Подогревный электролитический первичный преобразователь влажности газов Советский патент 1980 года по МПК G01N27/46 G01N25/56 

Предлагаемое техническое решение относится к области технической физи ки, к средствам измерения влажности и может быть использовано при конструировании и эксплуатации подогревных электролитических первичных преобразователей влажности газов. Известен подогревный электрически первичный преобразователь влажности газов, включающий термочувствитель ный элемент, находящийся в контакте с влагочувствительным слоем, и разме щенный вокруг него в анализируемом газе резистивный нагревательный элемент Щ . Увеличение ресурса преобразователя достигается благодаря уменьшению тока в цепи электродов за счет введения в преобразователь реэистивного нагревательного элемен та, частично компенсирующего потерю тепла с влагочувствительного слоя. Недостатком этого преобразователя является относительно невысокое быстродействие вследствие слабой те ловой связи между резистивным нагре вательным элементом ивлагочувствительным слоем, осуществляемой через промежуточный слой анализируемого г .за.Этот недостаток проявляется такж при устранении промежуточного сло) ,газа путем нанесения резистивного |Нагревательного элемента непосредственно на поверхность влагочувствительного слоя в связи с сокращением площади влагообмена между влагочувствительным слоем и окружающ1 м газом при таком конструктивном исполнении преобразователя. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является подогревный электролитический первичный преобразователь влажности газов,включающий термочувствительный и резистивный нагревательный элементы, находящиеся в тепловом контакте с влагочувствительным слоем 2 . В этом преобразователе резистивный нагревательный элемент размещен между термочувствительным элементом и влагочувствительным слоем и отделен от последнего электроизоляционной пленкой, через которую с влагочувствительным слоем соприкасается половина общей поверхности (верхняя часть) резистивного нагревательного элемента. Недостатком этого преобразователя является увеличение перегрева термочувствительного элемента и соответствующее возрастание погрешности преобразования по мере увеличения

,тепловыделения в резистивном нагревательном элементе из-за смещения источника тепловыделения от наружной поверхности влагочувствительного слоя по направлению к термочувствительному элементу при питании резистивного нагревательного элемента током. Кроме того, быстродействие такого преобразователя в ряде случаев ограничивает создание малоинерционных систем контроля и управления влажности газа.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и быстродействия подогревного электролитического первичного преобразователя влаж:ности газов.

Поставленная цель достигается тем, что в подогревном электролитическом первичном преобразователе влажности газов, включающем термочувствительный и резистивный нагревательный элементы, находящиеся в тепловом контакте с влагочувствительным слоем, резистивный нагревательный элемент размещен внутри влагочувствительного слоя.

Размещение резистивного нагревательного элемента внутри влагочувствительного слоя приводит к повышению точности преобразователя вследствие приближения резистивного нагревательного элемента к поверхности влагообмена между влагочувствительным слоем и анализируемым газом без уменьшени площадиэтой поверхности.

Кроме того, размещение резистивного нагревательного элемента внутри влагочувствительного слоя приво-. дит и к повышению быстродействия преобразователя вследствие увеличения (практически вдвое) поверхности соприкосновения между резистивным нагревательным элементом и влагочувствительным слоем, а также вследствие приближения резистивного нагревательного элемента к поверхности влагообмена между влагочувствительным слоем и анализируемым газом без уменьшения площади этой поверхности. На чертеже изображена конструкция подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов в конкретном варианте исполнения.

На каркас 1, внутри которого установлен термочувствительный элемент 2, навиты окруженные стеклочулочками 3 два электрода 4 и установленный между ними резистивный нагревательный элемент 5, покрытый электроизоляционной пленкой 6 и также окруженный стеклочулочком 3. При этом элементы конструкции могут быть изготовлены:каркас 1 - из керамики или термически устойчивого стекла, электроды 4 и резистивный нагревательный элемент 5 из углеродных нитей, электроизоляционная пленка б - из фторлона или

фторпласта. В качестве термочувствительного элемента 2 используют преимущественно термометр сопротивления или термопару.

Подготовку преобразователя к эксплуатации выполняют следующим образом. Преобразователь погружают во вспомогательную емкость, например пробирку с раствором гигроскопической соли. Через промежуток времени, достаточный для пропитки раствором стеклочулочков 3, извлекают преобразователь из пробирки и, соединив между собой последовательно электроды 4 и резистивный нагревательный элемент 5, подключают их к клеммам источника переменного напряжения. При протекании тока в цепи электродов 4 и резистивного элемента 5 они нагреваются, в результате чего испаряется избыток растворителя, а сопротивление межэлектродной цепи преобразователя возрастает. Происходит сушка стеклочулочков 3, что приводит к превращению их в единый влагочувствительный слой, состоящий из внедренных в стеклоткань кристаллов и насыщенного раствора гигроскопической соли. После завершения процесса сушки преобразователь готов к работе в режиме измерений.

Измерение влажности окружающего газа выполняют путем измерения равновейной температуры влагочувствительного слоя посредством термочувствительного элемента2 и определения по ней влах ности газа с помощью предписанной преобразователю градуировочной характеристики.

Размещение резистивного нагревательного элемента внутри влагочувствительного слоя обеспечивает повышение точности и быстродействия подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов за счет увеличения поверхности соприкосновения и, следовательно, улучшения теплового контакта между резистивным нагревательным элементом и влагочувствительным слоем, а также за счет приближения основного источника нагрева к поверхности влагообмена между влагочувствительным слоем и анализируемым газом. Повышение точности и быстродействия преобразователей приводит к повышению достоверности информации о влажности ангшизируемого газа, что обеспечивает уменьшение отклонений этого параметра от заданного уровня в системах регулирования.

Формула изобретения

Подогревный электролитический первичный преобразователь влажности газов, включсоощий термочувствительный 5 и резистивный нагревательный элемен.ты, находящиеся в тепловом контакте с влагочувствительным слоем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, резистивный нагревательный элемент размещен внутри влагочувствительного слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 273488, кл. G 01 N 1/11, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 444097, кл, G 01 N 25/26, 1972 (прототип).