[发明专利]用于气体介质的氢检测器

说明书

技术领域

本发明涉及仪表技术并且可以用于能源生产、冶金和化学工业中，以在宽范围的温度和压力下确定气体介质中的氢浓度。

背景技术

气体和流体介质中的氢浓度的电化学检测器被公开(参照1998年10月20日公布的俄罗斯发明专利No.2120624，IPC G01N27/417，Electrochemical Detector of Hydrogen Concentration in Gas and Liquid Media(气体和液体介质中的氢浓度的电化学检测器))。

该检测器包括借助于金属与固体电解质氢检测器紧密连接的壳体。固体电解质氧检测器包括由固体电解质制成的在下部部分用插塞封闭的陶瓷绝缘体、施加在插塞的外侧面上的多孔铂电极、安置在插塞内部的液体金属氧化物标准电极、附接在覆盖陶瓷绝缘体的顶部的盖子上的电流引线热电偶。成形为卷曲杯状件的选择性隔膜被焊接在壳体的下部部分上。在选择性隔膜与固体电解质插塞之间安装有多孔绝缘氧化物的片块。

所述装置的缺点是由于通过电势测量单元与中央芯部之间的间隙的氧渗入而引发的陶瓷感测元件的内腔的较低的密封性，这种较低的密封性引起基准电极的氧化以及装置的使用寿命及其操作的可靠性的下降。

流体和气体的氢浓度的电化学检测器被公开(I.G.Dmitriev,V.L.Orlov,B.A.Shmatko.Electrochemical Hydrogen Detector in Fluids and Gases//The collection of abstracts of Teplofizika-91(Thermophysics-91)Intersectoral Conference,Obninsk,1993.p.134-136)。

该检测器包括基于由稳定的二氧化锆形成的固体电解质的电化学氧电池、Bi+Bi₂O₃混合物的液体-金属基准电极、安置在填充有水蒸气的密封腔室中的测量用铂电极。

公知技术方案的缺点是：

-由于检测器的构造复杂性而引起的装置的较低可靠性和短使用寿命；

-固体电解质氧检测器对水蒸气的较低热稳定性和耐腐蚀性；

-由于测量腔室中的水蒸气的局部压力的稳定复杂性而引起的较长响应时间和灵敏度不足；

-由于维持温度和管的稳定性而导致的氢浓度测量的较低精度。

一种用于气体和流体介质的氢检测器在技术上最接近要求保护的装置(参照2008年1月20日公布的俄罗斯发明专利2379672，IPC G01N27/417，Hydrogen Detector for Gas and Liquid Media(用于气体和液体介质的氢检测器))。

该氢检测器包括选择性隔膜、多孔电绝缘陶瓷和内部具有电势测量单元的壳体、内腔中具有标准电极的由固体电解质制成的陶瓷感测元件、施加至陶瓷感测元件的外层的多孔铂电极、硅石织物、结合材料、覆盖陶瓷感测元件的腔的截面的带孔的堵头、在陶瓷感测元件的上方紧密地安装在壳体内部的密封引入端、穿过密封引入端的中心孔的双包层电缆电势测量装置、筒形套管。壳体在密封引入端与陶瓷感测元件之间的腔是密封的。陶瓷感测元件被设计为筒形件，该筒形件与位于筒形件的下部部分中的球形部的一部分连接。陶瓷感测元件的筒形外表面的上部部分借助于结合材料与外壳的内侧面紧密连接。基准电极位于陶瓷感测元件的内表面与堵头的表面之间的腔中并且占据所述腔的至少一部分。陶瓷感测元件的外球形部分覆盖有多孔铂电极。电势测量单元的中央芯部的指向陶瓷感测元件的端部经堵头中的孔伸至基准电极。它实现了基准电极与电势测量单元的中央芯部的下部部分之间的电接触。陶瓷感测元件的一部分突伸超出壳体。成形为管状件的套管自陶瓷感测元件的突出部与壳体的下部部分连接。套管的下端具有带中心孔的底部，由至少一个管构成的选择性隔膜附接在该底部上。选择性隔膜的下部自由端利用插塞紧密地(密封地，tightly)封闭。由套管的内表面、结合材料、陶瓷感测元件的突伸超出壳体的外部部分和选择性隔膜的内表面限定的腔是密封的。陶瓷感测元件的突出部与套管底部之间的套管的内腔填充有硅石织物。被设计为筒形件的多孔电绝缘陶瓷定位成与选择性隔膜的内表面之间具有环形间隙。