Измеритель потоков кислорода

 

(»)734826

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()

1 ! (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.12.77 (21) 2553525/18-10 (51) M. Кл.з

Н 01 G9/22 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударственный комитет.

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 536.532:

:5 3.272 (088.8) Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18 ао делан изобретений и открытий

Дата опубликования описания 25.05.80

М. Д. Гераимчук, В. К. Гришин, M. Н. Левин, П. М. Таланчук и Ю. Е. Быстров

> (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОТОКОВ КИСЛОРОДА

Изобретение относится к области приборостроения.

Известны измерители потоков, состоящие из измерительной полости и чувствительного элемента масс-спектрометра (1).

Однако данные измерители имеют сложную и громоздкую конструкцию, обладают невысокой чувствительностью измерения и требуют специального обслуживания. Они теряют работоспособность при наличии динамических перегрузок и вибраций.

Наиболее близким, по технической сущности к изобретению является измеритель потоков кислорода, выполненный в виде двух камер — набегающего потока и окружающей среды, разделенных перегородкой с размещенйыми по обе стороны от нее электродами, и содержащий систему снятия сигнала (2).

Однако такое устройство отличается низкой надежностью при динамических перегрузках и вибрациях, сложной и громоздкой конструкцией, влиянием различных компо- N нент газовой смеси, На его работу оказывают влияние изменения температуры и активных компонент газа. Такие измерители имеют также невысокую чувствительность.

Настройка, подготовка к работе сопряжены с определенными трудностями, так как в случае отсутствия потока необходимо правильно установить нулевой сигнал преобразователя, который даже в случае отсутствия потока будет изменяться в зависимости от давления окружающей среды. Данное устройство не позволяет определить направление потока, так как его показания будут одинаково возрастать, не меняя знак при изменении направления потока.

Целью изобретения является повышение надежности, точности измерений, упрощение конструкции и уменьшение размеров устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве стенки камер и перегородка измерителя потоков кислорода выполнены монолитно из твердого электролита, а на наружной поверхности камер установлен нагреватель..

На чертеже показан предлагаемый измеритель.

Измеритель состоит из измерительной полости 1, выполненной в виде двух камер, набегающего потока 2 и окружающей среды 3, соединенных между собой перегород734826

И Н

М02.-м03. RT g РОЙ

4F 4F " pea

Формула изобретения

3 кой 4, выполненной из твердого электролита, например, из двуокиси циркония, стабилизированной окисью кальция, На обеих сторонах перегородок 4 нанесены пористые электроды 5 и 6, например, из платины, соединенные с системой снятия сигнала (на чертеже не показана). Измерительная полость 1 установлена в корпусе 7 с державкой 8, через которую производится вывод токоподводов к электродам 5 и 6 и к нагревателю 9, установленному между корпусом 7 и наружной поверхностью измерительной полости 1.

Работа измерителя заключается в следующем.

При отсутствии потока кислорода на входе измерительности полости, химический потенциал (или парциальное давление) кислорода у поверхности электрода 5 будет равным химическому потенциалу (парциальному давлению) кислорода у поверхности электрода 6 и ЭДС между электродами 5 и 6 будет равна "нулю, согласно закону Нернста

И у где М Роа и Мо P pa — химическии потенциал и парциальное давление кислорода на электродах 6 и 5 соответственно.

А так, как в случае стационарных условий, когда поток кислорода отсутствует M Д

= М p или Pgä = Рp 2, то Е = О.

Таким образом, видим, что при изменении параметров невозмущенной среды, т. е. когда отсутствуют потоки кислорода, выходной сигнал измерителя равен нулю и не зависит от изменения параметров среды (температуры, давления, дополнительных компонент газовой смеси).

Когда вход измерительной полости, например, камеры 2 набегающего потока, взаимодействует с потоком кислорода, тогда

М " или Pp" будет значительно выше М z или Рг, и согласно закону Нерста на электродах преобразователя возникает ЭДС, равная разности химических потенциалов

Я Р.- мо ю ь РоР. ф 4.т1 РЙ. а так как М p g и Ро определяются потоком кислорода, падающим в измерительную полость, то можно записать, что вт м: где M p" — поток кислорода, попадающий в камеру 2 набегающего потока; М q — в камеру 3 окружающей среды.

В случае, когда М p q >М p, ЭДС на электродах измерителя будет иметь противоположный знак, что говорит о изменении направления потока кислорода. Таким образом, знак ЭДС измерителя указывает на направление потока.

Выполнение измерителя в виде измерительной полости из двух камер, соединенных перегородкой из твердого электролита, позволяет значительно упростить конструкцию и уменьшить размеры. Размеры измерителя составляют 3 — 4 мм в диаметре и менее, это позволяет изготавливать измерители потоков для исследования распределения потоков в различных вакуумных системах и аппаратах, которые на вносят возмущение в измеряемый поток. Чем меньше раз1е меры такого измерителя, тем меньше возмущения претерпевает измерительный поток и тем выше точность. С помощью данных измерителей можно сравнительно просто исследовать распределение потоков через различные сечения, отверстия. Измеритель, благодаря компактной конструкции, малым габаритам, простоте работы и невозмущенности измеряемого потока с высокой точностью производит измерение потоков и их направления при исследовании верхней атмосферы

2е и космического пространства. Данные измерители обладают высокой надежностью, так как в них отсутствуют такие элементы, как натянутые катоды, сетки, которые быстро выходят из строя в результате вибрации и и динамических перегрузок, которые всегда присуши при проведении измерений с подвижных объектов.

Предлагаемое устройство целесообразно использовать при исследовании распределения потоков кислорода в вакуумных систезе мах, а также для измерения потоков при исследовании верхней атмосферы и косиического пространства.

Измеритель потоков кислорода, выполненный в виде двух камер — набегающего по-, тока и окружающей среды, разделенных перегородкой с размещенными по обе стороны, от нее электродами, и содержащий систему снятия сигнала, отличающийся тем, что с целью повышения надежности, точности измерений, упрощения конструкции и умень- . шения размеров, стенки камер и перегородка выполнены монолитно из твердого электролита, а на наружной поверхности камер установлен нагреватель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Применение масс-спектрометрической методики для определения нарицательных плотностей и температур компонент верхней атмосферы. Соков Н. А. и др. Труды ЦАО, вып. 61, М., 1965, с. 28 — 43.

2. Steekelmacher W. «The flow of

rarefiedgases in Vacuum systems and problems of standartization of measuring techniquess» Proc-.6th In t. Vacuum Congr.

«Kyoto 1974» Tokyo 1974, р. 117 †1 (прототип).

734826

Составитель Н. Швыркова

Редактор И. Шубина Техред К. Шуфрич Корректор Е. Папп

Заказ 2098/54 Тираж 844 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4