Электрохимический датчик

Электрохимический датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18.08.75(23) 2166109/18-2 с присоединениеи заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.11.783юллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 10.11.7

Гоаударстаеиный намитет

Сааета Мнннатраа СИР еа делам изеаретений и открытий

В. Н. Сторожейко, В. B. Орленко и В. 3. Московский

{72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к технике измерения содержания кислорода в газовых и жидких средах> .а именно к элекгрохимическим датчикам. Оно может быть использовано в горной, химической и металлургической промышленности.

Известны элекгрохимические датчики, кагодный узел которых выполнен в виде стенки из благородного металла и полимерной мембраны, обращенной к аналиеируеисй среде 1).

<о

Этот датчик имеет существенные недостатки.

Так, сетчатый катод, прижатый к мембране со стороны электролита, со време- 35 нем становится менее чувствительным вследствие непостоянного натяжения ттолимерной мембраны. Такой катод недостаточно эффективно улавливает кислород из-за диффузии части его через ячейки сетки в глубь электролита.

Выходной сит.нал датчика зависит ог скорости движения анализируемой среды вследствие изменения при агом толщины

2 диффузионного слоя, прилегающего к полимерной мембране со стороны среды.

Датчик имеет большую постоянную времени и невысокую точносгь вследствие различной удаленнос ги участков сетки, голщина которой равна двум диаметрам проволоки, из которой она сплегена, or мембраны, т.е. вследствие. различной толщины диффузионного катодного слоя в электролите, Большая погрешность в результатах измерения объясняется некоторой зависимостью предельного тока восстановления кислорода от потенциала сетчатого катода в датчиках гальванического типа, т.е. наклоном площадки предельного тока на кривой ток-потенциал.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является гальванический датчик, содержащий проволочный катод, полимерную мембрану и жесткую перфорированную, втулку (21.

Кагодный узел вмонтирован в торец герметичного цилиндрического корпуса из органического стекла. Второй торец

631812 выполнен из цинка, являющегося одновременно крышкой и отрицательным электродом-анодом. Пространство между кагодным узлом и цинковым анодом заполнено элекгродом — 0,1н . раствором КОН.

Положение втулки, прижимающей сетчатыйй катод к мембране, меняется с помощью винта. Для этой цели в центре цинкового анода имеется отверстие с резьбой. 10

Этот дагчик шахтного анализатора кислорода имеет большую относительную погрешность при измерении содержания кислорода 2,5% (абсолютная погреши ос гь равна 4: 0,5%) .

Бель изобретения — повышение гочности и стабильности работы датчика, уменьшение его инерционности. 20

Укаэанная цель достигается гем, чго датчик снабжен мягкой газопроницаемой подложкой, расположенной между жесткой перфорированной втулкой и полимерной мембраной, Перфорированная втулка вы- 25 полнепа в виде цилиндра, а кагод — в виде проволочной катушки, намотанной проволокой виток к витку с натяжением.

Замена сетки, однослойной катушкой, 30 намотанной виток к витку, позволяег увеличить рабочую поверхность катода при

rex же размерах видимой поверхности за счег ликвидации просветов сетки, г.е. увеличить выходной сигнал датчика. 5$

Однослойная катушка; кроме гого, имеет меньшую толщину, чем плетеная сетка -из проволоки гого же диаметра.

Это обеспечивает более равномерный доступ к любым участкам катода диффунди- 40 рующему кислороду и более равномерное распределение потенциала между участками катода, что уменьшаег зависимость предельного гока воссгановления кислорода от по ге нциапа ка г ода. 45

Наличие мягкого слоя — гканевой . прокладки — между жестким перфорированным цилиндром и полимерной пленкой, на которую наматывают однослойную ка50 годную катушку, также снос обо гвуе г более равномерному доступу к учасгкам катода диффундирующему через пленку ки сло роду вследствие прилегания витков катушки к полимерной пленке. При этом

55 также уме ньшае гся постоянная времени датчика вследствие уменьшения толщины г диффузионного слоя между катодом и полимерной пленкой.

Наличие полого перфорированного цилиндра, полость которого обращена к анализируемой среде, и мягкого слоя— тканевой прокладки — на нем. способствуют стабилизации диффузионного слоя в анализируемой среде и снижают зависимость выходного сигнала от скорости движения анализируемой среды.

На чертеже показан предложенный электрический датчик.

Катодный узел, герметично вмонтированный в корпус 1 из оргстекла, выполнен в виде цилиндра 2. Боковая поверхность цилиндра покрыта сплошным слоем капроновой ткани 3, герметически сваренной по образующей полиэтиленовой пленкой 4, на которую намотана виток к витку однослойная катушка 5 из платиновой проволоки. Внугри корпуса имеет. ся цинковый кольцевой анод 6, приле- гающий к внугренней стенке цилиндрического корпуса датчика. Пространство между анодом и кагодным узлом заполнено элекгролигом (0,1 МаАс с добавкой- Na0H до рН 9). Через корпус герметично введена анодная и катодная клеммы 7, к KoTopblM, подсоединяют индикаторный прибор — амперметр (милли-, микроамперме гр).

Выходной сигнал предложенного датчика усилился в 3 раза, а абсолютная погрешность составила 0,2%, максимальное время установления выходного сигнала не более 2 мин. Показания дагчика не зависят от скорости движения анализируемой среды — как азотно-кислородной газовой:смеси, гак и воды с растворенным в ней кислородом. формула изобретения

1. Элекгрохимический датчик, содержащий проволочный катод, полимерную мембрану и жесткую перфорированную втулку,отличающийся тем, что, с целью lIOBhluleHHB точносги и сгабильности измерений и уменьшения инерционносги, он снабжен мягкой гаэопроницаемой подложкой, расположенной между жесткой перфорированной втулкой и полимерной мембраной, перфорированная втулка выполнена в виде цилиндра, а катод выполнен в виде проволочной кагушки.

2.Дагчикпоп. 1, огличаюшийся тем, чго катушка намотана проволокой виток к витку, 631612

3. Датчик по пп. 1, 2, о т л и ч а юш и и с я тем, что проволочная катуш- ка намотана с натяжением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. "Элекгрохимня", т. 5 вып. Н, с. 1303, 1969.

2. "Горный журнал" 1971, М 3, с. 65.

Заказ 6332/42 Тираж 1070 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, .г, Ужгород, ул. Проектная, 4

С ос тави гель И. Фу зе ина

Редактор Т. Орловская Техрод Н, Бабурка Корректор ll. Мельниченко