Датчик шахтного газоаналізатора і спосіб його виготовлення

1 Датчик шахтного газоаналізатора, що складається з робочого і порівняльного елементів, виконаних у вигляді кульок з у-окису алюмінію з розташованою усередині кульок спіраллю з платинового мікропроводу та нанесеним на поверхню кульки робочого елемента платино-паладієвим каталізатором, який відрізняється тим, що для поліпшення метрологічних характеристик поверхня кульки порівняльного елемента має шар у-окису алюмінію, покритий сульфідом срібла Ag2S 2 Спосіб виготовлення датчика, що полягає у формуванні робочого і порівняльного елементів 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 робочого елемента каталізатора, який відрізняється тим, що поверхню порівняльного елемента просочують водним розчином нітрату срібла АдІЧОз з наступним нагріванням в атмосфері з газами, що містять сірку, до температури, при якій протікає інтенсивне розкладання нітрату срібла 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 тонко дисперсним 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 контроль рудничной аппаратуры М Недра, 1984 г с 35) Недоліком подібної конструкції елементів є порівняно велика споживана потужність, що ускладнює їхнє використання у вибухонебезпечному за газом та пилом середовищі, а використан ня їх у переносних приладах збільшує габарити і масу приладів за рахунок необхідності застосування акумуляторних батарей підвищеної ємності Частково цей недолік усувається при виготовленні 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, 1984 г с 35) При цьому істотно знижується споживана потужність елементів, але необхідні, як і у вище описаному випадку, спеціальні конструктивні заходи, що забезпечують іскровибухонебезпеку при роботі елементів у вибухонебезпечному середовищі Відомий датчик з виконанням елементів у виді кульки з у-окису алюмінію з розташованою усередині кульки спіраллю з платинового мікропроводу та нанесеним на поверхню кульки платинопаладієвим каталізатором (Е Ф Карпов, Н Е Биренберг, Б И Басовский Автоматическая газовая защита и контроль рудничной аппаратуры М Недра, 1984 г рис 2 16) Спосіб виготовлення елементів полягає при цьому у їх формуванні шляхом пошарового нанесення на спіраль з платинового 1 ю 00 (О 62857 до вирівнювання долі тепловіддачі робочого і помікропроводу суспензії з порошку у-окису алюрівняльного елементів за рахунок випромінюванмінію, що є діелектриком, запіканні кожного шару ня, що робить умови теплообміну цих елементів діелектрика та нанесенні на поверхню кульки чутпрактично ідентичними і суттєво зменшує вплив ливого елемента каталізатора з тонко дисперсних неконтрольованих параметрів середовища та платини і паладію джерела живлення на результати вимірювання Такий датчик дозволяє суттєво знизити спожиСульфід срібла не взаємодіє з компонентами рудвану потужність до величин, що не вимагають никової атмосфери і не змінює свої характеристиспеціальних конструктивних заходів з іскровибухоки в процесі тривалої експлуатації Крім того порібезпеки вняльний елемент з попереднім чорнінням Недоліком такого датчика є суттєвий вплив на поверхні сульфідом срібла не змінює коефіцієнта результати вимірювання напруги живлення, темчорності в процесі тривалої експлуатації, що підператури, тиску та газового складу середовища, а вищує стабільність роботи шахтних газоаналізатотакож зміщення нуля мостових вимірювальних рів схем в процесі експлуатації газоаналізаторів Процес чорніння порівняльного елемента суОднією З ОСНОВНИХ причин цього є різний коельфідом срібла здійснюється шляхом просочення фіцієнт чорності робочого і порівняльного елеменповерхні порівняльного елемента водяним розчитів При робочій температурі коефіцієнт чорності ном нітрату срібла АдІЧОз з наступним його нагріповерхні робочого (чорного) елементу, покритого ванням до температури 450-500°С При такій темплатшо-паладієвим каталізатором складає біля пературі відбувається інтенсивне розкладання 0,98, а коефіцієнт чорності поверхні порівняльного нітрату срібла, а срібло, яке утворилося, активно (білого) елементу з у-окису алюмінію становить взаємодіє із газами, що вміщують сірку і завжди є у 0,85 (див Е Ф Карпов, Н Е Биренберг, Б И Басоповітрі (H2S, SO2 і ін) Це призводить до появи на вский Автоматическая газовая защита и контроль поверхні порівняльного елемента чорного сульфірудничной аппаратуры М Недра, 1984 г) Різна ду срібла доля тепловіддачі елементів за рахунок випроміНа фіг показаний чутливий елемент датчика нювання обумовлює різний характер впливу нашахтних газоаналізаторів, що заявляється Він пруги живлення, температури, тиску та газового містить спіраль 1 датчика горючих газів із платискладу середовища на теплообмін елементів і, нового мікропроводу, що знаходиться в кульці з ВІДПОВІДНО, зміщення нуля газоаналізаторів при у-окису алюмінію 2, що має підвищену активну ЗМІНІ указаних параметрів Крім того у процесі триповерхню Поверхня чутливого елементу покрита валої експлуатації шахтних газоаналізаторів спошаром каталізатора 3, наприклад з тонко дисперсстерігається почорніння поверхні порівняльного них платини і паладію, а поверхня порівняльного (білого) елементу в результаті термічної деструкелементу покрита шаром сульфіду срібла З цій вуглеводнів, що веде до зміни складових тепЗапропонований датчик дозволяє в 3-5 раз лового балансу цього елементу і також спричиняє вменшити нестабільність нуля шахтних газоаналізміщення нуля газоаналізаторів заторів під впливом зміни неконтрольованих паМетою передбачуваного винаходу є усунення раметрів атмосфери та джерела живлення зазначених недоліків датчика шахтних газоаналіВиготовлення датчика можливе з матеріалів, заторів що серійно випускаються Так, наприклад, нагрівач Поставлена задача вирішується за рахунок томоже бути виготовлений із платини ГОСТ 21007го, що в датчику з виконанням робочого і порівня75, діаметром 0,02мм, як діелектрик може бути льного елементів у виді кульки з у-окису алюмівикористаний оксид алюмінію у-форма за ГОСТ нію з розташованою усередині кульки спіраллю з 8136-85 При цьому з порошку діелектрика виготоплатинового мікропроводу та нанесеним на повервляється суспензія, що наноситься на спіраль 4 хню кульки робочого елементу платинонакапуванням чи зануренням Після нанесення паладієвим каталізатором з метою поліпшення першого і наступного шарів діелектрика вони запіметрологічних характеристик поверхня кульки покаються при температурі (400-600)°С Вихідна форівняльного елементу має шар у-окису алюмінію рма у-окису алюмінію після такої термообробки покритий сульфідом срібла АдгЄ не змінює своєї форми і забезпечує підвищену Сульфід срібла - ХІМІЧНО стійка речовина чорактивну поверхню порівняльного чутливого елено-сірого кольору яка не проявляє каталітичної мента Поверхні порівняльного елемента просочуактивності, практично нерозчинна у воді, з темпеється накапуванням чи зануренням водящим розратурою плавлення 842°С та коефіцієнтом чорночином нітрату срібла АдІЧОз, з наступним сті при температурі 360°С близьким до 0,98 (див нагріванням елемента до температури 450-500°С напр Гороновский И Т , Назаренко Ю П , Некряч При нанесенні на поверхню чутливого елемента Е Ф Краткий справочник по химии — Киев Наукаталізатора одержуємо робочий елемент кова думка, 1987) Покриття поверхні порівняльного елементу датчика сульфідом срібла призводить 62857 Комп'ютерна верстка А Крулевський 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