Полум’яно-іонізаційний газоаналізатор екологічного контролю автомобілів

Полум'яно-іонізаційний газоаналізатор екологічного контролю автомобілів, який включає корпус, основу з каналами введення газів, пальник, електрод-колектор у вигляді зрізаного конуса, більша основа якого звернена до пальника, а до меншої основи прикріплена порожниста циліндрична вставка, вивідний газопровід, спіраль запалювання, ізолятори в корпусі для підведення проводів до спіралі запалювання, до самого пальника і до електрод а-колектора, який відрізняється тим, що електрод-колектор виконаний у вигляді зворотного зрізаного конуса, який закріплений меншою основою до порожнистої циліндричної вставки, а більшою основою повернутий до вивідного газопроводу та циліндричної демпфіруючої камери, яка закріплена на більшій основі зворотного зрізаного конуса і з'єднана з вивідним газопроводом, при цьому зрізані конуси виконані однакової висоти з кутом нахилу бічної поверхні до горизонталі від 15 до 80 градусів, довжина порожнистої вставки не перевищує одну третю висоти конуса О Винахід відноситься до газового аналізу і може використовуватися для аналізу вуглеводнів в складі відпрацьованих газів автомобілів, а також промислових викидів Існуючий полум'яно-іонізаційний газоаналізатор (авт свид СРСР 1012120, кл G01N 27/62, 15 04 83), який містить корпус, пальник, трубопроводи для підведення до пальника газу, що аналізується, повітря і водня, колекторний електрод, встановлений СПІВВІСНО з пальником і виконаний у вигляді склянки, що має форму зрізаного конуса, дно якого сполучене зі стержнем, закріпленим на електроізоляторі, а відкрита його частина звернена до сопла пальника, причому в бічній СТІНЦІ колекторного електрода виконаний отвір, в якому встановлений трубопровід для виведення з корпусу відпрацьованого газу Недоліком існуючого пристрою є порушення (нестабільність) чутливості, зумовлене коливаннями конвективних потоків газів (вуглеводнів, повітря, кисня), що приводять частково до турбулентного руху газів в околиці полум'я пальника Тому виникає зміна орієнтації полум'я відносно колекторного електрода Відомий полум'яно-іонізаційний детектор (авт свид СРСР 1286989, кл G01N 30/70, 30,0187), включаючий корпус з каналами для підведення газів, пальник, колекторний електрод у вигляді зрізаного конуса з циліндричною частиною, спіраль запалювання Недоліком відомого пристрою є низька чутливість, оскільки не забезпечується оптимальна спрямованість газових потоків Найбільш близьким до заявленого пристрою (прототип) є полум'яно-іонізаційний детектор (авт свид СРСР 1295337, кл G01N 30/70, 07 03 87), який містить корпус, основу з каналами введення газів, пальник, електрод-колектор у вигляді зрізаного конуса, більша основа якого звернена до пальника, а до меншої основи прикріплена порожниста циліндрична вставка, вивідний газопровід, спіраль підпалу, ізолятори в корпусі для підведення проводів до спіралі підпалу, пальника і електрод а-колектора Недоліком даного пристрою є значна залежність чутливості від коливань тиску на виході з детектора, виникаючих внаслідок коливань потоків повітря, водню і газу, що аналізується в околицях полум'я, змін параметрів навколишнього середовища (тиску, температури і т д ) Вплив коливань со (О о 49063 тиску на виході з детектора виявляється в підвищенні рівня шумів, зміщенні (нестабільності) «нульової лінії» полум'яно-іонізаційного детектора Причиною цього є форма колекторного електрода, що створює умови для попадання в полум'я продуктів горіння (крапель рідини, сажі, механічних часток), які відірвалися від внутрішньої поверхні колекторного електрода, це призводить до збільшення шумів і, як наслідок, до зниження чутливості Задачею теперешнього винаходу є забезпечення стабільності процесу горіння і підвищення чутливості полум'яно-юніацшного газоаналізатора Поставлена задача вирішується тим, що полум'яно - іонізаційний газоаналізатор, який включає корпус, основу з каналами введення газів, пальник, електрод-колектор у вигляді зрізаного конуса, більша основа якого звернена до пальника, а до меншої основи прикріплена порожниста циліндрична вставка, вивідний газопровід, спіраль підпалу, ізолятори в корпусі для підведення проводів до спіралі підпалу, до пальника і електродаколектора, згідно з винаходом має зворотній зрізаний конус, який закріплений меншою основою до полої циліндричної вставки, а більшою основою повернутий до вивідного газопроводу та циліндричної демпфуючої камери, яка закріплена на більшій основі зворотнього зрізаного конуса і з'єднана з вивідним газопроводом, при цьому зрізані конуси виконані однакової висоти з кутом нахилу бічної поверхні до горизонталі від 15 до 80 градусів, а довжина порожнистої вставки не перевищує одну третину висоти конуса На фіг зображений полум'яно-іонізаційний газоаналізатор в розрізі Газоаналізатор містить корпус 1 з кришкою 2 В основі 3 виконані канали введення водня 4, повітря 5, газу що аналізується 6 На основі 3 встановлений пальник 7 з соплом 8 У центрі корпусу 1 СПІВВІСНО з пальником 7 встановлений електродколектор 9, виконаний у вигляді двох зрізаних конусів, прямого 10 і зворотнього 11, сполучених по менших основах порожнистою циліндричною ставкою 12 Більша основа 13 конуса 10 звернена до пальника 7, більша основа 14 конуса 11 вернена до виводного газопроводу 15 На більшій основі 14 зворотнього конуса 11 закріплена циліндрична порожниста демпфуюча камера 16, сполучена з виводним газопроводом 15 і що примикає до кришки 2 Через ізолятори 17 підводиться напруга живлення до спіралі підпалу 18, до сопла 8 пальника 7 і електрод а-колектора 9 Напруга з навантажувального резистора 19 посилюється підсилювачем 20, обробляється в блоці електронної обробки сигналу 21 і виводиться на вихідний показуючий прилад 22 Зрізані конуси 10 і 11 мають однакову висоту, кут нахилу бічної поверхні конусів до горизонталі повинен знаходитися в діапазоні від 15 до 80 градусів Довжина порожнистої циліндричної вставки 12 не повинна перевищувати одну третину висоти зрізаного конуса Газоаналізатор працює за принципом іонізації молекул органічних речовин в полум'ї водня таким чином Водень по каналу 4 поступає в пальник 7 По вітря для підтримки горіння через канал 5 поступає в простір навколо сопла 8 Підпал полум'я здійснюється нагрітою спіраллю підпалу 18 при проходженні через неї струму 2 - ЗА Між соплом 8 і електродом-колектором 9 прикладена постійна поляризуюча напруга 150 - 300В, яка створює електричне поле Аналізуємий газ з вуглеводнями через канал 6 поступає в пальник 7, змішуючись з воднем У полум'ї водня відбувається іонізація молекул речовини, що аналізується Заряджені частки (електрони, негативні і позитивні іони), що утворилися розподіляються між пальником 7, сполученим через ізолятор 17 з поляризуючим джерелом живлення, і електрод ом-колектором 9, сполученим через резистор 19 з від'ємним ПОЛЮСОМ поляризуючого джерела живлення Іони під впливом електричного поля, утвореного між електродами, рухаються від сопла 8 до електродаколектора 9, тим самим створюючи струм у зовнішньому ланцюгу детектора, який посилюється і реєструється Органічні речовини, що поступають в пальник 7, при згорянні у водневому полум'ї спричиняють збільшення струму іонізації Величина струму пропорційна КІЛЬКОСТІ органічних речовин, що поступають в полум'я в одиницю часу Напруга з резистора 19 посилюється підсилювачем 20, обробляється в блоці 21 і виводиться на вихідний показуючий прилад 22 Вихід продуктів горіння здійснюється через вивідний газопровід 15, заздалегідь вони проходять всередині електрод а-колектора 9, циліндричної вставки 12, демпфуючоїкамери 16 Виконання електрод а-колектора 9 з конусом 10, що охоплює сопло 8 пальника 87 дає можливість здійснити іонізацію в невеликому обмеженому об'ємі, що спрощує конструкцію детектора Верхній зрізаний конус 11 дозволяє здійснити ламінарну течію газового потоку, що виключає виникнення турбулентності, що, в свою чергу, забезпечує стабільність показань і збільшує чутливість детектора Наявність демпфуючої камери 16 на верхній частині електрода-колектора 9 також забезпечує ламінарну течію газового потоку Крім цього, така конструкція дозволяє виключити вплив коливання тиску зовнішньої середи на свідчення детектора Запобігається забруднення едектродаколектора 9 і сопла 8 пальника від продуктів згоряння вуглеводнів У результаті істотно підвищується чутливість детектора, меншає рівень шумів, підвищується стабільність «нульової лінії», розширяється діапазон робочих температур, підвищується відтворюваність характеристик детектора в серійному виробництві, поліпшуються експлуатаційні якості детектора У ході експериментальних досліджень було встановлено, що вказаний ефект підвищення чутливості за рахунок усунення впливу коливань тиску навколишнього середовища і забезпечення ламінарності течи газових потоків, досягається за рахунок розглянутої конструкції електродаколектора і однакової висоти прямого і зворотнього конусів При цьому важливе значення має кут нахилу бічної поверхні зрізаних конусів до горизонталі Якщо кут нахилу менше 15 градусів електрод-колектор не забезпечує високої чутливості, 49063 оскільки він фактично тяжіє до площини і не дозволяє зробити іонізацію молекул в замкненому об'ємі При куті нахилу більше 80 градусів електрод-колектор прагне до циліндричної форми, при цьому порушується ламшарність течи газових потоків Продукти горіння, стікаючи з внутрішньої поверхні, попадають безпосередньо в область полум'я і знижують чутливість Довжина порожнистої вставки, що з'єднує зрізані конуси не перевищує однієї третини висоти конуса, сприяє рівномірній тязі продуктів горіння, а також служить свого роду другим рівнем демпфірування коливань тиску навколишнього середовища При довжині менше за одну третину ефект демпфірування практично відсутній При довжині більше за одну третину погіршується тяга, збільшується час проходження ВІДХІДНИХ газів, що знижує швидкодію Демпфіруюча камера 16 забезпечує перший рівень демпфірування потоку Відомо, ЩО коливання тиску навколишнього середовища вельми істотно впливають на процес горіння, що, в свою чергу, приводить до зниження чутливість Забезпечення стабільності процесу горіння і, отже, підвищення чутливості газоаналізатор забезпечується заявленою сукупністю істотних ознак ЇІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71