Электрохимический датчик кислорода

Электрохимический датчик кислорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КИСЛОРОДА, содержащий корпус, герметично соединенный с изолятором, причем в изоляторе размещена камера для электролита, закрытая эластичной мембраной батикомпенсации, с индикаторным электродом, закрытым газопроницаемой мембраной, вспомогательным электродом, капигшярными каналами, соединяющими приэлектродные пространства, и торцовые уплотнительные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения ресурса работы, в камеру для электролита введены кольцевые защитные i электроды, расположенные на внешних торцовых поверхностях изолятора под (Л торцовыми уплотнительны-уш элементами . 10 8 3 11 / / // 5

00103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 01 N 27 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3380057/18-25 (22) 08. 01. 82 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72) A.Ì.Ëèxà÷eâ (71) Казанский ордена Трудового КрасНого Знамени авиационный институт им. А.Н.Туполева (53) 543.247(088.8) (56) 1, Альперин В.З., Конкин Э.И., Кузьмин A.A. Современные электрохимические методы и аппаратура для анализа газов в жидкостях и газовых смесях, М., Химия . 1975, с. 831 8.

2. Gafford R.,, Greene М. Recent

develorment in dissorved oxygen senвопд for oceanographic reseach.

Oceanol. Intern. — 69. Brighton, 1969, р.102-107 (прототип). 54) (57) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

КИСЛОРОДА, содержащий корпус, герметично соединенный с изолятором, причем в изоляторе размещена камера для электролита, закрытая эластичной мембраной батикомпенаации, с индикаторным электродом, закрытым газопроницаемой мембраной, вспомогательным электродом, капиялярными каналами, соединяющими приэлектродные пространства, и торцовые уплотнительные элементы, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения ресурса работы, в камеру для электролита введены кольцевые защитные электроды, расположенные на внешних торцовых поверхностях изолятора под торцовыми уплотнительными элементами.

1062589

Поставленная цель достигается тем, что в электрохимическом датчике кис= лорода, содержащем корпус, герметично соединенный с изолятором, причем в изоляторе размещена камера для электролита, закрытая эластичной мембраной батикомпенсации, с индикаторным электродом, закрытым газопроницаемой мембраной, вспомогательным электродом, капиллярными каналами, соединяющими приэлектродные пространства, и торцовые уплотнительные элементы, в камеру для электролита введены кольцевые защитные электроды, расположенные на внешних торцовых поверхностях изолятора под торцовыми уплотнительными элементами.

На фиг. 1 изображен электрохимический датчик кислорода, раэрез; на,фиг. ? — то же, вид сверху.

Корпус 1 электрохимического датчика кислорода, изготовленный из коррозионно-устойчивого металла, имеет цилиндрическое и торцовое ynJIoTHBHèâ (канавки на хвостовике и фланце корпуса — под уплотнительные элементы) для установки датчика по месту. С корпусом осуществлен герметичный спай стеклянного изолятора 2. В изолятор впаяны индикаторный электрод 3, вспомогательный электрод 4, а также защитные кольцевые электроды 5, расположенные на внутренних торцовых поверхностях изолятора 2 и выполненные, например, из платины. Выводы от электродов

3 " 5 через сквозное отверстие в хвостовике корпуса подведены к штепсельному разъему б. В углубление изолятора 7.и капиллярные каналы, соединяющие приэлектродные пространства 8, заливается электролит, который закрывается эластичной мембраной 9 и герметизируется торцовыми уплотнительными элементами 10, выполненными в виде уплотнительных колец и торцовых прижимов. На смоченную электролитом сферическую поверхность изолятора плотно накладывается газопроницаемая мембрана 11, которая герметизируется аналогичным образом — торцовыми уплотнительными элементами. Капиллярные каналы в изоляторе соединяют приэлектродные объемы электродита и осуществяяют батикомценсацию, т.е. уравновешивают давление по обе стороны мембраны и, таким образом, стабилизируют ее положение относительно индикаторного электрода 3, влияющее на показание датчика.

Изобретение относится к электрохимическому приборостроению и пред-., назначено для определения концентрации кислорода в жидких, газообразных средах и может быть применено для контроля и регулирования растворенного кислорода в различных технологических процессах, в системах контроля за средой обитания, в океанологических и медико-биологических исследованиях в условиях высокого 10 гидростатического давления анализируемой среды.

Известен датчик растворенного кислорода, состоящий из индикаторного и вспомогательного электродов, 15 помещенных в электролитическую камеру, заполненную электролитом, и отделенных от анализируемой среды проницаемой для кислорода и непроницаемой для загрязняющих примесей 20 мембраной (1 3 °

Однако кислород, диффундирующий лз анализируемой среды через мембрану, восстанавливается на индикаторном электроде. При восстановлении кислорода происходит защелачивание электролита, которое, как известно, может привести при значительном измерении рН к сдвигу потенциала полуволны кислорода и нарушению режима работы датчика.

Наиболее близким к изобретению является электрохимический датчик кислорода, содержащий корпус, герметично соединенный с изолятором, причем в изоляторе размещена камера для электролита, закрытая эластичной мембраной батикомпенсации, с индикаторным электродом, закрытым газопроницаемой мембраной, вспомогательным электродом, капиллярными каналами, 40 соединяющими приэлектродные пространства, и торцовые уплотнительные элементы (2) .

Недостаток известного датчика за- 45 ключается в том, что в этом датчике герметизация электродной системы и электролита от анализируемой среды осуществляется при помощи трубчатой эластичной мембраны с кольцеобразны- 50 ми уплотнительными кольцами и фторопластовой мембраны, прижатой к индикаторному электроду кольцеобразным прижимом. Под влиянием механических, тепловых, химических воздействий про-55 исходит улучшение герметичности датчика и загрязнение электролита, элвктродов электрохимически активными веществами из анализируемой среды, что приводит к потере стабильности, точности показаний и уменьшению срока службы датчика.

Целью изобретения является повыше. ние точности измерений и увеличение

I ресурса работы. 65

Электрохимический датчик кислорода работает следующим образом.

Молекулярный кислород из анализируемой среды, диффундируя через мембрану, тонкий слой электролита, восстанавливается на индикаторном

1062589

Составитель Г.Боровик

Редактор Н.Бобкова Техред Л,Лч Корректор В.Бутяга

Заказ 10209/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 электроде 3, на который подано отрицательное относительно вспомогательного электрода 4 поляризукщее напряжение. Величина предельного диффузионного тока восстановления прямо пропорциональна концентрации кислорода при отсутствии в- электролите загрязняющих злектрохимически активных загрязнений. В предлагаемой конструкции загрязнения, проникающие из-за неидеальности уплотнительных 10 соединений и различных воздействий в камеры для электролита, восстанавливаются и адсорбируют (перехватываются) кольцевыми защитными электродами 5, на которые подано отрицатель-35 ное относительно вспомогательного электрода 4 поляризующее напряжение, превышающее по абсолютной величине напряжение на индикаторном электроде

3, но меньше напряжения выделения водорода. Восстановление и адсорбция электрохимически активных загрязнений на кольцевых защитных электродах 5 обеспечивает чистоту электролита, электродной системы и, как следствие, повышение точности, стабильности показаний датчика кислорода, а также увеличение ресурса его работы.

По величине остаточного тока, протекающего через защитные электроды и по виду полярограммы можно судить о степени герметичности датчика после сборки, а также во время работы и своевременно можно проводить профилактику датчика.