изобретение относится к области метрологической техники, а именно к анализаторам для определения содержаниякислорбда в газовых смесях, и может быть использовано как в системах автоматического контроля так, и автоматического регулирования технологических процессов.

Известны электрохимические датчики кислорода с твердым электролитом, содержащие твердый электролит в форме пробирки, на закрытый конец которой с внешней и внутренней стороны нанесены электроды с электронным характером проводимости. Поддержание температурного режима достигается либо за счет термостата, либо за счет температур анализируемого газа 1.

Наиболее близки.м техническим решением является электрохимический датчик кислорода, содержащий твердый электролит в форме пробирки, электроды, нанесенные снаружи и изнутри на закрытый конец пробирки, проволочные токоотводы, газоподводную трубку к внутреннему электроду, термоэлемент и металлическую головку 2.

Пробирка-электролит в этом датчике крепится непосредственно в головке, а открытый конец ее выступает в герметическую камеру, через которую циркулирует газ, подаваемый к внутреннему электроду, и в которую выводятся токоотводы от электродов датчика и холодные концы термоэлемента. При этом герметизация сочленения пробирки-электролита с головкой датчика достигается за счет использования О-образного кольцевого уплотнениями подклеммной крышки.

Подача газа к внутреннему электроду осуществляется с помощью специальной трубки, герметический ввод которой в камеру также обеспечивается О-образным кольцевым уплотнением.

Недостатки датчика состоят в том, что вы вод токоотводов датчика и хдлодных концов термоэлементов в герметизированную камеру, через которую циркулирует газ, приводит к необходимости использования специальных герметизированных выводов, обеспечивающих проход этих токоотводов и термоэлектродов че-рез стенку головки, не нарушая герметизации, что затрудняет смену чувствительного элемента датчика; недостаточно эффективной является герметизация сочленения- пробирки- электролита и головки с помощью О-образнГбТб кольцевого уплотнения (из-за слабой механической прочности электролита трудно добиться механического уплотнения). Целью изобретения является упрощение конструкции, поБЫщение надежности и универсальности датчика. Поставленная цель достигается тем, что открытый конец пробирки-электролита и газоподводная трубка к внутреннему электроду гермети но закреплены в едином блоке, выполненном из эластичного диэлектрика и образующего две герметичные камеры, одна из которых служит для сообщения газоотводного канала с газоотводным щтуцером, а другая - для вывода концов токоотводов и термоэлементов, причем камера для отвода газа образована кольцевой выточкой в металлической головке и блоком из эластичного диэлектрика. На чертеже изображен электрохимический датчик кислорода, общий вид. Электрохимический датчик кислорода состоит из пробирки-электролита 1, на закрытый конец которой нанесены электроды 2 с токоотводами 3, блока 4, из эластичного диэлектрика, размещенного в головке 5, трубки 6, для подвода газа к внутреннему электроду датчика, поджимной гайки 7, гайки 8 с газоподводящим штуцером, термоэлемента 9. С помощью поджимной гайки 7 блок 4 поджимается к упору и стенкам гнезда головки 5. При этом благодаря наличию кольцевой выточки в теле головки 5, образуется герметизированная кольцевая камера 10, с одной стороны сообщающаяся с газоотводным щтуцером 11 в головке датчика, с другой - с каналом 12 в теле эластичного блока, соединяющим кольцевую камеру с внутренней полостью пробирки-электролита 1, Через систему канал 12 - кольцевая камера 10 - щтуцер 11 осуществляется отвод газа из пробирки-электролита 1, подаваемого к внутреннему электроду. Эластичный блок 4, помещенный в головке, обеспечивает также герметичное разделение Камеры 10 от камеры 13. В последнюю выводятся токоотводы от электродов 2 и термоэлемента 9. Для вывода токоотводов из камеры в схему внещних соединений используется отверстие 14 в головке 5. Сочленение пробирки-электролита 1 и трубки 6 с блоком 4, а также проходы токоотводов выполнены герметичными. Это достигается как за счет тугой посадки, так и за счет пластической деформации блока 4 при наложении на него осевых усилий, создаваемых поджимной гайкой 7. Гайка 8 с газоподводящим щтуцером имеет уплотнительную прокладку 15 в которую упирается торец газоотводящей трубки б, обеспечивая герметичное сообщение газоподводящего канала 16 в гайке 8 с полостью газоподводящей трубки 6. Кожух 17 (он может быть выполнен в виде трубки) служит для защиты электролита от механических повреждений при транспортировке, для защиты от механических повреждений открытой части электролита при установке датчика в термостате. Этот же кожух, выполненный из пористого газопроницаемого материала, обеспечивает защиту внешнего электрода от воздействия пыли при погружном варианте установки датчика в замкнутых газовых средах. Предлагаемая конструкция позволяет использовать датчик как в выносном, так и в погружном варианте исполнения в разнообоазных газовых С1иесях. Формула изобретения Электрохимический датчик кислорода, содержащий твердый электролит в форме пробирки, электроды, нанесенные снаружи и изнутри на закрытый конец пробирки, проволочные токоотводы, газоподводную трубку к внутреннему электроду, термоэлемент и металлическую головку, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и универсальности датчика, открытый конец пробирки-электролита и газоподводная трубка к внутреннему электроду герметично закреплены в едином блоке, выполненном из эластичного диэлектрика и образующего две герметичные камеры, одна из которых служит для сообщения газоотводного канала с газоотводным штуцером, а другая - для вывода концов токоотводов и термоэлементов, причем камера для отвода газа образована кольцевой выточкой в металлической головке и блоком из эластичного диэлектрика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3347767, кл. 204-195, опублик. 1967. 2.Патент США № 3546086, кл. G 01 N 27/46, опублик. 1970.