Детектор по теплопроводности Советский патент 1980 года по МПК G01N27/18 

(S) ДЕТЕКТОР ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

1

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и служит как для анализа газов, так и для газовой хроматографии.

Известны конструкции детекторов по теплопроводности, состоящие из металлического корпуса с разМещенными в нем цилиндрическими камерами/ каждая из которых верхней и нижней частью соединена с каналами, по которым протекает анализируемый газ, и помещенными внутри камер чувст-. витёльными элементами, электрически соединенными в мостовую.измерительную цепь l.

Недостатком таких детекторов является не вполне идентичный тепловой рфжим чувствительных элементов, помещенных в различных камерах, обусловленный неточностью их установки. Указайная неидентичность теплового режима приводит к различной реакции чувствительных элементов: на колебания теУ1пературы корпуса, напряжения питания, расхода анализируемого газа, и является основной причиной появления в электрическом сигнале детектора шумов, ограничивающих его порог чувствительности.

-J

Наиболее близким техническим решением к предложенному является детектор по теплопроводности, выполненный в виде металлического корпуса, в

5 котором размещены подсоединенные в нижней части к подводящему Газовому каналу, а в верхней - к отводящему цилиндрические камеры, в которых помещены чувствительные элементы, окруженные тепловыми экранами, установленными с зазором по отношению к стенкам камеры. С одной стороны каждого тепл.ового экрана, противоположной подводящему газовому кана 5 лу, имеются узкие щели, расположенные по образующей цилиндра. Нгшичие тепловых экранов выравнивает тепловой режим чувствительных элементов, помещенных в различных камерах, и

20 уменьшает влияние дестабилизирующих факторов электрический сигнал детектора t,2J .

Недостатками этого детектора являются существенное снижение чувствительности и повышение инерционности, обусловленное диффузионным характером течения анализируемого газа вдоль чувствительных элементов детектора. Ухудшение названных характеристик недопустимо при использовании детекторов по теплопроводности в газовых хроматографах. Цель изобретения - повышение чувствительности и уменьшение инерционности детектора по теплопроводности при одновременном обеспечении стабильности электрического сигнала Указанная цель достигается тем, что в каждом тепловом экране выполнены два поперечных канала, причем ось нижнего совпадает с подводящим а ось верхнего - с отводящим каналами корпуса, а чувствительные элементы расположены между поперечными каналами экрана. Наличие поперечных каналов в тепловых экранах приводит к полудиффузионному характеру газового потока вдоль чувствительных элементов, при котором часть газового потока, неза висящая от общего расхода газа, под одновременным воздействием диффузио ных и конвективных факторов проходит внутри теплового экрана, что обеспечивает повьш1ение чувствительности и снижение инерционности детектора. На чертеже представлен детектор по теплопроводности. Четыре; чувствительных элемента установлены в камерах корпуса 1. Герметизация обеспечена накидными гайками 2 и прокладками 3. Тепловые экраны 4 имеют кольцевую проточку на участке, превышающем длину чувствительного элемента, благодаря которой образуется зазор между экраном и стенкой камеры. Для обеспечения соосности экрана 4 и камеры часть экрана имеет диаметр, обеспечивающий скользящую посадку. Поперечные каналы б и 7 в экране образованы дву парами отверстий, оси которых совпа дают с осями каналов в корпусе дете тора. Расстояние между осями каналов превышает длину чувствительного э/ емента 5, помещенного во внутренней полости теплового экрана 4. Система газовых каналов в корпусе 1 и тепловых экранах 4 образует вмест с камерами два независимых газовых тракта 8 и 9 для сравнительного и измерительного потоков. Детектор работает следующим обра зом. Через две сравнительные камеры протекает чистый газ-носитель, чере две измерительные - газ, выходящий из хроматографической колонки. В каждой камере газовый поток разделдется на две части: одна протекает по кольцевому зазору между тешювым экраном 4 и стенкой камеры, а другая - внутри теплового экрана, OMiaiBaH чувствительный элемент 5. Чувствительные элементы 5 образуют четырехплечевоИ мост и нагреваются проходящим через них постоянным электрическим током. Различие теплопроводности газов, образующих сравнительный и измерительный потоки,приводит к различию температур и электрических сопротивлений чувствительных элементов 5, установленных в сравнительных и измерительных камерах, что вызывает появление электрического сигнала в измерительной диагонали моста. Чувствительность предлагаемого детектора примерно в 2 раза выше, а инерционность в два раза ниже, чем у других диффузионных детекторов по теплопроводности, в то ,;(е Bpei-ui стабильность его на порядок выше, чем у полудиффузионного детектора по теплопроводности, не имеющего тепловых экранов. Формула изобретения Детектор по теплопроводности для анализа газов, например для газовой хроматографии, выполненный в виде металлического корпуса, в котором размещены подсоединенные к нижней части подводящему газовому каналу, а в верхней - к отводяшему, цилиндрические камеры, в которых помещены чувствительные элементы, окруженные тепловыми экранами установленными с зазором по отношению к стенкам камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения инерционности при одновременном обеспечении стабильности, в каждом тепловом экране выполнены два поперечных кансша, причем ось нижнего совпадает с подводящим, а ось верхнего - с отводящим каналс1ми корпуса, а чувствительные элементы расположены между поперечными каналами экрана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №54693, кл. G 01 N 27/18, 1937. 2, Автоматические и полуавтоматические газоанализаторы. Вып, 1, Приборостроение .средств автоматизации и систем управления, М., 1966,с,7374 (прототип).