DE2640868B2

DE2640868B2 - Detektorelement für brennbare Gase

Info

Publication number: DE2640868B2
Application number: DE2640868A
Authority: DE
Inventors: Eric Chelmsford Essex Jones; Rodney Philip Harlington Middlesex Townsend
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DE2640868A1; FR2357892A1; GB1549640A; US4123225A; FR2357892B1; DE2640868C3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Detektorelement für brennbare Gase mit einem heizbaren Draht, einem den Draht umhüllenden Überzug aus einem nichtkatalytischen Trägermaterial und einem katalytisch aktiven Material und einer den Überzug vollständig umgebenden porösen Schutzschicht zur Fernhaltung von Katalysatorgiften vom katalytisch aktiven Material.

Bei solchen Detektoren für brennbare Gase erfährt der heizbare Draht eine Änderung seines Widerstandes, die durch eine Änderung der Temperatur verursacht wird, die wiederum aufgrund der Oxidation eines den Draht passierenden brennbaren Gases ausgelöst wird. Solche Detektoren für brennbare Gase befinden sich üblicherweise in einer Brückenschaltung, wobei eine Änderung in ihrem Abgleich, wenn sich der Widerstand des Drahtes ändert, zur Anzeige der Konzentration des brennbaren Gases verwendet wird.

Während es möglich ist, einen bloßen Draht zu verwenden, ist es auch üblich, einen Draht zu verwenden, der in einem Überzug aus keramischem Material eingebettet ist, um ihm einen robusteren Aufbau zu verleihen. Es ist auch üblich, solch einen Überzug mit einem Oxidationskatalysator zu beschichten, der die Temperatur herabsetzt, bei der die Oxidation des brennbaren Gases stattfindet, um das Verdampfen des Drahtes herabzusetzen oder zu verhindern und so die die Neigung, daß sich die Charakteristik des Gasdetektors beim Gebrauch verändert, herabzusetzen.

Um noch wirksamer zu verhindern, daß sich die Empfindlichkeit der Detektoren ändert, weisen sie eine äußere poröse Schutzschicht zur Fernhaltung von Katalysatorgiften auf. Ohne diese Schutzschicht würden nichtflüchtige Rückstände im Gas, die sich auf der Oberfläche des Gasdetektors absetzen und die dazu neigen, den Katalysator zu vergiften und/oder den normalen Gasfluß zur Detektoroberfläche zu behindern, die Empfindlichkeit des Gasdetektors herabsetzen und damit seine Charakteristik ändern.

Im Fall der Verbrennung von Dämpfen von verbleiten Rohöldestillaten beispielsweise, könnte sich festes Blei auf der Oberfläche des Detektors absetzen, was den Gasfluß behindert und/oder den Katalysator vergiften kann.

Ein Detektor der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 25 43 024 bekannt. Für die poröse Schutzschicht: wird Tonerde eingesetzt. Solche aus Aluminiumoxid bestehenden Schutzschichten haben den Nachteil daß sie die Diffusion des Gases durch die Schutzschicht zu dem das katalytisch aktive Material enthaltenden Überzug behindern, was zu einer Herabsetzung der -· Empfindlichkeit um 50% oder sogar mehr führt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Detektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine zeitlich konstante Empfindlichkeit aufweist
Diese Aufgabe wird durch einen Detektor der

w eingangs genannten Art gelöst bei dem die poröse Schutzschicht aus einer Mischung von Zeolith und Aluminiumoxid besteht

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert Die Zeichnung zeigt eine schematische

is Abbildung einer Gasdetektor-Brückenschaltung einschließlich eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Detektorelements.

In dieser Zeichnung ist mit 1 ein Detektorelement bezeichnet das aus einem heizbaren Draht 2 aus Platin, eingebettet in einen Überzug 3, besteht der wiederum aus einer homogenen Mischung aus Aluminiumoxid und einem Oxidationskatalysatormaterial besteht In diesem Beispiel besteht das Oxidationskatalysatormaterial aus Palladium und Platin. In diesem Beispiel umgibt eine

y> Schicht 4 aus einem Oxidationskatalysatormaterial vollständig den Überzug 3. Das Oxidationskatalysatormaterial der Schicht 4 ist in diesem Beispiel die erwähnte Mischung aus Palladium und Platin, die durch Aufbringen relativ hoch konzentrierter Lösungen auf

i» die Außenseite des Überzuges 3 gebildet wird. Auf der Schicht 4 ist nun eine Schicht 14 aus Aluminiumoxid/ Zeolith vorgesehen, wobei die Schicht 4 und der darunterliegende Überzug 3 völlig von der Schicht 14 umgeben werden.

■i > Das Element 1 ist in einem Zweig einer abgeglichenen Brückenschaltung angeordnet, die gleich starke Widerstände 5 und 6 und ein Vergleichselement 7 enthält. Das Vergleichselement 7 besteht aus einem Draht 8 aus Platin, eingebettet in einen Überzug 9, der aus einer

4" homogenen Mischung aus Aluminiumoxid und einem Gift, Kaliumhydroxid, besteht, das geeignet ist, die Oxidation der brennbaren Gase zu verhindern. Über die Brücke ist ein Voltmeter 10 verbunden, das geeicht ist, um Konzentrationen brennbarer Gase anzuzeigen. Das

■»■> Voltmeter 10 ist so eingerichtet, daß man es durch Einstellung des Schleifers auf einem Potentiometer 11 auf Null stellen kann. Es sind Anschlüsse 12 für die Verbindung mit einer Spannungsquelle vorgesehen, die sowohl den Heizstrom für die Drähte 2 und 8 als auch die Spannung für die Brücke liefert.

Mit Ausnahme der Art des Detektorelementes 1 ist die Anordnung an sich bekannt.

Im Betrieb werden das Detektorelement 1 und das Vergleichselement 7 normaler Atmosphäre ausgesetzt und das Schiebepotentiometer 11 so eingestellt, daß das Voltmeter 10 auf Null steht. Das Element 1 und das Vergleichselement 7 werden dann der Atmosphäre ausgesetzt, die überwacht werden soll. Im Fall der Verbrennung von Dämpfen von Rohöldestillaten oxidiert das Blei und hat die Eigenschaft, auf der Oberfläche der porösen Schicht 14 zu bleiben, während der Kohlenwasserstoffgehalt die Eigenschaft hat, durch die poröse Schicht 14 zur Schicht 4 zu diffundieren, um auf normalem Weg zu oxidieren. Auf der Oberfläche des Vergleichselements 7 findet keine Oxidation statt. Wie oben beschrieben, erhöht sich die Temperatur des Drahtes 2 mit der Folge, daß sich sein Widerstand ändert. Die Anzeige des Voltmeters 10 liefert dann ein

Maß für die Konzentration der brennbaren Gase in der 3 ml

Atmosphäre.

Bei der Herstellung des Elements 1 wird zuerst der Draht 2 gewendelt und dann gereinigt Eine Lösung von Palladiumchlorid. Platinchlorid, konzentrierter Salzsäure, destilliertem Wasser und einer Aluminiumnitratlösung wird in folgenden Mengen hergerteilt:

1 Gramm Palladiumchlorid,
1 Gramm Platinchlorid,
12,5 ml konzentrierte Salzsäure,
12,5 mi destilliertes Wasser,
100 ml gesättigte Aluminiumnitratlösung bei 20⁰C

gesättig *e
20⁰C.

Aluminiumnitratlösung bei

Ein Oberzug (Oberzug 3) wird dann auf dem is Platindraht 2 durch eine an sich bekannte Verdampfungstechnik aufgebaut

Eine Lösung von Palladiumchlorid, Platinchlorid, konzentrierter Salzsäure, destilliertem Wasser und einer Aluminiumnitratlösung wird dann i.i folgenden Mengen hergestellt:

1 Gramm Palladiumchlorid,

1 Gramm Platinchlorid,

25 ml 2,5 N Salzsäure 2".

Unter Verwendung dieser Lösung wird dann eine Schicht (Schicht 4) um den vorher hergestellten Oberzug gebildet, und zwar wieder durch eine Verdampfungstechnik.

Eine äußere Schicht (Schicht 14) wird dann um die vorher gebildete Schicht (Schicht 4) gebildet ebenfalls durch eine Verdampfungstechnik, wozu eine gesättigte Aluminiumnitratlösung, die Zeolith enthält verwendet wird.

Das Vergleichselement 7 wird ebenfalls durch eine Verdampfungstechnik hergestellt

Wie bei bekannten Gasdetektorelementen wird das Element vor der Inbetriebnahme »aktiviert«, indem das Element bei erhöhter Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre betrieben wird.

Um wieder alle Unterschiede in den Oberflächenfarben des Detektorelementes und des Vergleichselementes zu kompensieren, die Unterschiede in ihrer thermischen Abstrahlung zur Folge haben, was wiederum zu einer Veränderung in dem Brückenabgleich führt, kann ein Ausgleichswiderstand (nicht abgebildet) über das Vergleichselement 7 verbunden sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Detektorelement für brennbare Gase mit

a) einem heizbaren Draht,

b) einem den Draht einhüllenden Oberzug aus einem nichtkatalytischen Trägermaterial und einem katalytisch aktiven Material;

c) einer den Überzug vollständig umgebenden porösen Schutzschicht zur Fernhaltung von Katalysatorgiften vom katalytisch aktiven Material,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) die poröse Schutzschicht (14) aus einer Mischung von Zeolith und Aluminiumoxid besteht.