Преобразовательное устройство термокаталитического датчика

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙ- . СТВО ТЕРМОКАТАЛИТЙЧЕСКОГО ДАТЧИКА, состоящее из снабженной входным и выходным штуцерами трубчатой реакционной камеры, на наружной п.оверхности которой расположен чувствителБный элемент-, а внутри - катализатор, отлич ающеёся тем, что, с целью увеличения стабильности измерений , камера снабжена поперечными перегородками, выполненными в виде установленных с зазором один по отношению к другому и обращенных внутренней частью к входному штуцеру колпачков, у которых торцы выполнены из непроницаемого для газа материала/ а расположенные с зазором по отношению к внутренней поверхности камеры боковые стенки - из катализатора .§ (Л с СГ) со

„„SU„„1061019 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН цд) G 01 N 25/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;:

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ г (21) 3377621/18-25 (2?)05.01.82 (46)15,12.83. Бюл. Р 46 (72)С.С. Костылев, Я.Д. Калинбет и В.М. Николенко (71)Киевское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (53)543.274(088.8) (56)1. Тхоржевский В.П. Автоматический анализ химического состава газа.

М., "Химия", 1969, с. 66-69.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 711444, кл. G 01 N 27/16, 1978 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО TEPNOKATAJIHTH×ÅÑÊÎÃÎ ДАТЧИКА,,состоящее из снабженной входным и выходным штуцерами трубчатой реакционной камеры, на наружной поверхности которой расположен чувствительный элемент, а внутри - катализатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения стабильности измерений, камера снабжена поперечными перегородками, выполненными в виде установленных с зазором один по отношению к другому и обращенных внутренней частью к входному штуцеру колпачков, у которых торцы выполнены из непроницаемого для газа материала, а расположенные с зазором по отношению к внутренней поверхности камеры боковые стенки - иэ катализатора.

1061019

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к преобразующим устройствам для анализа горючих газов, и является составной частью термокаталитического датчика с насыпным катализатором, кото- 5 рый предназначен для измерения суммарной теплоты окисления окиси углерода и водорода, совместно присутствующих в отходящих газах котельных установок тепловых электростанций и в 10 ряде агрегатов металлургической и других отраслей промышленности.

Известно термокаталитическое преобразовательное устройство (ПУ, вхо«. дящее в состав газоанализатора и со" стоящее из реакционной камеры с насыпным катализатором и чувствительного элемента 31 3.

Недостатками этого преобразовательного устройства являются относительно низкая отабильность процесса измерения, низкий коэффициент использования тепла реакции окисления.

Основной причиной указанных недостатков являются расположение чувствительного элемента внутри реакционной камеры, что принципиально ограничивает меры, направленные íà ïîâûшение стабильности и точности измерений

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пре: образовательное устройство термокатаиитического датчика, состоящее из снабженной входным и выходным штуцерами трубчатой реакционной камеры, . 35 на наружной поверхности которой расположен чувствительный элемент, а внутри — катализатор Г23.

Б этом устройстве с целью увеличения стабильности. измерений создан 40 определенный запас катализатора, ко торый позволил обеспечить стабильность измерений до определенных пределов.

Эксплуатация указанного устройства в составе датчика химнедожога выя- 45 вила необходимость дальнейшего повышения стабильности измерений, Из возможных путей повышения стабильности измерений практически реализуемым является путь дальнейшего повышения запаса катализатора. При реализации этого пути возникают ограничения со стороны размеров реакционной камеры: ее длины и диаметра.

Так, увеличение длины камеры при выбранном ее диаметре в устройствепрототипе приводит к значительному увеличению гидравлического сопротивления камеры (при необходимости увеличения запаса катализатора в 1015, раз), а также к значительному, 60.

Увеличению габаритов датчика. Увеличение диаметра камеры приводит к падению коэффициента преобразования тепла реакции окисления горючих компонентов в электрический сигнал.

Это происходит потому, что тепло реакции окисления, выделяющееся во внутренних слоях катализатора преобразовательного устройства увеличенного диаметра не участвует в нагреве стенок корпуса камеры, а соответственно и в процессе нагрева его чувствительного элемента.

Таким образом, отмеченное выше противоречие не позволяет проводить дальнейшее увеличение стабильности измерений известного устройства непосредственным увеличением его геометрических размеров, что обусловило необходимость разработки нового технического решения, которое, заменив существующее, обеспечит выполнение задачи дальнейшего увеличения стабильВ ности измерений термокаталитического преобразовательного устройства.

Цель изобретения — повыаение ста-. бильности измерений горючих компонентов в отходящих газах, отражающих химическую неполноту сгорания, при помощи преобразовательного устройства термокаталитического датчика с насыпным катализатором.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразовательном устройстве термокаталитического датчика, состоящем из снабженной входным и выходным штуцерами трубчатой реакционной камеры, на наружной поверхности которой расположен чувствительный элемент, а внутри, — катализатор, камера снабжена поперечными перегородками, выполненными в виде установленных с зазором один по отношению к другому и

/ обращенных внутренней частью к вход» ному штуцеру колпачков, у которых основание и торцы стенок выполнены из непроницаемого для газа материала, и расположенные с зазором по отношению к внутренней поверхности камеры боковые стенки - из катализатора, помещенного в сетчатую оболочку.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, а на фиг. 2 - колпачок.

Преобразовательное устройство термокаталитического датчика состоит из установленной на основании 1 и снабженной входным 2 и выходным 3 штуцерами трубчатой реакционной камеры 4, на наружной поверхности которой расположен чувствительный элемент 5, а внутри — катализатор 6, камера 4 снабжена поперечными перегородками, выполненными в виде установленных с зазором друг к другу и обращенных внутренней частью к входному штуцеру колпачков 7, у .которых основание

8 и торцы 9 стенок выполнены иэ непроницаемого для газа материала, а расположенные с зазором к внутренней поверхности камеры 4 стенкииз катализатора 4, помещенного в сетчатую оболочку 10. Колпачки помещают

10б101Э в камеру преобразовательного устройства со стороны входа газа в камеру. Уплотнение мест сопряжения колпачков со стенками камеры обеспечивается пружинящими уплотняющими кольцами 11, размещаемыми в местах сопря- 5 жения. Зазор между колпачками обеспечивается выступами, выполненными на основании каждого колпака. Этими выступами каждый колпачок упирается в уплотняющее кольцо. Колпачок, рас- 10 полагаемый непосредственно у входа в камеру дополнительно фиксируется шплинтом 12. Диаметр колпачка и его высота были определены экспериментально, исходя из конкретной задачи из- )5 мерения химической неполноты сгорания топлива в котлах энергоблоков.

Значение диаметра колпачка было выбрано равным 15 мм, а его высота равной 5 мм, при внутреннем диа20 метре колпачка равного 5 мм. Зазор между колпачками был выбран 2 мм.

При указанных размерах на длине преобразовательного устройства, равного длине известного устройства, размещаются до 20 колпачков, что с учетом количества катализатора в каждом колпачке обеспечило увеличение запаса катализатора в преобразователь ном устройстве по изобретению в

15 раз по сравнению с его запасом в известном устройстве.

Для обеспечения работы преобразовательное устройство герметично помещается в канал термостата датчика. Анализируемый газ, попадая на вход пер- З5 ного колпачка, растекается в стороны, проходя через все слои объема катализатора колпачка. Далее газ выходит из колпачка через его стенки и попадает на стенки камеры. Омывая стенки каме-4О ры, газовый поток отдает ей большую часть тепла реакции окисления горючих компонентов и движется дальше, попадая на вход следующего колпачка.

Тепло реакции окисления, поступившее на стенки камеры, нагревает их, а от них нагревается и чувствительный элемент. При этом сопротивление чувствительного элемента изменяется, что приводит к разбалансу мостовой измерительной схемы, в одно из плеч которой включен чувствительный эле« мент. Разбаланс мостовой схемы в виде напряжения или тока будет мерой коли чества тепла, пропорциональной содержанию горючих компонентов в анализируемом газе.

Размещение катализатора в стенках колпачка и их исполнение указанным выше способом позволяет газовому потоку проходить в радиальных направлениях последовательно через все слои катализатора, что обеспечивает высокоэффективный перенос тепла реакции окисления от внутренних и наружных слоев катализаторов к стенкам камеры, а направление движения газового потока . перпендикулярное стенкам камеры, позволяет значительно повысить отдачу. тепла от газового потока стенкам камеры. Все это и обеспечивает высокую степень преобразования тепла реакции окисления в электрический сиг -. нал. Кроме того, обеспечивается достижение малого гидравлического сопротивления преобразовательного устройства (в 5-б раз меньше гидравлического сопротивления известного устройства ).

Таким образом, изобретение устраняет противоречие, присущее известному преобразовательному устройству, позволяет создавать в устройстве отйо" сительно большой запас катализатора, который позволяет значительно увеличить длительность работы преобразовательного устройства без замены катализатора, что и решает задачу повышения стабильности измеренйй горючих компонентов при помощи термокаталитического датчика с насыпным катализатором. достигнутая стабильность измерений при помощи преобразовательного устройства обеспечивает 10-15-кратное уменьшение объема работ по обслуживанию датчика на месте его эксплуатации за счет сокращения времени, затрачиваемого на замену катализато ра в преобразовательном устройстве, приводит к аналогичному сокращению расхода относительно дорогих контрольных газовых смесей, сокращает время простоев приборов при их поверке и периодической настройке после замены катализатора, что выража-! ,ется в дополнительной экономии топлива.

ВНИИПИ Заказ 10030/45

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул,Проектная,4