Устройство для определения состава газов Советский патент 1982 года по МПК G01N27/46 

(П4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ГАЗОВ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в газовом анализе, в частнос ти, для определения концентрации кислорода в инертных газах и азоте. Известно устройство для определения состава газа на основе использования свойств твердых электролитов, .которое имеет твердоэлектролитный элемент с электродами, один из которых контактирует с анализируемым газом (рабочий электрод), а другой (сравнительный элек род ) - со сравнительной средой с известной концентрацией кислорода fl . Однако это устройство имеет низкую точность определения состава газа. Наиболее близким по технической сущ ности является устройство для определешш состава газа, содержащее помешенны в нагреватель гаердоалектропитяый потен ииометрический элемент в виде стакана со сравнительнь;к. и рабочим электродами подсоединенными к измерителю ЭДС, и газоподводящую трубку, конец которой расположен у дна стакана С 2 . При низких концентрациях анализируемого газа известное устройство имеет значительную погрешность в результате переноса кислорода из сравнительной сре ды в область рабочего электрода, который обусловлен электронной составляющей проводимости твердого электролита. Таким o6p)a3OM, этим устройством измеряется суммарная концентрация к.ш лорода анализируемого газа и перенесенного из сравнительной среды. Цель изобретения - повьпиение тс чности измерения. Поставленная пель достигается тем, что в устройстве для определения состава газов, содержащем помешенный в иагреватель тверооэпектролиткый потенкно метрический элемент в ввде стакана со сравнительным в рабочим электродами, подсоединениыми к взмеритвлю ЭДС, и газоподводяопую трубку, конец которой расположеи у дна стакана, часть потен39вдометрического элемента выполнена в виде расположенного в газоподводяшей трубке стержня, боковая поверхность которого образует с внутренней поверхностью этой трубки зазор, являющийся дифт фузионным сопротивлением, а рабочий электрод нанесен на торец стержня. На чертеже схематично представлено устройство для определения состава газа Устройство состоит из твердоэлектролитного потенциометрического элемента в виде стакана со сравнительным электр дом 2 на внешней поверхности. Часть элемента 1 выполнена в виде стержня 3, на торец которого нанесен рабочий элект род 4. Стержень 3 расположен в газоподводяшей трубке 5, конец которой установлен у дна стакана. Боковая поверхность стержня и внутренняя поверхность трубки 5 образуют зазор, являющийся диффузионным сопротивлением. Электроды 2 и 4 подсоединены к измерителю 6 ЭДС. Элемент 1 размещен внутри нагревателя 7. Устройство работает следующим об- разом. Анализируемый газ подается в трубку 5, проходит через диффузионное сопротив ление между стержнем и трубкой и выходит из потенциометрического элемента При поступлении анализируемого газа через газоподводящую трубку разность потенциалов рабочего и сравнительного электродов выражается уравнением Нернс та, по которому, зная концентрацию кислорода в сравнительной среде, омывающе внещнюю часть стакана, температуру, создаваемую в устройст ве нагревателем, и измеряя ЭДС, определяют pac4eTON концентрацию кислорода в анализируемом газе. В устройстве также имеет место перенос кислорода из сравнительной среды Но перенесенный кислород попадает в анализируемый газ, прошедший рабочий адектрод, т. е. вьзделлется на боковой поверхности стержня 3, обдуваемой анализируемым газом. Таким образом, ра бочий электрод контактирует с анализируемым газом, в котором практически н О4 кислорода, перенесенного за счет электронной проводимости из сравнительной среды. Применение в устройстве твердоэлект- ролитного элемента орит инальной конфигурации позволяет резко уменьшить погрешность измерения при анализе газов с содержанием кислорода менее 10 об.%. Проведенные испытания показали, что погрешность измерения, вызванная переносом кислорода из сравнительной среды в анализируемую по указанному выше механизму, в зависимости от величины ди(}нфузионного сопротивления, меньше в предлагаемом устройстве в 10 - 100 раз, что позволяет существенно снизить нижний предел измеряемых концентраций. Предлагаемое устройство позволит улучшить контроль микрокондентраций кислорода в газах, особенно в установках для разделения воздуха, при контроле чистоты инертных газов, необходимых в электронной промышленности. Формула изобретения Устройство для определения состава газов, содержащее помещенный в нагреватель твердоэлектролитный потенцио- метрический элемент в виде стакана со сравнительным и рабочим электродами, подсоединенными к измерителю ЭДС, и газоподводящую трубку, конец которой расположен у дна стакана, о т л и чающееся тем, что, с целью по- вьпдения точности измерения, часть по- тенциометрического элемента вьшолнена в виде расположенного в газоподводящей чрубке стержня, боковая поверхность которого образует с внутренней поверхностью этой трубки зазор, являющийся диффузионным сопротивлением, а рабочий электрод нанесен на торец стержня. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3347767, кл. 73-23, опублик. 1969. 2.Патент Англии № 1253675, кл. GI N, опублик. 1970 (прототип).

Вымв анал1изи}Н1емо&) X wjff

8м9 анализируемоX, ВыхоО анализируеглогв газа