Подогревный электролитический датчик влажности газов Советский патент 1980 года по МПК G01N25/64 G01N27/26 

(54) ПОДОГРЕВНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ

1

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, точнее к средствам измерения влажности, и мо- . жет быть использовано при конструировании подогревных электролитичес- 5 ких первичных преобразователей влажности газов.

Известен подогретый электролитический, датчик влажности газов, в основу работы которого положено изме-10 рение равновесной температуры влагочувствительного слоя и определение по ней влажности с помощью соответствующей градуировочной характеристики, В датчике на каркас с установ- 15 ленным внутри термочувствительным элементом одет тканевый чулочек, поверх которого параллельно один другому навиты два проволочных электрода. При очередной подготовке преоб-20 разователя к эксплуатации тканевый чулочек пропитывают раствором гигроскопической соли (э.лектролитом) а электроды Через токоограничивающий резистор подключают в цепь источника 25 переменного нгшряжения.При протекании тока в цепи электродов раствор электрюлита нагревается и испаряет избыток растворителя. Происходит сушка тканевого чулочка и формирование в нем, 30

влагочувствительного слоя, сопровождающееся повышением межэлектродного сопротивления. После завершения переходного процесса во влагочувствительном слое устанавливается равновесие между процессами испарения и поглощения влаги. А температура, при которой наступает гигротермическое равновесие, называется равновесной. Она является мерой упругости водяного пара в окружающем газе и измеряется с помсядью те миочувствительного элемента, установленного в контакте с влагочувствительным слоем, который представляет собой смесь . кристаллов и. насыщенного раствора гигроскопической соли, внедренную в ткань чулочка 1.

Недостатком такого датчика влажности газов является относительно небольшой ресурс (продолжительность эксплуатации без регенерации влагочувствительного слоя) из-за интенсивного электролиза раствора гигроскопической соли во влагочувствительном Слое.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является подогревной электролитический датчик влажности газов, включающий терочувствительный элемент, влагочувствительный-слой и расположенные внутри влагочувствительного слой электроды, технический ресурс данного датчика существенно выше технического ресурса известных конструквдий с навитыми на влагочувствительный слой проволочными электродами за счет уменьшения плотности тока на границе электрод-раствор вследствие превращения всей наружной поверхности электродов в токораспреёйительную поверхность при располоении электродов внутри влагочувствительного слоя 2.

Однако этот датчик не обладает остаточной длительностью работы ез замены.

Цель изобретения - увеличение ресурса подогревного электролитического датчика влгшности газов.

Поставленная цель достигается тем, что электродаа датчика выполнены из находящихся между собой в электрическом контакте токопроводящих волокон.

; выполнение каждого электрода из отдельных волокон приводит к существенному увеличению акти-вной поверхности электродов, такой конструкции датчика поверхности-соприкосновения каждого электрода с раствором расположены по всему объему электрода. Это обеспечивает значительное увеличение токораспределительной поверхности электродов и соответствующее увеличение емгкостей между каждьм электродом и раствором,что приводит к увеличению ресурса преобразователя, Кроме того, обеспечивает аккумуляцию дополнительного количества гигроскопи ческой соли в электродах, что приводит к увеличению общего запаса и гигроскопической сеян в преобразова-теле и соответствующему увеличению ресурса преобразователя..

Контактирование.между собой отдельных волокон предотвршаает уменьшение технического ресурса преобразователя при обрывах отдельных волокон в -процессе эксплуатации из-за уменьшения их сечений и прючности. Если вследствие продолжительной эксплуатации при наличии внешних механических воздействий на электроды, т6копровс|дящяе волокн-а после множества обрывок превратятся в токоп оводящий порошок (этот предельный случай возможен лишь, теоретически) , то при обеспечении контактирования между собой отдельных частиц порошка в каждом электроде пре.образователь влажности сохраняет работоспособность. При этом принципиальных изменений в характере работы преобразователя не произойдет, поскольку порошок от волокон отличает- , ся лишь продольным размером.

На чертеже изображен вариант конструкции предлагаемого подогревного электролитического датчика влажности газов.

На каркас 1, внутри которого установлен термочувствительный элемент 2, вплотную один к другому размещены два стеклочулочка 3, внутри которых установлены соответственно два электрода 4, Каждый электрод 4 состоит из отдельных токопроводящих частиц в виде волокон (например, из химически инертного металла или углерода), Для обеспечения электрического .контакта волокна переплетень1 между собой по длине и образуют жгут, котоЕМй является электродом 4, а стеклочулочек 3 окружает жгут с натягом по периметру электрода 4, улучшая тем самым контакт между отдель.ными волокнами по длине.

Подготовка датчика : к измерениям проводится следующим образ.ом...

Датчик погружают во вспомогательну емкость,например пробирку с раствором гигроскопической сети.Через промежуток времейи,достаточный для пропитки раствором стеклочулочков и волокнистых электродов, извлекают преобразователь из пробирки и подключают токовыводы электродов через токоограничиваницее сопротивление к клеммам источника переменного напряжения. При протеканий тока в цепи электродов датчик нагревателя и испаряется изйлток растворителя, а сопровтиление его межэле ктродной цепи возрастает. Происходит сушка стеклочулочков и волокнистых электродов, что приводит к превращению их в единый влагочувствительный слой с разветвленной по всему объему волокнистьзх электродов 4 поверхностью контакта между волокнами и насыщенным раствором гигроскопической соли. После завершения процесса сушки преобразователь готов к работе в режиме измерений.

Измерение влажности окружающего газа йлполняют посредством измерения с помощью теЕявочувствительного элемента 2 равновесной температуры влагочувствительиого слоя и определения по ней влажности газа с помощью предписанной град у иррв очной характеристики.

Выполнение з-лектродов в виде отдельных токопроводящих контактирующих между собой волокон обеспечивает увеличение ресурса преобразователей за счет увеличения токораспределительной поверхности электродов накопления дополнительного запаса гигроскопической соли в волокнистых электродах (в промежутках между элементарньзми волокнами) и об1еспечения надежности контактирования между собой волокон, как элементов электродов, что приводит к уменьшению затрат на обслуживание датчиков в процессе эксплуатации и расширяет о ласть их применения, в частности за счет использования датчиков в трудн доступных местах и на объектах, работающих п-родолжительное время без доступа обслуживающего персонала. Формула изобретения Подогревный электролитический датчик влажности газов, включающий термочувствительный элемент, влагочувствительный слой и электроды. отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса датчика, электроды выполнены из находящихся между собой в электрическом контакте токопроводящих волокон. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №444097, кл. G 01 N 25/26, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке №2494056/25,кл.б 01 N 25/64. 03.06.77 (прототип).