防爆氦放电离子化检测器制造技术

本发明专利技术实现了防爆和非防爆行业中的研发、实验、生产、质检的仪器、仪表中的防爆氦放电检测器，用惰性气体氦在检测器石英腔体内或耐高温、高压、高绝缘的电离区中，直流高压电在高压极头和激化极头的作用下形成放电区，快速进入恒定放电、产生离子，形成脉冲直流放电、形成电弧，闪发光子成氩稳定。离子在高压电源的激化下产生撞击，形成能量获得电流或电压信号的物理变化过程，成为定量分析除氦元素外的其它气体组份含量大小的重要依据。本检测器达到国家防爆标准或国际防爆标准，具有防爆、隔爆、阻火、正压吹扫一体化的功能。

Explosion proof helium discharge ionization detector

The invention realizes the explosion-proof and non explosion proof industry research, experiment, production, quality inspection instrument, the explosion-proof helium discharge detector, temperature detector, the ionization zone in quartz cavity or with an inert gas helium pressure, high insulation, high pressure discharge region is formed in the polar head and intensification of pole effect under DC high voltage, constant discharge, quick access to produce ions, forming a pulsed DC discharge, arc flash, photon into stable argon. The ion is impacted by the high voltage power supply, forming the physical change process of the energy to obtain the current or voltage signal, and become an important basis for quantitative analysis of the content of other gas components except helium element. The detector reaches the national explosion protection standard or international explosion proof standard, and has the functions of explosion proof, explosion proof, fire suppression and positive pressure sweeping.

【技术实现步骤摘要】
防爆氦放电离子化检测器
本专利技术是分析仪器、仪表中的又一核心部件，运用于国防、石油、化工、气体、焦炉煤气、钻井、矿山开采、环保、质检、煤矿、炼化、核能、航天、医用、沼气、冶炼、制氧、半导体、印染、焊接等质量分析、生产过程分析领域。技术背景当前在许多分析行业仪器、仪表中的检测器，采用的是非防爆壳体，未加阻火器，止回阀，不具有防爆功能，检测器处于工作的情况下，高压极头产生弧光，如果是在可燃爆炸气体中或现场，非常容易点燃可燃气体。当前许多检测器分析灵敏度都在ppm级，分析气体组份过于极限，远不能满足气体杂质的分析。本检测器克服了这一困难，检测限低至0.1ppb极,满足了工业、国防、科研技术性的需求。
技术实现思路
本专利技术实现了多方案多方法的灵活设计、运用；是防爆和非防爆行业的研发、实验、生产、质检、仪器、仪表中的防爆氦放电检测器。本检测器是分析仪器、仪表中的又一核心技术，广泛运用于色谱领域的传感器。一种完全达到国家防爆标准和国际防爆标准，可在各种防爆场合工作。检测器壳体具有隔爆的功能。检测器入口有止回阀，目的就是检测器腔体的气压突然变高大于气体入口的压力时，止回阀立即阻断气流通过，这样就形成了只能进气不会倒流的功能实现防爆。分析气体或吹扫气体氦进入检测器石英腔体与带电的高压极头共同作用下，产生电离区，离子与离子的碰撞产生一束电晕闪发弧光形成离子、光子，离子、光子在高电位的物理现象中高速运动下产生能量，离子与离子高速撞击的运动过程中生成电流发出电波，经收集区的收集极收集产生电流信号或电压信号。氦气有流入检测器，就有流出的道理，氦气与带有杂质的被测气体在电离区被离化后，经离子化撞击后流入阻火器失去能量，经过流量传感器，对气流通过的流量进行实时监测，这样可以保证气体流量在分析过程中是否保持在同一条件下，此次分析结果达到更加准确效果、更加科学。检测器的腔体本身体积小，方案中有设计了一路吹扫气，加快石英腔体的死角吹扫，目的就是在检测器腔体内形成微正压和产生更多的离子，这样就具有正压吹扫功能，还有腔体形成更多稳定的电离子。本检测器在密闭的的条件下，在高温400℃时、10Mpa的气压下，泄漏小于0.001mL每天,100个工作日无变形；本检测器标准参考：《化工用在线气相色谱仪》HG/T4095-2009、GB3836.1-2000/GB3836.1-2010爆炸气体环境用电气设备第一部分：通用要求、GB3836.5-2004爆炸气体环境用电气设备第五部分：正压外壳型“P”、GB9669.1-1998工业产品说明书总则。GB/T11606分析仪器试验方法而设计。技术原理本检测器它的原理就是在完全密闭的情况下，同时在高绝缘高抗阻检测器体内，由（1）吹扫气氦通过（2）止回阀经入或者是（17）分析气直接进入石英腔到达（30）放电区后。当（24）高压极头与（11）激化极头都带有高压电的情况下，放电极（极头或极管）的电压要大于400伏高压、激化极电压不能等于0伏，同时氦气的浓度纯度值要大于一定值的前提下，此时放电区两级才会产生（30）电离区。在高电压的两极作用下，产生一束高能量的电晕形成弧光、辉光同时产生光子、电子、离子。在高电压的电场中高速运动产生（20）电离区紧附着在石英腔体中。当氦气通过电离区大量氦原子被激化,被激化的氦原子与电子碰撞产生氦离子稳定的直流脉冲成为亚稳态。收集极喷口喷出的氦气或带有杂质的气体再次被激化生成正负电荷，在电离区中被离子化产生高速运动、撞击生成能量，在这一释放能量的过程中所产生电流或电压成为信号。当被分析的气体杂质经氦气的带动，进入检测器电离区电离、被激化，纯净的氦气产生的氦原子具有高能量,如果带有分离的杂质分子或原子带进电离区发生非弹性碰撞或加速碰撞，使得氦原子的能量减弱或增强，此时在放电区的激化极上加一适当电压，被电离的原子形成电荷有序的进入（31）收集区被（14）喷嘴收集极传递出来。由（28）采集器、记录仪或其它设备记录下来形成电波信号。被电离的杂质原子、分子,可以得到与标样浓度成正比或成反比的电流、电压信号。经电路处理后得到一幅完整的电波信号，这就成为了被测杂质含量值的波峰波谷谱图。本检测器分析杂质的含量产生的电波信号与标准样品气成正比或反比，检测器的线性越宽检测的灵敏度就越高，检测限就越低。高压电源、激化电源在条件一定的情况下，氦气的纯度是决定检测器核定定量的基础，是提供分析杂质含量的零界点的主要依据。检测器的灵敏度与高压电源、激化电源电压、喷嘴大小、腔体体积、绝缘电阻、极头或极管材料间距位置、氦气纯度有关，电压越高线性越宽，频率越快，灵敏度越高。实施方案。附图说明图1：摘要图图2：原理结构方案一图3：原理结构方案二图4：原理结构方案三图5：原理结构方案四图6：原理结构方案五图7：原理结构方案六图8：原理结构方案七图9：原理结构方案八本检测器设计完全采用本检测器标准参考：《化工用在线气相色谱仪》HG/T4095-2009、GB3836.1-2000/GB3836.1-2010爆炸气体环境用电气设备第一部分：通用要求、GB3836.5-2004爆炸气体环境用电气设备第五部分：正压外壳型“P”、GB9669.1-1998工业产品说明书总则。GB/T11606分析仪器试验方法为标准。检测器的结构方案是由：1吹扫气入口、2止回阀、3端盖、4高分子绝缘填充材料、5激化高绝缘电缆、6放电高压绝缘电缆、7高压绝缘柱、8出气口、9阻火器、10、流量传感器、11激化极头、12壳体、13喷口、14喷管收集极、15收集绝缘柱、16、收集信号线、17分析气体入口、18石英观察窗、19、石英壁、20电离区、21绝缘垫、22高压极管、23地线、24高压极头、25激化极管、26高压电源、27激化电源、28记录仪、29运算放大器、30放电区、31收集区等。防爆氦放电检测器如图中所示，电离区腔体中可以采用的材料：石英管、刚玉管、氧化锆管、陶瓷管或喷涂陶瓷、氧化锆、氧化硅、耐高温、高压、高绝缘等的材料紧紧粘接在电离区的表面层，形成的管壁或表层厚度≥0.01毫米，电离区腔体长度在≥0.1毫米。防爆氦放电检测器中极头、极管采用铂金、银、钛、镍、锌、合金、钨、可伐合金、不锈钢等多种导电性好、耐高温的金属加工而成。加工成的激化极头、高压极头成柱状，加工成激化极管、高压极管及喷管收集极成管状，它们的直径大于0.1毫米，管状的内孔直径大于0.05毫米；激化极头与高压极头和激化极管与高压管的放电距离大于0.01毫米，激化极头与高压极头以及激化极管与高压管的放电端与喷口收集极的喷口距离大于0.01毫米。防爆氦放电检测器极头、极管的供电电压在负10000到10000伏直流电源之间，激化管、激化极的供电电压在负2000到10000伏直流电之间。专利技术的关键点1、具有结构简单，性能稳定，灵敏度适宜，线性范围宽，检出限低至(ppb级)的分析；2、本检测器耐高气压压力，在1.5Mpa的气压下正常工作；3、本检测器在400℃条件环境下保持正常工作；4、本检测器的电离区腔体体积小至10微升；5、检测器腔体可采用py型正压吹扫；6、检测器的防爆壳体采用二类T1防爆标准设计；本检测器用气量小，本专利技术的检测器按照国家防爆标准或国际防爆标准设计、加工、生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
防爆氦放电检测器的工作原理是利用惰性气体氦在检测器石英腔体或耐高温、高压、高绝缘的电离区中，通电后快速进入恒定放电、即产生脉冲直流放电，形成离子源产生电流或电压信号的物理过程，请求保护如下： 请求保护防爆氦放电检测器如图中所示：由结构原理方案一到方案八的设计、构件、逻辑顺序和所有图中所展示形成的使用方式方法。

【技术特征摘要】
1.防爆氦放电检测器的工作原理是利用惰性气体氦在检测器石英腔体或耐高温、高压、高绝缘的电离区中，通电后快速进入恒定放电、即产生脉冲直流放电，形成离子源产生电流或电压信号的物理过程，请求保护如下：请求保护防爆氦放电检测器如图中所示：由结构原理方案一到方案八的设计、构件、逻辑顺序和所有图中所展示形成的使用方式方法。2.请求保护防爆氦放电检测器如图中所示的电离区腔体中采用材料、体积、长度等，如：石英管、刚玉管、氧化锆管、陶瓷管或喷涂陶瓷、氧化锆、氧化硅、耐高温、高压、高绝缘的材料紧紧粘接在电离区的表层，形成的管壁或表层厚度在0.01到5毫米之间，电离区腔体长度在0.1毫米到50毫米之间。3.请求保护防爆氦放电检测器如图中所示的电离区腔体大小、放电极头、收集极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，
申请(专利权)人：成都凯圣捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51