Газоанализатор водорода

Изобретение может быть использовано для контроля газовой атмосферы в помещениях промышленных предприятий с опасными условиями производства, в частности для обеспечения водородной взрывобезопасности под защитной оболочкой АЭС и взрывозащитных камер. В газоанализаторе водорода, содержащем сенсорную камеру, выполненную с возможностью присоединения к контролируемому объему, сенсорная камера содержит датчик и пористую или диффузионную мембранную стенку, селективную к водороду, сенсорная камера заполнена водородочувствительным веществом с экзотермическим откликом, датчик выполнен в виде, по крайней мере, одной термопары или терморезистора. Мембранная стенка выполнена из ударопрочного материала. Сенсорная камера снабжена герметичным патроном с крепежным кронштейном для присоединения ее к контролируемому объему. Изобретение обеспечивает создание надежного, простого и дешевого газоанализатора с длительным сроком службы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерения концентраций водорода и может быть использовано для контроля газовой атмосферы в помещениях промышленных предприятий с опасными условиями производства, в частности для обеспечения водородной взрывобезопасности под защитной оболочкой АЭС и взрывозащитных камер.

Известен газоанализатор водорода типа WS85 фирмы SIEMENS, содержащий чувствительный элемент в виде керамической основы, на которой нанесен слой активированной платины. Чувствительный элемент помещен в рабочую камеру с пористой стенкой, проницаемой для газа, и измерителем температуры в камере. Принцип действия рассматриваемого газоанализатора заключается в каталитическом сжигании водорода в воздухе и измерении теплового эффекта реакции, который зависит от концентрации водорода.

Недостатком каталитического газоанализатора является необходимость присутствия в анализируемой атмосфере достаточного количества кислорода для полного сжигания водорода, что не всегда выполнимо. В частности, при аварийных ситуациях на АЭС воздух может замещаться другими газами и водяным паром. В этих условиях рассматриваемый газоанализатор оказывается неработоспособным. В то же время основным назначением газоанализаторов водорода для АЭС как раз и является контроль водорода при проектных и запроектных авариях, когда возможно накопление водорода до взрывоопасной концентрации.

В качестве прототипа выбрано устройство для определения наличия газа в скважине во время бурения (п. РФ №2315864, опубл. 17.06.2003), содержащее, по меньшей мере, одну сенсорную камеру, которую можно присоединять к бурильной колонне для бурения скважины, причем каждая сенсорная камера содержит объем выбранного газа и мембранную стенку, сквозь которую может проникать пластовый газ из потока бурового раствора в сенсорную камеру. Датчик выполнен так, чтобы посредством его можно было определять изменение выбранной характеристики упомянутого объема газа, происходящее в результате проникновения пластового газа из потока бурового раствора сквозь мембранную стенку в сенсорную камеру.

Недостатком датчика является то, что он не обеспечивает контроль в области низких и криогенных температур.

Задачей данного изобретения является создание надежного, простого и дешевого газоанализатора с длительным сроком службы с возможностью работы в криогенной и низкотемпературной области.

Технический результат: обеспечение возможности концентрации водорода в широком диапазоне вплоть до 100% при высоких температурах и наличии в измеряемой среде посторонних газов, водяного пара, источников радиоактивного излучения.

Технический результат достигается тем, что в газоанализаторе водорода, содержащем сенсорную камеру, выполненную с возможностью присоединения к контролируемому объему, сенсорная камера содержит датчик и пористую или диффузионную мембранную стенку, селективную к водороду, сенсорная камера заполнена водородочувствительным веществом с экзотермическим откликом, датчик выполнен в виде, по крайней мере, одной термопары или терморезистора. Мембранная стенка выполнена из ударопрочного материала. Сенсорная камера снабжена герметичным патроном с крепежным кронштейном для присоединения ее к контролируемому объему. Мембрана может быть выполнена из фторопласта или пористой нержавеющей стали. В качестве водородочувствительного вещества с экзотермическим откликом может использоваться диоксид марганца палладированный. Датчик соединен с устройством для обработки данных.

На чертеже изображена конструкция газоанализатора водорода.

Газоанализатор содержит сенсорную камеру 1, одна сторона которой выполнена в виде пористой или диффузионной мембраны 2 из фторопласта или пористой нержавеющей стали. Предпочтительно, чтобы мембрана имела форму полусферы для более равномерного поступления водорода. Сенсорная камера 1 заполнена водородочувствительным веществом с экзотермическим откликом, например диоксидом марганца палладированным. Также в ней размещена термопара 3, соединенная с устройством для обработки данных 4. Сенсорная камера 1 закреплена в несущем кольце 5, закрепленном на кронштейне 6, имеющем гермоввод 7 для возможности герметичной установки газоанализатора в контролируемый объем 8.

Газоанализатор работает следующим образом.

Газоанализатор помещают в контролируемый объем 8, соединив его с последним посредством гермоввода 7. При возникновении утечки водорода последний, проникая через мембрану 2, вступает в экзотермическую реакцию с диоксидом марганца палладированным. В теле датчика 3 возникает градиент температур. Выходной сигнал пропорционален разности температур между горячим и холодным спаем термопары 3.

В качестве термоэлектрической пары выбирают комбинацию материалов, создающую достаточно высокую термоЭДС (разница коэффициентов термоЭДС материалов должна быть как можно больше) и пригодную для данного интервала рабочих температур. Для увеличения чувствительности используют последовательное включение нескольких термопар. Также увеличения чувствительности можно добиться при использовании в качестве термоэлектрической пары материалов с высоким коэффициентом термоЭДС. Такими материалами, как известно, являются полупроводники.

В зависимости от количества выделенного тепла меняется напряжение на выходе, что является показателем концентрации водорода в контролируемой емкости.

1. Газоанализатор водорода, содержащий сенсорную камеру, выполненную с возможностью присоединения к контролируемому объему, сенсорная камера содержит датчик и пористую или диффузионную мембранную стенку, селективную к водороду, отличающийся тем, что сенсорная камера заполнена водородочувствительным веществом с экзотермическим откликом, датчик выполнен в виде, по крайней мере, одной термопары или терморезистора, а мембранная стенка выполнена из ударопрочного материала, при этом сенсорная камера снабжена герметичным патроном с крепежным кронштейном для присоединения ее к контролируемому объему.

2. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что мембрана выполнена из фторопласта или пористой нержавеющей стали.

3. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве водородочувствительного вещества с экзотермическим откликом используется диоксид марганца палладированный или тетраоксид кобальта палладированный.

4. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что датчик соединен с устройством для обработки данных.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительным средствам для исследования и анализа газов при помощи электрических средств, в частности полупроводниковых сенсорных датчиков, и может быть использовано в системах пожарной сигнализации, сигнализаторах опасных газов и газоанализаторах.

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к области анализа газовых смесей, и может быть использовано для определения типов различных газов и их количественного содержания в воздухе.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности определению общего водорода в таблетках из двуокиси урана. .

Изобретение относится к аналитической химии, в частности определению водорода в металлах. .

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к определению общего водорода (свободного и связанного) в топливных таблетках из двуокиси урана. .

Изобретение относится к аналитической химии, в частности определению общего водорода в таблетках из двуокиси урана. .

Изобретение относится к области микроэлектронных и микромеханических устройств и может быть использовано в качестве нагревателя интегрального полупроводникового газового датчика, инфракрасного излучателя адсорбционного оптического газоанализатора, активатора печатающей головки струйного принтера.

Изобретение относится к методам кондуктометрического контроля изделий и может быть использовано для определения теплофизических характеристик изделий радиоэлектронной и микроэлектронной аппаратуры, а также для разбраковки изделий по теплофизическим параметрам.

Изобретение относится к методам кондуктометрического контроля изделий и может быть использовано для определения теплофизических характеристик изделий, например, в электронной промышленности.

Изобретение относится к области измерения электрических характеристик наноразмерных газочувствительных материалов, в частности к измерению комплексной проводимости газочувствительных материалов, и может быть использовано в производстве сенсоров газа, основанных на полупроводниковых неорганических материалах сложного состава, а также для синтеза структур пленки эквивалентной схемой

Изобретение относится к неразрушающему тепловому контролю и может быть использовано для контроля состояния протяженных железобетонных изделий, имеющих основную металлическую продольную несущую арматуру (например: опоры линий электропередач, балки, сваи, трубы и т.п.), применяемых в различных отраслях хозяйства в процессе производства, строительства и эксплуатации

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения свойств веществ, и предназначено для определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в газоанализаторах, газосигнализаторах и газовых пожарных извещателях для контроля довзрывных концентраций взрыво-пожароопасных газов и газовых смесей. Полупроводниковый газовый сенсор содержит корпус 1 реакционной камеры 2, выполненный из коррозионно-стойкой стали. Корпус 1, с торца закрытый сеткой 3 из проволоки нержавеющей стали диаметром 0,03-0,04 мм шагом 0,06-0,08 мм. В корпусе 1 по центру реакционной камеры 2 на контактных проводниках 4 установлен шарообразный полупроводниковый газочувствительный элемент 5 при помощи проводов нагревателя 6 и измерительного проводника 7. Внутри полупроводникового газочувствительного элемента 5 размещен нагреватель 6 в виде цилиндрической пружины, внутри которой по ее оси и по диаметру шарообразного полупроводникового элемента 5 расположен прямой измерительный проводник 7. Нагреватель 6 и измерительный проводник 7 газочувствительного элемента 5 выполнены из платиновой проволоки диаметром 0,01-0,02 мм, нагреватель 6 имеет 2-7 витка проволоки, шарообразный полупроводниковый газочувствительный элемент 2 имеет диаметр 0,4-0,8 мм и выполнен из смеси оксида олова SnO2: 5-95 мас.% и оксида индия In2O3: 5-95 мас.%. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности полупроводникового газового сенсора к малым концентрациям газа, а также создание простого, надежного, сравнительно дешевого и быстродействующего сенсора, имеющего длительную работу в необслуживаемом режиме. 7 ил., 3 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля концентрации метана в атмосфере горных выработок и шахт. Предлагаемый способ измерения концентрации метана основан на использовании термокаталитического сенсора с рабочим и сравнительным элементами, размещенными в реакционной камере с диффузионным доступом анализируемой среды. Рабочий и сравнительный элементы соединяют последовательно и подключают к стабилизатору постоянного тока, регулируемому внешним сигналом. При включении прибора регулированием тока цепи производят установку заданного начального значения напряжения на сравнительном элементе, при котором температура рабочего элемента превышает температуру начала полного окисления метана, после чего значение тока в цепи фиксируют и сохраняют постоянным до выключения прибора. Измеряют и запоминают начальное напряжение на рабочем элементе. Определение низких концентраций метана осуществляют, используя в качестве выходного сигнала напряжение на рабочем элементе. Параллельно этому контролируют напряжение на сравнительном элементе и при достижении последним заданной предельной величины измерения напряжения на рабочем элементе прекращают, а в качестве выходного сигнала для определения концентрации метана используют напряжение на сравнительном элементе до возвращения последнего к предельному значению. Устройство для измерения концентрации метана содержит стабилизатор постоянного тока, регулируемый внешним сигналом, термокаталитический сенсор с рабочим и сравнительным элементами, включенными последовательно, и процессор, соединенный через аналого-цифровой преобразователь с термокаталитическим сенсором, управляющий стабилизатором постоянного тока, обеспечивающий измерение напряжений на рабочем и на сравнительном элементах и обработку выходных сигналов. Изобретение направлено на расширение диапазона измерений при одновременном упрощении конструкции устройства и повышении точности измерений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к анализу материалов, в частности, для определения содержания водорода и может быть использовано при изготовлении газоанализаторов водорода в космической технике, автомобильной промышленности, химической промышленности и т.д. Сущность изобретения: предложен резистивный датчик концентрации водорода, содержащий водородочувствительный элемент, выполненный в виде толстопленочного резистора, содержащего в материале, по крайней мере, оксид палладия и нагревательный элемент, подогревающий водородочувствительный элемент. Водородочувствительный элемент может быть выполнен из серебропалладиевой резистивной пасты.Техническим результатом является создание миниатюрного датчика водорода, как атомарного, так и молекулярного, позволяющего проводить качественные и количественные измерения. Датчик может быть изготовлен по простой, дешевой и широко применяемой в промышленности технологии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ и устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления металлического сплава методом вращающегося магнитного поля и может использоваться для анализа материалов, в частности металлов и сплавов в жидком и/или твердом состоянии, путём бесконтактного определения электрического сопротивления нагреваемого тела в зависимости от температуры. Способ состоит в том, что определяют угол поворота образца во вращающемся магнитном поле, создаваемом магнитным узлом в виде трех катушек трехфазного статора, измеряют значения тока, по значениям угла поворота и тока определяют удельное электрическое сопротивление, при этом измерение тока в одной из катушек осуществляют посредством мультиметра, а нулевые значения тока в любой из катушек используют для сигнализации о нарушении параметров магнитного поля. Устройство для реализации способа включает источник вращающегося магнитного поля с магнитной системой в виде трех катушек трехфазного статора, датчики тока, подключенные к катушкам, и компьютер, дополнительный датчик тока, мультиметр и устройство сигнализации, содержащее три вычитающих устройства, сумматор, пороговый элемент, оптический индикатор, входы мультиметра соединены с дополнительным датчиком тока, выход мультиметра соединен с одним из входов компьютера, входы каждого вычитающего устройства подключены к выходам двух датчиков тока, подключенных к катушкам, выходы вычитающих устройств соединены со входами сумматора, выход которого через пороговый элемент соединен с оптическим индикатором, выход порогового элемента является выходом устройства сигнализации и соединен с другим входом компьютера. Техническим результатом является обеспечение сокращения времени измерений, упрощение эксперимента при сохранении требуемой точности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к анализу материалов путем определения вязкости и электрического сопротивления и плотности высокотемпературных металлических расплавов. Предлагается устройство для крепления электронагревателя в электропечи, содержащее, по крайней мере, два соединительных элемента электронагревателя, являющиеся и токоподводами, нижний фланец электропечи, имеющий, по крайней мере, два фланцевых узла крепления, также являющихся токоподводами, и, по крайней мере, два болтовых соединения. При этом в каждом из фланцевых узлов крепления выполнено клиновидное углубление, в клиновидном углублении каждого из фланцевых узлов крепления размещен, по крайней мере, один соединительный элемент электронагревателя, кроме того, в устройство введены, по крайней мере, два клиновидных элемента фиксации крепления, по крайней мере, один из которых размещен в клиновидном углублении каждого из фланцевых узлов крепления, а болтовые соединения осуществляют функцию зажатия клиновидных элементов фиксации крепления соединительных элементов электронагревателя во фланцевых узлах крепления. Технический результат - ускорение и упрощение замены электронагревателя, упрощение и удешевление экспериментов. 3 ил.

Группа изобретений относится к технической физике, а именно - к анализу материалов путем бесконтактного определения методом вращающегося магнитного поля электросопротивления образца в зависимости от температуры, в частности - к определению относительной электропроводности металлов и сплавов в жидком и/или твердом состоянии. Способ определения удельного электросопротивления расплавов, при котором тигель с расплавом подвешивают коаксиально в цилиндрической электропечи на нижнем конце рабочей части упругой проволоки, верхний конец упругой проволоки закреплен в узле фиксации. При этом перед исследованием расплава изменяют длину рабочей части упругой проволоки путем обеспечения неподвижности верхнего конца рабочей части упругой проволоки относительно узла фиксации. Устройство для определения удельного электросопротивления расплавов содержит тигель с расплавом, подвешенный коаксиально в цилиндрической электропечи на нижнем конце рабочей части упругой проволоки, верхний конец которой закреплен в узле фиксации. При этом в него введены струбцина и штифт, закрепленный некоаксиально в узле фиксации, струбцина закреплена на штифте с возможностью ее перемещения вдоль штифта и имеет средство для закрепления в струбцине верхнего конца рабочей части упругой проволоки. Технический результат - обеспечение сокращения времени экспериментов и их упрощение при определении электросопротивления различных сплавов в случае их смены. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для исследования сверхпроводников с помощью электрических и магнитных средств и позволяет обеспечить высокую точность измерения температурных параметров сверхпроводников. В корпусе устройства установлены две катушки индуктивности. Оси катушек ориентированы параллельно друг другу и поверхности образца, расположенного между катушками. Для уменьшения поля рассеяния первичной катушки и увеличения величины спада сигнала при переходе в сверхпроводящее состояние катушки индуктивности выполнены с прямоугольным поперечным сечением и установлены меньшей стороной прямоугольника параллельно поверхности образца. Механизм регулировки и фиксации расстояния между образцом и поверхностью криоагента обеспечивает исключение влияния конвекционных паров вблизи поверхности криоагента. Корпус устройства выполнен из двух половин. Образец сверхпроводника установлен в плоскости разъема корпуса для обеспечения точности фиксации положения сверхпроводника относительно катушек индуктивности и поверхности криоагента. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх