Чутливий елемент шахтних газоаналізаторів і спосіб його виготовлення

1 Чутливий елемент шахтних газоаналізаторів, виконаний у вигляді кульки з у -окису алюмінію з розташованою усередині спіраллю з платинового мікропроводу та нанесеним на поверхню кульки платино-паладієвим каталізатором, який відрізняється тим, що з метою зменшення споживаної потужності між спіраллю і кулькою з у-окису алюмінію розташована внутрішня кулька, виготовлена з діелектрика з підвищеною теплопровідністю внутрішню кульку елемента, що має підвищену теплопровідність, а потім шляхом пошарового нанесення на кульку а-окису алюмінію суспензії з порошку у-окису алюмінію та запікання кожного шару діелектрика при температурі, що не змінює у -окис алюмінію в іншу форму, формують кульку з у-окису алюмінію, на поверхню якої наносять каталізатор Винахід відноситься до гірничої автоматики, а більш конкретно до способів і засобів контролю вмісту горючих газів у газових сумішах, утому числі контролю концентрації метану в рудниковій атмосфері Газоаналізатори на горючі гази, що використовуються в гірничій промисловості, зокрема на метан, містять, наприклад, датчик, що складається з порівняльного і робочого чутливих елементів, які відрізняються тим, що на поверхню робочого чутливого елемента нанесений шар каталізатора, що забезпечує окислювання метану при пониженій (360-460°С) температурі Відоме виконання чутливих елементів датчика у виді пустотілих циліндрів з у-окису алюмінію, усередині яких розташований нагрівач Зовні на тіло циліндрів, один із яких покритий тонкодисперсним шаром платини і паладію, намотуються платинові спіралі, що виконують функції, термометрів опору (див Е Ф Карпов, Н Е Биренберг, Б И Басовский Автоматическая газовая защита и конт роль рудничной аппаратуры М Недра, 1984г с 35) Недоліком подібної конструкції чутливого елемента є порівняно велика споживана потужність, що ускладнює їхнє використання у вибухонебезпечному за газом та пилом середовищі, а використання їх у переносних приладах збільшує габарити і масу приладів за рахунок необхідності застосування акумуляторних батарей підвищеної ємності Частково цей недолік усувається при виготовленні чутливих елементів у виді порожніх циліндрів, на поверхню яких намотується одна спіраль із платинового дроту, що виконує одночасно функції нагрівача і термометра опору (див Е Ф Карпов, Н Е Биренберг, Б И Басовский Автоматическая газовая защита и контроль рудничной аппаратуры М Недра, 1984г с 35) При цьому істотно знижується споживана потужність чутливих елементів, але необхідні, як і у вище описаному випадку, спеціальні конструктивні заходи, що забезпечують іскровибухонебезпеку при роботі чутливих елементів у вибухонебезпечному середо 2 Спосіб виготовлення чутливих елементів за п 1, що полягає у формуванні елемента шляхом пошарового нанесення на спіраль з платинового мікропроводу суспензії з порошку у -окису алюмінію, що є діелектриком, запіканні кожного шару діелектрика та нанесенні на поверхню кульки каталізатора, який відрізняється тим, що спочатку шляхом пошарового нанесення на спіраль з платинового мікропроводу суспензії з порошку у-окису алюмінію, що є діелектриком, та запікання кожного шару діелектрика при температурі, що забезпечує перехід у-форми окису алюмінію у а-форму, формують со 00 (О 61839 наприклад, метану температура шару 4 каталізатора повинна бути не менше 360°С Величина Відоме виконання чутливих елементів у виді споживаної потужності для забезпечення зазначекульки з у - окису алюмінію з розташованою усеної температури за інших рівних умов буде залередині кульки спіраллю з платинового мікропровожати від теплопровідності матеріалу кульки 2 чутду та нанесеним на поверхню кульки платиноливого елементу Причому, чим вище паладієвим каталізатором (Е Ф Карпов, теплопровідність кульки 2, тим менший струм поН Е Биренберг, Б И Басовский Автоматическая трібно пропускати через спіраль 1 для забезпегазовая защита и контроль рудничной аппаратуры чення потрібної температури шару 4 каталізатора і М Недра, 1984г рис 2 16) Спосіб виготовлення рівномірного його нагрівання, і навпаки Таким чутливих елементів полягає при цьому у формучином, підвищення теплопровідності шару 2 приванні елемента шляхом пошарового нанесення на водить до зменшення споживаної потужності чутспіраль з платинового мікропроводу суспензії з ливим елементом При попаданні на розігрітий порошку у-окису алюмінію, що є діелектриком, зашар 4 каталізатора метаноповітряної суміші відбупіканні кожного шару діелектрика при температурі, вається окислювання метану і виділення тепла на що не змінює у-окису алюмінію в іншу форму, та поверхні каталізатора, що розігрівається Темпенанесенні на поверхню кульки каталізатора ратура розігріву шару 4 каталізатора буде тим Таке виконання чутливого елемента дозволяє вище (за інших рівних умов) чим більше площа знизити споживану потужність термокаталітичного поверхні шару 4 каталізатору, на якому відбувадатчика до величин, що не вимагають спеціальних ється окислювання метану Тепло, що додатково конструктивних заходів з іскровибухобезпеки, одвиділилося від окислювання метану на поверхні нак величина цієї потужності залишається ще не шару 4 каталізатора розігріває шари 3, 2 і спіраль досить малою для забезпечення максимальної 1, опір якої збільшується пропорційно КІЛЬКОСТІ тривалості роботи переносних приладів контролю згорілого метану на шарі 4 каталізатора і тепловмісту горючих газів при їхніх мінімальних габарипровідності шарів 2 і 3 чутливого елементу Збільтах і масі Це ускладнює також введення додаткошення опору спіралі 1 за рахунок додаткового навих вузлів у стаціонарні датчики метану (що зв'ягрівання від метану, що окислився на шарі 4 зано зі збільшенням споживаної потужності) для каталізатору, служить мірою його вмісту в атмосрозширення їхніх функціональних можливостей, фері наприклад, діагностика, автоматична самоперевірка і т п Таким чином введення між спіраллю і кулькою з у-окису алюмінію внутрішньої кульки з діелектриПричиною цього є відносно низька теплопрока з підвищеною теплопровідністю дозволяє змевідність у-окису алюмінію та певна нерівномірність ншити потужність споживану чутливим елементом температурного поля на поверхні кульки, обумові додатково підвищити чутливість шахтних газолена несиметричним розташуванням спіралі віданалізаторів носно поверхні кульки Тому для забезпечення температури поверхні кульки з нанесеним каталіСпосіб виготовлення чутливих елементів позатором, необхідної для протікання реакції окислягає у формуванні внутрішньої кульки елемента лення метану (наприклад 360°С), спіраль з платишляхом пошарового нанесення на спіраль з планового мікропроводу необхідно нагрівати до вищої тинового мікропроводу суспензії з порошку у-окису температури, що пов'язано з додатковими витраалюмінію, що є діелектриком, запіканні кожного тами енергії шару діелектрика при температурі, що забезпечує перехід у-форми окису алюмінію у а-форму, пошаМетою передбачуваного винаходу є усунення рового нанесення на кульку а-окису алюмінію сузазначених недоліків чутливого елементу шахтних спензії з порошку у-окису алюмінію, запіканні кожгазоаналізаторів ного шару діелектрика при температурі що не Поставлена задача вирішується за рахунок тозмінює у-окису алюмінію в іншу форму та нанесенго, що чутливий елемент, виконаний у виді кульки ні на поверхню кульки у-окису алюмінію каталізаз у-окису алюмінію з розташованою усередині спітора раллю з платинового мікропроводу та нанесеним на поверхню кульки платино-паладієвим каталізаТаким чином, для способу виготовлення істоттором, з метою зменшення споживаної потужності, но між спіраллю і кулькою з у-окису алюмінію розтапошарове формування з діелектрика і пошашована внутрішня кулька виготовлена з діелектрирова термообробка шару 2, що забезпечує підвика з підвищеною теплопровідністю щену теплопровідність діелектрика, На фіг показаний чутливий елемент шахтних пошарове формування з діелектрика шару 3 і газоаналізаторів Він містить спіраль 1 датчика пошарова термообробка шару 3, що забезпечує горючих газів із платинового мікропроводу, що підвищену активну поверхню знаходиться в кульці з діелектрика з підвищеною Реалізація зазначеного способу можлива на теплопровідністю 2, яка в свою чергу розміщена матеріалах, що серійно випускаються Так, напривсередині кульки 3 з у-окису алюмінію, що має підклад, нагрівач може бути виготовлений із платини вищену активну поверхню, яка покрита шаром ГОСТ 21007-75, діаметром 0,02мм, як діелектрик каталізатора 4, наприклад з тонкодисперсних пламоже бути використаний оксид алюмінію у-форма тини і паладію за ГОСТ 8136-85 При цьому з порошку діелектрика виготовляється суспензія, що наноситься на При пропусканні струму через спіраль 1, спіраль 4 накапуванням чи зануренням Після наостання нагрівається і від спіралі 1 нагріваються несення першого і наступного шарів діелектрика кульки 2 і 3 з діелектрика і шар 4 каталізатора При цьому, для каталітичного згоряння горючого газу, ВИЩІ 61839 спочатку проводять термообробку кожного з перчутливого елемента каталізатора одержуємо роших трьох-п'яти шарів діелектрика при температубочий елемент рі (950-1200)°С При цьому у-форма окису алюміЧутливий елемент, що заявляється, дозволяє нію переходить у а-форму, що має на 10-15% знизити споживану потужність датчика теплопровідність приблизно в 1,5 рази більше, ніж горючих газів Наявність внутрішньої кульки з діелектрика з підвищеною теплопровідністю, наприу-форма окису алюмінію Наступні два-три шари клад а-окису алюмінію, поряд з зменшенням спосуспензії запікаються при температурі (400-600)°С живаної потужності, призводить також (за рахунок Вихідна форма у-окису алюмінію після такої терзменшення пористості діелектрика внутрішньої мообробки не змінює своєї форми і забезпечує кульки та надходження газу через неї до поверхні підвищену в порівнянні з а-формою активну повеплатинового мікропроводу) до зниження випарорхню порівняльного чутливого елемента (Див вування платини з розігрітого мікропроводу з плиН Ф Ермоленко, М Д Ефрос Структура и сорбцином часу, що сприяє покращенню експлуатаційних онные свойства гидроокисей и окисей металлов характеристик шахтних газоаналізаторів Вести Академии наук Белоруссии 1966г Серия химические науки) При нанесенні на поверхню Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119