用于气体和液体介质的氢检测器制造技术

用于检测液态和气态介质中的氢的检测器，包括：选择性隔膜、壳体、陶瓷感测元件、基准电极、多孔铂电极、密封入口和电势测量单元。所述陶瓷感测元件被设计为具有底部的筒形件。所述陶瓷感测元件的筒形外表面与所述壳体的内侧面紧密连接。所述基准电极位于所述陶瓷感测元件的内腔中。所述陶瓷感测元件底部的外部部分覆盖有多孔铂电极层。所述电势测量单元的中央芯部的端部伸至所述基准电极主体内。被设计为管状件形式的下套管与所述壳体的下部部分连接。所述下套管的下端附接有选择性隔膜，所述选择性隔膜的自由端利用插塞密封，其中由所述下套管的内表面、所述陶瓷感测元件的底部的外部部分、所述选择性隔膜和所述插塞的内表面限定的腔是密封的。上套管安装在电势测量单元顶部，并且在上套管壁部的内表面和电势测量单元的外表面之间的环形腔内填充有玻璃‑陶瓷。

Hydrogen detector for gas and liquid medium

A detector for detecting hydrogen in liquid and gaseous media comprises a selective diaphragm, a shell, a ceramic sensing element, a reference electrode, a porous platinum electrode, a sealing inlet, and an electric potential measuring unit. The ceramic sensing element is designed to have a cylindrical part at the bottom. The cylindrical outer surface of the ceramic sensing element is closely connected with the inner surface of the shell. The reference electrode is positioned in the inner cavity of the ceramic sensing element. The outer part of the bottom of the ceramic sensing element is covered with a porous platinum electrode layer. The end of the central core of the electric potential measuring unit extends to the reference electrode body. A lower sleeve designed to be in the form of a tubular member is connected to the lower portion of the housing. The lower end of the lower casing attached selectively diaphragm, the diaphragm and the free end of the selective sealing plug, which consists of the inner surface of the casing, the ceramic sensing element at the bottom of the external part, the selectivity of the diaphragm and the plug of the inner surface defines a cavity is sealed. On the installation of casing in the top potential measurement unit, and an annular cavity between the outer surface of the casing wall inner surface and a potential measuring unit filled with glass ceramic.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于气体和液体介质的氢检测器
本专利技术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液体和气体介质中的氢浓度。
技术介绍
气体和液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日公布的俄罗斯专利技术专利No.2120624，IPCG01N27/417，ElectrochemicalDetectorofHydrogenConcentrationinGasandLiquidMedia(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。液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.ElectrochemicalHydrogenDetectorinFluidsandGases//ThecollectionofabstractsofTeplofizika-91(Thermophysics-91)IntersectoralConference,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。一种用于气体和液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日公布的俄罗斯专利技术专利2379672，IPCG01N27/417，HydrogenDetectorforGasandLiquidMedia(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。该公知装置的缺点是陶瓷感测元件的内腔的较低的密封性(缺点1)，该较低的密封性可引起氧经电势测量单元的中央芯部与外壳之间的间隙渗入至内腔并且导致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。由于电势测量单元的上部部分的可靠密封的缺乏(缺点2)，水分可渗入双包层电缆的绝缘材料中，这可引起中央芯部和电缆壳套的电阻的下降并因此引起有效信号的损失和检测器读数误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在宽范围的工作介质参数下提高氢检测器读数的稳定性和可靠性以及它的使用寿命及其操作的可靠性。技术效果技术效果包括通过提供陶瓷感测元件的内腔的密封性以及由于电势测量单元的上部部分的可靠密封和对检测器基准电极的氧化的阻止而使得电势测量单元的中央芯部和外壳之间的电阻增大，以提高了氢检测器的测量精度。作为上述问题的解决方案，我们要求保护一种检测器设计，该检测器包括选择性隔膜、内部具有电势测量单元的壳体和由固体电解质制成的陶瓷感测元件。陶瓷感测元件的腔包含基准电极，并且多孔铂电极被施加至陶瓷感测元件的外层。密封引入端在陶瓷感测元件的上方紧密地固定在壳体的内部。电势测量单元穿过密封引入端的中央部分和下套管，其中陶瓷感测元件被设计为筒形元件，该筒形元件与位于筒形元件的下部部分中的底部连接。陶瓷感测元件的筒形外表面与壳体的内侧面紧密连接。标准电极位于陶瓷感测元件的内腔中。陶瓷感测元件底部的外部部分覆盖有一层多孔铂电极。电势测量单元的中央芯部的端部伸出到基准电极中，其中在基准电极与电势测量单元的中央芯部的下部部分之间提供电接触。被设计为管状件的下套管在陶瓷感测元件侧与壳体的下部部分连接。下套管的下端具有带中心孔的底部，该底部附接有由至少一个管构成的选择性隔膜。选择性隔膜的下部自由端利用插塞紧密地(密封地，tightly)封闭。由下套管的内表面、陶瓷感测元件的底部的外部部分、选择性隔膜的内表面和插塞限定的腔是密封的。检测器另外配备有上套管和填充上套管壁部的内表面与电势测量单元的外表面之间的环形腔的密封剂。该密封剂是由氧化硅(SiO2)–45÷55重量％、氧化铝(Al2O3)–4÷6重量％、氧化硼(В2О3)–18÷22重量％、氧化钛(TiO2)–9÷12重量％、氧化钠(Na2O)–12÷15重量％、氧化钾(K2O)-1÷2重量％和氧化镁(MgO)–2÷3重量％组成的玻璃-陶瓷。优选使用由氧化硅(SiO2)–50重量％、氧化铝(Al2O3)–5重量％、氧化硼(В2О3)–20重量％、氧化钛(TiO2)–10重量％、氧化钠(Na2O)–12重量％、氧化钾(K2O)-1重量％和氧化镁(MgO)–2重量％组成的密封剂。密封剂填充上套管壁部的内表面与电势测量单元的外表面之间的环形腔。上套管由不锈钢制成。氢检测器的选择性隔膜由至少一个管构成。检测器的电动势的真实值以下列方式与通过二次仪表引发的电动势相关：其中E0是检测器的EMF(电动势)的值；E是通过二次仪表引发的EMF；R0是检测器(陶瓷感测元件)的内部电阻；Rc是外部电路的电阻，包括二次仪表的内部电阻和作为电势测量单元电缆的外壳的中央芯部的电阻。因此，该方程式证明，电路的电阻值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气体和液体介质的氢检测器，包括选择性隔膜、内部具有电势测量单元的壳体、由固体电解质制成的陶瓷感测元件——所述陶瓷感测元件的腔包含基准电极、施加在所述陶瓷感测元件的外层上的多孔铂电极、在所述陶瓷感测元件的上方紧密地固定在所述壳体的内部的密封引入端、穿过所述密封引入端的中央芯部的电势测量单元、和下套管，其中所述陶瓷感测元件被设计为筒形件，该筒形件与位于所述筒形件的下部部分的底部连接；所述陶瓷感测元件的筒形外表面与所述壳体的内侧面紧密连接；所述标准电极位于所述陶瓷感测元件的内腔中；所述陶瓷感测元件的底部的外部部分覆盖有多孔铂电极层；所述电势测量单元的中央芯部的端部伸出至所述标准电极，由此在所述标准电极与所述电势测量单元的中央芯部的下部部分之间提供电接触；被设计为管状件的所述下套管在所述陶瓷感测元件侧与所述壳体的下部部分连接；所述下套管的下端具有带中心孔的底部，所述带中心孔的底部附接有由至少一个管构成的选择性隔膜；所述选择性隔膜的下部自由端利用插塞紧闭；由所述下套管的内表面、所述陶瓷感测元件的底部的外部部分、以及所述选择性隔膜和所述插塞的内表面限定的腔是密封的；所述检测器配备有安装在所述电势测量单元的上部部分中的上套管，其中上套管壁部的内表面与所述电势测量单元的外表面之间的环形腔被填充有玻璃‑陶瓷密封剂。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.15 RU 20141504681.一种用于气体和液体介质的氢检测器，包括选择性隔膜、内部具有电势测量单元的壳体、由固体电解质制成的陶瓷感测元件——所述陶瓷感测元件的腔包含基准电极、施加在所述陶瓷感测元件的外层上的多孔铂电极、在所述陶瓷感测元件的上方紧密地固定在所述壳体的内部的密封引入端、穿过所述密封引入端的中央芯部的电势测量单元、和下套管，其中所述陶瓷感测元件被设计为筒形件，该筒形件与位于所述筒形件的下部部分的底部连接；所述陶瓷感测元件的筒形外表面与所述壳体的内侧面紧密连接；所述标准电极位于所述陶瓷感测元件的内腔中；所述陶瓷感测元件的底部的外部部分覆盖有多孔铂电极层；所述电势测量单元的中央芯部的端部伸出至所述标准电极，由此在所述标准电极与所述电势测量单元的中央芯部的下部部分之间提供电接触；被设计为管状件的所述下套管在所述陶瓷感测元件侧与所述壳体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·N·马提诺夫，M·E·切尔诺夫，A·N·斯托罗振科，V·M·舍尔麦特耶夫，R·P·萨多夫尼赫伊，
申请(专利权)人：阿克米工程股份公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯,RU