Подогревный электролитический первичный преобразователь влажности газов Советский патент 1982 года по МПК G01N27/28 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при разработке подогревных электролитических первичных преоб.разователей для средств измерения, контроля и регулирования влажности газов. Известен подогревный электролитический первичный преобразователь влажности газов, включающий теплопро водный электроизоляционный трубчатый каркас, внутри которого установлен термометр сопротивления, а на наружной поверхности каркаса нанесен влагочувствительный слой в виде насыщенного водного раствора и кристал лов гигроскопической соли, размещенных в электроизоляционной ткани, и контактирующие с ним электроды 13. При подключении электродов такого преобразователя к источнику переменного тока устанавливается равновесна температура влагочувствительного сло .являющаяся функцией парциального дав ления водяного пара в окружающем газе. Эта температура преобразуется в электрическое сопротивление терме- , метра сопротивления, явпяющегося термочувствительным элементом, которое и служит сигналом измерительной информации о влажности газа, ТермометР сопротивления подключают в измери-. тельную, например мостовую схему вторичного прибора с отсчетным,сигнализирующим устройством. Недостатками указанного подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов являются относительная сложность и невысокая надежность устройств измерения, контроля и управления влажностью газа при использовании указанного преобразователя вследствие необходимости применения вторичного прибора из-за невозможности непо- . средственного использот ания получаемого с преобразователя выходного сигналадля отсчета значения влажное3ти или в качестве сигнала управляющего воздействия. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является подогревный электролитический первичн преобразователь влажности газов, со держащий нанесенный на теплопроводную электроизоляционную подложку влагочувствительныйслой с электродами и находящийся в тепловом конта те с ним термочувствительный элемент из биметалла. В этом преобразо вателе теплопроводная электроизоляционная подложка выполнена в виде стеклянного капсулообразного корпус заполненного электроизоляционной жи костью (трансформаторным маслом),в которой установлен биметалл. Примение в преобразователе термочувствительного элемента из биметалла обес печивает осуществление отсчета значения измеряемой влажности газа или получение сигнала управляющего воздействия непосредственно с термочувствительного элемента, что при водит к упрощению и повышению надежности устройств измерения, контроля и управления t2. Недостатком данного подогревного электролитического первичного преоб разователя влажности газа является относительно высокая инерционность из-за слабого теплового контакта между влагочувствительным слоем и термочувствительным элементом, а также из-за относительно большой теплоемкости преобразователя вследствие наличия в цепи теплопередачи дополнительного промежуточного звена - электроизоляционной жидкости. Цель изобретения - уменьшение инерционности подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов за счет улучше ния теплового контакта между влагочувствительным слоем и термочувстви тельным элементом, а также за счет уменьшения теплоемкости преобразова теля . Поставленная цель достигается тем,-что в подогревном электролитическом первичном преобразователе влажности газов, содержащем нанесен ный на теплопроводную электроизоляционную подложку влагочувствительны слой с электродами и находящийся в тепловом контакте с ним термочувств тельный элемент из биметалла, тепло проводная электроизоляционная подло 4 ка выполнена гибкой и нанесена непосредственно на биметалл. Выполнение теплопроводной электроизоляционной подложки гибкой и нанесение ее непосредственно на биметалл обеспечивает уменьшение теплоемкости преобразователя и улучшение теплового контакта между влагочувствительным слоем и термочувствительным элементом без увеличения погрешности преобразования, что приводит к уменьшению инерционности преобразователя. На фиг.1 изображен подогревный электролитический первичный преобразователь влажности газов; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Непосредственно на поверхность подвижного термочувствительного элемента из биметалла 1 нанесена гибкая теплопроводная электроизоляционная подложка 2, например, из кремнийорганической резины, покрытая тканевым чулочком 3 из электроизоляционньпс волокон, например базальтовых или стеклянных, и впелетенных между ними взаимопараллельных электродов 4, например, из токопроводящих углеродных волокон. Эти элементы размещены внутри газопроницаемого теплоизоляционного кожуха 5 (например, из пористого тугоплавкого карбида, пористость которого достигает 90%j, к которому прикреплена шкала 6 с установленными на ней сигнализаторами 7 (например, электроконтактными нижнего и верхнего значений преобразуемой влажности. При этом один конец биметалла 1 закреплен неподвижно относительно шкалы 6, а второй соединен с подвижным указателем 8. В процессе подготовки преобразователя к работе пропитывают тканевый чулочек 3 раствором гигроскопической соли, например, путем внедрения в него нескольких капель раствора с помощью пипетки, после чего электроды 4 подключают к источнику переменного тока. При протекании тока в цепи электродов 4 чулочек 3 нагревается и испаряет избыток растворителя, а межэлектродное сопротивление возрастает. Происходит сушка чулочка 3, образование в нем насыщенного раствора и кристаллов гигроскопической соли и превращение его во влагочувствительный слой 3. После завершения сушки влагочувствительного слоя 3 устанавливается равно5весне между испарением и поглощение влаги на его поверхности, а темпера тура влагочувствительного слоя, при которой оно наступает, и является функцией парциального давления водя ного пара в окружающем газе. Через теплопроводную электроизоляционную подложку 2 температура влагочувствительного слоя 3 передается термочувствительному элементу из биметалла 1 , который преобразует ее в перемещение своей подвижной части относительно неповдижной, что приводит к соответствующему перемещению соединенного с биметаллом 1 указателя 8 относительно шкалы 6 и установленных в Заданных ее точках сигнализаторов 7 нижнего и верхнего значений преобразуемой.влажности. Отсчет преобразуемых значений влажности окружа ющего газа осуществляют по положению указателя 8 на шкале 6, проградуированной, например, в градусах точки росы, а при пересечении указателем 8 нижней или верхней границ заданного допуска сигнализатор 7 выдает дискретные сигналы управляющего воздействия по каналам меньше и больше. Выполнение теплопроводной электро изоляционной подложки гибкой и нанесение ее непосредственно на биметалл подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов обеспечивает уменьшение массы и теплоемкости преобразователя в 4-5 раз по сравнению с известным уст ройством за счет-упразднения жидкого теплопередающего звена между поверх ностями теплопроводной электроизоляционной подложки и биметалла, а также за счет уменьшения массы подложки и влагочувствительного слоя с электродами вследствие нанесения подложки непосредственно на биметалл Следовательно, во столько же раз уменьшается инерционность преобразователя влажности на основе биметалла. Обеспечивая уменьшение инерционности подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов на основе термочувствительного элемента из биметалла до уровня инерционности аналогичного преобразователя на основе термомет-ра сопротивления и тем самым создавав, возможность для замены второго первым по критерию инерционности, предложенньш преобразователь приводит к суш;ественному расширению области применения подогревных преобразователей на основе биметалла за счет распространения этой области на объекты комфортного и технологического кондицирования воздуха, нуждающиеся в простых и надежных, но малоинерционных влагореле прямого действия с выходом непосредственно на исполнительный механизм. К таким объектам относятся, например, камеры инкубаториев, сушильные шкафы, установки климатических испытаний, системы жизнеобеспечения малого объема и т.д. При замене подогревного преобразователя влажности на основе термометра сопротивления в комплекте с вторичным управляющим прибором на аналогичный по выполняемым функциям преобразователь на основе биметалла с такой же инерционностью достигается значительный экономический эфэффект за счет сокращения капиталовложений вследствие упразднения вторичного прибора из-за выполнения его функций первичным преобразователем прямого действия. Формула изобретения Подогревный электролитический первичный преобразователь влажности газов, содержащий нанесенный на теплопроводную электроизоляционную подложку влагочувствительный слой с электродами и находящийся в тепловом контакте с ним термочувствительный элемент из биметалла, о т л и ч а ющ и и с- я тем, что, с целью уменьшения инерционности, теплопроводнаяэлектроизоляционная подложка выполнена гибкой и нанесена непосредственно на биметалл. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 342122, кл. G 01 N 25/56, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 329436, кл. G 01 W 1/11, 1972 (прототип).