CS265853B1

CS265853B1 - Sensor for methane and other gases

Info

Publication number: CS265853B1
Application number: CS877339A
Authority: CS
Inventors: Gustav Svanda; Josef Rndr Habanec
Original assignee: Gustav Svanda; Josef Rndr Habanec
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-11-14
Also published as: CS733987A1

Abstract

Řešení se týká čidla pro vyhodnocováni přítomnosti metanu a jinýoh plynů v ovzduěí a řeší ee jím problém zvýšení citlivosti čidla. Novost řešení spočívá v tom, že měrná komůrka je uzavřena filtrem a na tělese čidla Jsou v místě měrná komůrky uspořádány permanentní toroidní magnety, mezi kterými je nemagnetická vložka, přičemž v tělese čidla je vsazena izolační vložka, v jejímž středu je uspořádán emitor propojený se středním vodičem koaxiálního vývodu, jehož stínění js spojeno s telesem čidla.The solution concerns a sensor for evaluating the presence of methane and other gases in the air and thereby solves the problem of increasing the sensitivity of the sensor. The novelty of the solution lies in the fact that the measuring chamber is closed by a filter and on the sensor body, permanent toroidal magnets are arranged in the measuring chamber, between which there is a non-magnetic insert, while an insulating insert is inserted in the sensor body, in the center of which an emitter is arranged connected to the central conductor of the coaxial outlet, the shielding of which is connected to the sensor body.

Description

(57) Řešení se týká čidla pro vyhodnocováni přítomnosti metanu a jinýoh plynů v ovzduěí a řeší ee jím problém zvýšení citlivosti čidla. Novost řešení spočívá v tom, že měrná komůrka je uzavřena filtrem a na tělese čidla Jsou v místě měrná komůrky uspořádány permanentní toroidní magnety, mezi kterými je nemagnetická vložka, přičemž v tělese čidla je vsazena izolační vložka, v jejímž středu je uspořádán emitor propojený se středním vodičem koaxiálního vývodu, jehož stínění js spojeno s telesem čidla.(57) The solution relates to a sensor for the evaluation of the presence of methane and other gases in the air and addresses the problem of sensitivity increase. The novelty of the solution is that the measuring chamber is closed by a filter and on the sensor body There are permanent toroidal magnets in place of the measuring chamber, with a non-magnetic insert between them. a coaxial lead, whose shield is connected to the sensor body.

CS 265853 BlCS 265853 Bl

265 853265 853

Vynález, ae tyká čidla pro vyhodnocování přítomnosti metanu a jiných plynů v ovzduší, které sestává z měrné komůrky s koronovým výbojem.The invention relates to a sensor for assessing the presence of methane and other gases in the atmosphere, which consists of a measuring chamber with a corona discharge.

Dosud známá čidla pro vyhodnocování přítomnosti metanu v ovzduší pracují na různých fyzikálních principech. Nejčastéji se používá vytápěných platinových čidel, u kterých se vyhodnocuje zvýšení teploty při katalytickém spalování metanu. Na podobném principu pracují speciálně upravená polovodi· Čová čidla. Dalším známým způsobem je vyhodnocování tepelné vodivosti vzduchu s příměsí plynu, například bolometricky, a další principy. Všechna tato čidla mají značnou spotřebu elektrické energie, která ometuje možnost mobilního nasazení těchto čidel. Dalším nedostatkem je náročná technologie vyroby těchto čidel.The known sensors for methane presence in the air work on various physical principles. The most commonly used are heated platinum sensors, where the temperature increase during catalytic methane combustion is evaluated. Specially adapted semiconductor sensors work on a similar principle. Another known method is to evaluate the thermal conductivity of the gas-admixed air, for example by bolometry, and other principles. All of these sensors have a considerable power consumption, which sweeps the possibility of mobile deployment of these sensors. Another drawback is the sophisticated technology of manufacturing these sensors.

Uvedené nedostatky odstraňuje čidlo pro vyhodnocování přítomnosti metanu a jiných plynů v ovzduší podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že měrná komůrka čidla je uzavřena filtrem a na tělese čidla jsou v místě měrné komůrky uspořádány permanentní toroidní magnety, mezi kterými je nemagnetická vložka, přičemž v tělese čidla je vsazena izolační vložka, v jejímž středu je uspořádán emitor propojený se středním vodičem koaxiálního vývodu, jehož stínění je spojeno s tělesem čidla.[0007] The sensor for evaluating the presence of methane and other gases in the air according to the invention is characterized by the fact that the sensor measuring chamber is closed by a filter and permanent toroidal magnets are arranged at the sensor body. an insulating insert is inserted in the sensor body, in the center of which is an emitter connected to the central conductor of the coaxial outlet, whose shielding is connected to the sensor body.

Je výhodné, jestliže v izolační vložce jsou vytvořeny otvory a jestliže permanentní toroidní magnety přiléhají k nemagnetické vložce stejnájmennými póly.It is preferred that openings are formed in the insulating insert and that the permanent toroidal magnets abut the non-magnetic insert with the same poles.

265 853265 853

Dále je výhodné jestliže emitor a vnitrní povrch měrné komůrky v tělese čidla jsou z katalytického materiálu zvoleného ze skupiny obsahující nikl, platinu, palladium a zlato.It is further preferred that the emitter and the inner surface of the measuring cell in the sensor body are of a catalytic material selected from the group consisting of nickel, platinum, palladium and gold.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že elektrony vytrhávané z emitoru velkým gradientem elektrického pole se pohybují v magnetickém poli a v důsledku svého náboje opisují v tomto poli spirálové dráhy. Tím se podstatně prodlouží dráha elektronů v měrné komůrce a zvýší se pravděpodobnost reakce elektronů vystupujících z koronového výboje s molekulami kyslíku a tím množství vznikajících záporných iontů kyslíku O~ . Takto vzniklé ionty kyslíku reagují s molekulami metanu nebo jiných plynů sa pomoci katalytického účinku materiálu v měrné komůrce. Tato reakce má charakter katalytického spalování a prodloužením dráhy elektronů emitovaných emitorem se zvýší citlivost čidla na přítomnost metanu a jiných plynů.A new and higher effect of the invention is that the electrons extracted from the emitter by a large gradient of the electric field move in a magnetic field and, because of their charge, describe spiral paths in this field. This substantially extends the path of the electrons in the measuring chamber and increases the likelihood of the reaction of electrons exiting the corona discharge with oxygen molecules and thus the amount of negative oxygen ions formed. The oxygen ions thus formed react with molecules of methane or other gases with the aid of the catalytic effect of the material in the measuring chamber. This reaction has the character of catalytic combustion and by extending the path of electrons emitted by the emitter, the sensitivity of the sensor to the presence of methane and other gases is increased.

Vynález je dále objasněn na příkladu jeho provedení, který je popsán na základě připojeného výkresu, který znázorňuje na obr. 1 čidlo podle vynálezu v jednostranném provedení a na obr. 2 čidlo podle vynálezu v průchozím provedení.The invention is further elucidated by means of an exemplary embodiment, which is described with reference to the accompanying drawing, which shows, in FIG. 1, a sensor according to the invention in a one-sided embodiment and in FIG.

Čidlo znázorněné na obr. 1 sestává z měrné komůrky jejíž vstup je zakryt filtrem Jl_, který je zhotoven ze síťoviny a filtračního papíru, popřípadě může být proveden jako molekulární filtr. Na tělese £ čidla jsou v místě měrné komůrky £ umístěny dva permanentní toroidní magnety 2 , 2» mezi kterými je nemagnetická vložka 2· Permanentní toroidní magnety 2 , přiléhají k nemagnetické vložce 2 stejnojmennými póly a vytvářejí v oblasti blízké emitoru 6, příčné magnetické pole.The sensor shown in FIG. 1 consists of a measuring cell whose inlet is covered by a filter 11, which is made of mesh and filter paper, or may be designed as a molecular filter. Two permanent toroidal magnets 2, 2 are placed on the sensor body 6 at the location of the measuring cell 6, between which there is a non-magnetic insert 2. Permanent toroidal magnets 2 adjoin the non-magnetic insert 2 with the same poles and create a transverse magnetic field.

- 3 265 853- 3 265 853

Všechny konstrukční části čidla s výjimkou permanentních toroidních magnetů 2 , jsou z nemagnetických materiálů. Vnitřní povrch měrné komůrky £ a emitor 6 jsou s výhodou opatřeny povlakem kovu, který má katalytický účinek na reakci měřeného plynu s koronovym výbojem. Vhodný katalytický účinek má například nikl, platina, palladium a zlato. Emitor 6 je zasazen ve středu izolační vložky 8, která musí být zhotovena z dobrého izolantu. Izolační vložka 8 je zasazena do tělesaAll sensor components except permanent magnets 2 are non-magnetic materials. The inner surface of the measuring chamber 6 and the emitter 6 are preferably coated with a metal having a catalytic effect on the reaction of the measured gas with a corona discharge. For example, nickel, platinum, palladium and gold have a suitable catalytic effect. The emitter 6 is embedded in the center of the insulating insert 8, which must be made of a good insulator. The insulating insert 8 is inserted into the housing

4. čidla a na emitor 6, který prochází izolační vložkou 8, je na jeho části, která leží mimo měrnou komůrku j>, připojen střední vodič koaxiálního vývodu Pláčí koaxiálního vývodu £ je spojen s tělesem 4, čidla.4. The central coaxial conductor 6 is connected to the emitter 6, which passes through the insulating insert 8, on its part which lies outside the measuring chamber.

Čidlo znázorněné na obr. 2 se od provedení podle obr. 7 lisí tím, že v izolační vložce 8 jsou zde vytvořeny otvory, které umožňují prosávání měřeného plynu čidlem a tím zvýšení citlivosti čidla.The sensor shown in FIG. 2 differs from the embodiment of FIG. 7 in that there are holes in the insulating insert 8 which allow the measured gas to be passed through the sensor and thus increase the sensitivity of the sensor.

Činnost čidla podle vynálezu je v souladu s popsanými příklady provedení následující. Elektrony, které jsou velkým gradientem elektrického pole vytrhávány z hrotu emitoru 6, se v magnetickém poli vytvářeném permanentními toroidními magnety 2, 2 pohybují po spirálových drahách. Tím se prodlužuje dráha elektronů a zvyšuje se tak pravděpodobnost iontů kyslíku, které jsou zapotřebí pro spalování metanu nebo jiných plynů. Zásluhou toho se ve srovnání s čidly bez magnetického pole dosahuje podstatného zvýšení citlivosti čidla.The operation of the sensor according to the invention is in accordance with the described exemplary embodiments as follows. The electrons, which are plucked out of the emitter tip 6 by a large gradient of the electric field, move along spiral paths in the magnetic field generated by the permanent toroidal magnets 2, 2. This extends the path of the electrons and increases the likelihood of oxygen ions needed to burn methane or other gases. As a result, the sensitivity of the sensor is significantly increased compared to sensors without a magnetic field.

Claims

OF THE INVENTION 265,853

A sensor for assessing the presence of methane and other gases in the atmosphere, comprising a measuring chamber with a corona discharge, characterized in that the measuring chamber (5) is closed by a filter (1) and on the sensor body (4) permanent toroidal magnets (2, 3) are arranged between the meters (5), and a non-magnetic insert (7) is arranged between them, wherein an insulating insert (8) is inserted in the sensor body (4). the central conductor of the coaxial outlet (s) whose shielding is connected to the sensor body (4).

Sensor according to Claim 1, characterized in that holes are formed in the insulating insert (8).

Sensor according to Claim 1, characterized in that the permanent toroidal magnets (2, 3) are adjacent to the non-magnetic insert (7) of the same name.

4. The sensor of claim 1, wherein the emitter (6) and the inner surface of the measuring chamber (5) in the sensor body (4) are of a catalytic material selected from the group consisting of nickel, platinum, palladium and gold.