167633. lajstromszámú szabadalom • Szilárd elektolitos galváncellát tartalmazó gázelemző berendezés
3 167633 4 oxigént tartalmaznak, akkor a cellahőmér sékletet egy meghatározott, a skála-számítás alapjául szolgáló állandó értéken kell tartani, és a találmány értelmében ismert feszültségértékeket kell felhasználni a mérőberendezésnek a skálára történő beállításához. Széles tartományban szabad oxigént tartal-5 mázó gázközegek mérésénél, /például a levegő 10"° atm» oxigénig terjedhet ki/, még hőmérsékletfüggő skálával lehet dolgozni, azonban a mérőberendezés nem állitható be pontosan a skálára, tiszta oxigénnel és ismert gázkeverékekkel; a beállítás nehézkes, és ezért ilyen esetben in e gy például 3 00 mV-os konstans feszültségforrást kell segédeszközként alkalmazni, A találmány értelmében az alkalmazott feszültségértékhez a skálán különböző cellahőmérsékletekhez rendelt, segédskálaként felvitt beállitási jelek vannak feltüntetve, A szabad és az egyensúlyban levő oxigénre 15 ©gyaránt kiterjedő mérésekhez használható egyszerű skálák alapvetően csak egyetlen meghatározási hőmérsékletre kalibrálhatok. Ilyen esetben a 813 C°-os hőmérséklet előnyös, mivel e hőmérsékleten termodinamikai okokból a hidrogén szénmonoxidként, a vizgőz széndioxidként visel__ kedik, A mérőberendezés és skála beállításához ^u legcélszerűbb egy Weston normálelemet használni, melynek jelét a mérőcella helyére történő bekapcsolás után a potenciométer változtatása által a találmány szerint a skálába berajzolt megfelelő segédjellel összhangba hozzuk. A skálára történő beállítás vagy a mutatott ér-25 ték ellenőrzése azonban itt is végrehajtható ismert gázok segítségével, amikoris meghatározott hőmérsékletű, vízgőzzel telitett tiszta hidrogén alkalmazható. A találmány szerint erre a célra a mérőskálába megfelelő segédskálát rajzoltunk be. Amennyiben meghatározott koncentráció-tar-30 tományokban a lehető legnagyobb érzékenységgel kivánunk dolgozni, ugy az összehasonlítható gáz oxigénjének parciális nyomása által szolgáltatott nullapontot el kell tolni. A találmány értelmében e óéiból az 1 potenciométerrel szemben, az impedanciaváltó és az Írószerkezet oc közé egy 2 potenciométert kapcsoltunk, mely utóbbin segédfeszültségforrás árama folyik keresztül, a 2 potenciométeren a tervezett skálához szükséges ellenfeszültséget beállítjuk, majd az 1 potenoiométert ismert gázok vagy feszültségértékek segítségével a skálához igazítjuk /ll.ábra/. Szabad oxigént tartalmazó gázok 40 mérésénél a találmány szerinti nullaponteltolásnál is elegendő egy és ugyanazon skálához egy tetszésszerinti hőmérsékletet a mérőcella munkatartományán belül állandó értéken tartani. Ez a tény azzal magyarázható, hogy a szükséges Up/mV/ ellenfeszültség az Írószerkezet M -p- mérési tartományából /mV/ és a skála végső és kezdeti értékének E/A viszonyából az egyre kisebb lesz. A nyomelemzéshez kedvező 700 C° alatti hőmérsékleten egyedül galvanométerekkel vagy motorkompenzátorral nem lehet dolgozni, mert e hőmérsékleteken a cellaellenállás viszonylag nagy. A találmány révén azt a célt kívánjuk elérni, hogy egy komplett, könnyen kezelhető szilárd elektrolit cellás berendezést konstruáljunk, mellyel az ipari gázoknak üzemben vagy laboratóriumokban történő előállitásánál és alkalmazásánál mérés- és szabályozástechnikai problémák oldhatók meg. A találmány szerint azt a feladatot kell megoldanunk, hogy olyan berendezést konstruáljunk, amely pontos hőmérsékletmérés nélkül lehetővé teszi a kívánt mérési tartományok átfogását, vagy ha ez az ut nem járható, akkor lehetővé teszi konstans feszültségforrások igénybevételével az elemzési értékek közvetlen leolvasását. További feladat az oxigén, hidrogén és szénmonoxid vagy a vizgőz és széndioxid együttes parciális nyomásának közömbös gázokban szilárd elektrolit cellás berendezéssel történő közvetlen meghatározása. Végül a találmány szerinti megoldás révén olyan berendezést kivánunk kifejleszteni, melynek nagyfokú üzembiztonsága és hosszú élettartama, valamint kedvező szabályozás-dinamikai viselkedése van, azaz tartósan szolgáltat elemzési értékeket rövid holtidővel s nagy beállitási sebességgel. A találmány szerint a szilárd elektrolit cellák feszültségét az áram okozta polarizációs hatások elkerülésére nagy bemenő ellenállású impedanciaváltó szolgáltatja, az impedanciaváltó által szállított, a cellafeszültséggel arányos áramot potenciométeren keresztül vezetjük, ós a potenciométeren váltakozó jelzést ágaztatunk le egy áram- vagy kompenzációs szalagiró részére. Az Írószerkezet a találmány szerint cserélhető skálákkal van felszerelve, melyek a kivánt mérési tartománynak és elemzési célnak megfelelően vannak kialakítva és amelyekre a mérőberendezés ismert gázok vagy konstans feszültségforrások segítségével beállítható. Szabad, azaz nem kémiai egyensúlyok által meghatározott oxigént tartalmazó gázközegek mérésénél a találmány szerinti megoldásnak megfelelően elegendő, ha a mérőcella hőmérsékletét a cella működési tartományának tetszés szerinti értékén tartjuk és a mérőberendezés beállitását egy általános érvényű skálára a hőmérséklet pontosabb meghatározása nélkül a potenciométer és valamely ismert oxigéntartalmú gáz segítségével elvégezzük. A skálaértékek a vonatkozó, elméletileg kiszámítható cellafeszültségek és a végkitérésnél meglévő cellafeszültség hányadosából adódnak; a cellahőmérséklet a hányados képzésénél egyszerűsítés folytén kiesik. A legegyszerűbb körülmények az esetben jönnek létre, ha a skálabeállitáshoz összehasonlító gázként levegőt és gázként tiszta oxigént alkalmazunk. A levegőnél kevesebb oxigént tartalmazó gázközegek skáláinak tiszta oxigénnel történő beállíthatósága céljából a cellafeszültséget a találmány értelmében pólusvéltéssal átállítjuk, és a skálába egy, a tiszta oxigénre pólusváltás után érvényes segédjelet rajzolunk be. Egyébként a mérőberendezés beállítása az alkalmazott skálára,a hőmérséklet figyelembevétele nélkül, acélpalackokból vett vizsgálati gázkeverékkel, meghatározott, csökkentett nyomás alatt lévő levegővel vagy közömbös gázból és elektrolitikusan definiáltán adagolt oxigénből álló gázkeverékekkel is történhet. Az elektrolitikusan definiált adagolt oxigén alatt a következő fogalmat értjük: A közömbös gáz a meghatározni kivánt gázkeverékhez szolgál kiindulásként. Ehhez a gázhoz egy erre a célra alkalmas elektrolizáló berendezés révén oxigént adagolunk. Ebben az esetben az elektrolízis árama a Faraday törvény alapján az adagolt oxigén pontos mértékét szolgáltatja. Ha a skálák beállításához ismert gázokat nem veszünk igénybe, vagy olyan gázokon kívánjuk végezni a mérést, melyek mind szabad, mind pedig más gázkomponensekkel egyensúlyban lévő uG = M/f - 1/ /l/ összefüggésből adódik, és az E/A /mV/mV, vagy f—r- / ^-^r / hányados szabad oxigént tartalmazó gázokra nézve hőmérsékletfüggő. Az ellenfeszültség beállítása a találmány szerint rövidre zárt 1 potenciométernél és pólusváltott segédfeszültségforrásnál az Írószerkezet feszültségskáláján végezhető el, illetve kalibrált potenciométer elrendezés használatakor ilyen módon ellenőrizhető. Valamely tetszés szerinti, vagy meghatározott hőmérséklet állandósága többé-kevésbé hosszura nyúló mérésnél az eljárás pontossága miatt fontos, ezért a cellahőmérséklet párhuzamosan történő regisztrálása célszerűnek lét szik. A találmány értelmében a hőmérséklet regisztrálása oly módon történik, hogy a gázpotenciometriás készülék részére olyan mérési tartományú többpontos ára.m- vagy kompenzációs irószerkezetet választunk ki, amely lehetővé teszi az alkalmazott termoelem hőfeszültségének közvetlen regisztrálását a cellahőmérséklet vagy más érdekesnek tartott hőmérséklet ellenőrzésére. /Pt/PtRH termoelemekhez például 0-10 mV-os 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
