Весовой гигрометр

Весовой гигрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С " А Н" И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмх

Соцмапмстмческмх ресн блмк

<1771597

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свмд-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 29.01.79 (21) 2719633/18-25 с присоединением заявкм М

G 01 Ч 1/11

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1 1080,Бюллвтень М 38

Дата опубликования опмсаммя 181080 (53) УДК 551. 508. 7 (088.8) (72} Автор изобретения

A.È.Ãàâðèøåíêo (71 ) За яв ит ель (54 ) ВЕСОВОИ ГИГРОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения относительной влажности газов.

Изобретение может использо-. ваться также в весоизмерительной технике, например, При разработке высокоточных весов.

Известны весовые гигрометры, представляющие собой коромысловые весы, один конец коромысла которых используется как стрелка-указатель, а другой — для закрепления влагочувствительного элемента j1) .

Годобные весовые гигрометры рабо- 15 тают без применения разновесов, т.е. при изменении влажности изменяется масса влагочувствительного элемента, и коромысло отклоняется от первоначального положения. Отсчет произво- 20 дится по шкале по концу стрелки-указателя.

Иесмотрая на то, что такие гигрометры являются самыми простыми, они имеют узкий диапазон взвешивания, 2з т.к. предельные величины перемещений коромысла определяются габаритами весов.

Ближайшим техническим решением к изобретению является весовой гигро- 30 метр, содержащий коромысло, влагочувствительный элемент, опору и электролитическую ванну с электродами 1 2) .

Однако известный гигрометр обладает недостатками, выраженными в том, что свободная поверхность электролита является источником влаги,а это прак.тически исключает возможность использования подобных весов для точных измерений влажности исследуемого газа. Стабильность уравновешивания ог- раничена из-за непостоянства сил смачивания в области входа электрода в электролит. Стабильность и точность у::иньшаются также вследствие изменения выталкивающей силы, действующей на подвешенный к коромыслу электрод, при температурном расширении электролита. Кроме того, применение механических средств балансировки и регулировки чувствительности (перемещением регулировочных гаек, винтов и пр.) снижает достоинства уравновешивания коромысла при помощи кулонометра.

Целью изобретения является повышение точности и стабильности измерений при уменьшении габаритов весового гигрометра.

771597

Цель достигается тем, что электро- кой ртути, при этом на электродах литическая ванна выполнена в виде rep- ртуть растворяется или осаждается метичного сосуда, который одновремен- ровным слоем. Провода 19, соединяющие но является коромыслом устройства, электроды 3-8 с торсионными нитями ванна (внутренняя полость коромысла) 12-17, выполнены из коррозионнозаполнена гелем высокомолекулярного стойкого материала, например платины. полимера, пропитанного электролитом, Использование геля позволяет иси содержит не менее трех пар электро- ключить перемешивание и перемещение дов и трех пар торсионных нитей>при электролита во внутренней полости этом на одном конце коромысла разме- коромысла (злектролитической ванне) щены влагочувствительный элемент и под действием конвекционных токов, один из электродов, на другом плече — в то же время электропроводность два других электрода, а остальные электролита в геле весьма незначиэлектроды расположены на одной линии, тельно отличается от электропровода именно, выше оси вращения коромыс- ности электролитов в чистой воде. ла, на оси вращения и в центре тяжес- сшивка (задубливание) молекул желати. S тины необходима для того, чтобы

На фиг. 1 изображен общий вид ве- исключить возможность необратимого сового гигрометра, на фиг. 2 — раз- осаждения белка под действием элекрез A-A на фиг. 1 и электрическая тролита. В случае использования схема. других полимеров, например полиВесовой гигрометр содержит коро- 2О акриламида, сшивка необходима для мысло 1, электролит 2, электроды 3,4, -получения определенной пористости

5,6,7,8, (не менее трех пар)., которые геля. заключены в корпуса 9, влагочувстви- Герметизация ванны дает возможтельный элемент 10, указатель 11 ность использовать гигрометр для изравновесия коромысла 1, три пары тор- 25 мерения влажности в небольших замксионных нитей 12,13,14,15,16,17, нутых объемах, т.к. исключается испульт 18 управления, электрически свя- парение электролита. связанный через торсионные нити Термокомпенсатор 20 представляет

12-17 и провода 19 с электродами собой газовый пузырек, который нахо3-8, термокомпенсатор 20, который .дится в полости .;оромысла на оси находится на коромысле. Пульт управ- З его вращения (фиг.2). При расширении ления 18 включает в себя источник электролита под действием темперапитания 21, указатель 22 количества туры происходит изменение объема пуэлектричества.,выключатели ВК1 ВК2, зырька, и тем самым исключается

ВкЗ, и переключатели полярности вероятность разрыва коромысла. Так электродов П1, П2 и ПЗ. Резисторы З5 как пузырек -находится на оси вращения

R1,R,R включены в электрическую коромысла, и изменение объема происцепь для исключения влияния внутрен- ходит вдоль оси вращения, то это него сопротивления системы электро- перемещение не оказывает существенлит-электрод. ного влияния на работу гигрометра.

Для защиты коромысла и влагочув- gp На одном плече коромысла 1 в корствительного элемента от пыли они пусе 9, полость которого сообщается помещены в пыленепроницаемый корпус с полостью коромысла 1, размещены (на фиг. не показан). Обмен воздуха электрод 5 и влагочувствительный элев корпусе осуществляется с помощью мент 10. На другом плече, также в воздуходувки через фильтр. 4 корпусе, закреплены электроды 4 и 6 и указатель 11 равновесия коромысла.

Коромысло 1 выполнено полым. ити 12 и 13 являются (полностью или частично) из диэлект- Торсионные нити рика, например кварца, и герме- с одной стороны нитями подвеса коромысла, а с другой — элементом электтически закрытым. его внутренняя ической цепи, по которой через элекполость заполнена гелем высокомоле- о рическо ц. т оды 3 и 4 осуществляется уравнокулярного полимера, например низко- троды вешивание коромысла 1 при изменении процентным (0,1Ъ) раствором задубмассы влагочувствительного элемента ленной желатины или полиакриламидным

10. Через торсионные нити 14,15 и гелем, который пропитан электролитом

5 6 тся балан2, содержащим, например 50-60% иоди- 55 электроды 5,6 осуществляется аланда лития и 12-18% иодида ртути. Та- сировк р си овка коромысла при юстировке весового гигрометра, а через торсионкой состав электролита обеспечивает ные нити 16,17 и электроды 7,8 работоспособность весового гигрометрегулировка чувствительности корора при отрицательных температурах.

Электроды 3-8 выполнены из инертномысла. го материала, например: графита, 60 Разделение электрических цепей платины и т.д., на которые нанесена юстировки . (балансировки и изменения ртуть. Применение электролита, ука- чувствительности) и уравновешивания занного выше, обеспечивает при прохож- коромысла во время измерений обусдении тока через электрод-электролит ловлено тем, что.в процессе исследорастворение и осаждение металличес-, ваний возникает, например, необходи771597 мость н изменении чувствительности коромысла при определенной относительной влажности или в ограниченном диапазоне нлажности.

Электроды размещены перпендикулярно продольной оси коромысла и параллельно его оси вращения. Такое 5 расположение электродов позволяет исключить влияние изменений массы электродов при перераспределении продуктов электролиза за нремя юстиронки коромысла и в процессе измерений. l0

Кроме того, электроды разнесены и установлены в корпусах 9, что уменьшает влияние рассеяния тока. Корпуса

9, как и коромысло, выполнены из кварца. 15

Опора коромысла 1 подвешена на торсионных нитях 12,13 в магнитном поле, благодаря чему практически исключено трение в опоре и достигнута повышенная точность измерений 20 (на фиг. магнит не показан). Чтобы уменьшить влияние адсорбции паров на точность и стабильность показаний весового гигрометра, коромысло гигрометра покрыто гидрофобной пленкой, например метилхлорсилана.

Балансировка, регулировка чувствительности коромысла весового гигрометра и измерение относительной влажности газа производятся следующим образом. 30

При определенной относительной влажности, например минимальной, следует пронерить положение указателя

11 относительно 0 шкалы. В зависимости от направления отклонения ука- 35 зателя от положения О переключатель полярности П1 должен быть установлен в соответствующее положение. При замыкании электрическбй цепи выключателем ВК1 металл с электрода 5 переносится на электрод 6(или в обратном направлении} по цепи: источник питания 21 — ВК1 — П1 — торсионная нить 15 — провод 19 — электрод 5 — электролит — электрод 6

-провоц 19 — торсионная нить 14

-П1 — источник питания 21.

С балансировкой коромысла неразрывно связана регулировка чувствительности, которая осуществляется с помощью электродов 7 и 8.Электрод

7 расположен в центре тяжести коромысла, а центр тяжести находится ниже его оси вращения. Благодаря этому при переносе массы металла с электрода 7 на электрод 8 чувстви- 55 тельность коромысла увеличивается.

При переносе металла с электрода 8 на электрод 7 чувствительность понижается.

1.Весовой гигрометр, содержащий коромысло с опорой, на одном конце которого расположен влагочунствительный элемент, а на другом — электролитическая ванна с электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерений и уменьшения габаритон гигрометра, электролитическая

Изменение чувствительности осуществляется при замыкании выключателя ВК2. При этом ток проходит по следующей цепи: источник питания 21

ВК2 — П2 — торсионная нить 17 электрод 7 — электролит — электрод 8торсионная нить 16 — П2 — источник питания 21. Как и при балансировке коромысла, изменение направления переноса металла производится переключателем полярности П2.

После юстиронки весового гигрометра измерение относительной влажности производится следующим образом.

При изменении относительной влажности газа масса нлагочувствительного элемента 10 изменяется, и коромысло 1 отклоняется от первоначального положения равновесия, что отмечается по шкале указателя равновесия 11.

При замыкании цепи: источник питания

21 — ВКЗ вЂ” ПЗ - торсионная нить 13 провод 19 — электрод — 4 — электролит — электрод 12 — ПЗ вЂ” источник питания 21 металл с электрода 4 переносится на электрод 3 (или в обратном направлении) в зависимости от направления отклонения коромысла, при этом переключатель ПЗ переводится в другое положение.

Количество электричества, израсходованного на перенос массы металла с одного электрода на другой (с 3 на

4 при увеличении влажности и с 4 на 3 при ее уменьшении) пропорционально изменению влаги влагочувствительного элемента.

В том случае, когда электрод 4 расположен не на конце плеча коромысла (фиг.1), масса металла, необходимая для уравновешивания изменения МВссН влагочувствительного элемента, будет определяться также расстоянием до оси вращения коромысла, т.е. и отношением плеч. Влажность определяется по градуировочной кривой количество электричества относительная влажность. Количество электричества определяется по указателю 22.

Предлагаемый весовой гигрометр позволяет повысить точность и стабильность измерений относительной влажности в широком диапазоне влажностей как при положительных, так и при отрицательных температурах. Кроме того, реализация нулевого метода взвешивания с использованием электрической энергии дает возможность уменьшить габариты гигрометра и осуществить дистанционность измерений.

Формула изобретения (р

2 .„«, ф °,; )Ъ:. ",Ъ ;.л Л, °

7, 772597 ° 8

/Гg у ф )j I ванна выполнена в виде полого коро-, „ . эЛе троды расположены перпендикулярмысла, заполненного гелем высокомо- - нд продольной оси коромысла и параллекулярного полимера, пропитанного лельно оси его вращения. электролитом, и содержащего не менее З.Весовой гигрометр по пп. 1 и 2, трех пар электродов и торсионных ни- отличающийся тем, что котей, при этом на одном конце коро- ромысло покрыто гидрофобной пленкой, мысла размещены влагочувствительный например, пленкой метилхлорсилана. элемент и один из электродов, на другом плече — два других электрода, а остальные электроды расположены по одной линии, а именно, выше оси вращения коромысла, на оси вращения и в центре тяжести.

2.Весовой гигрометр по п.1, отличающийся тем, что

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

Р 572739, кл. G 01 W 1/11, 1974,.

2.Сарахов A.H. Весы в физико-химических исследованиях. N. "Наука", 1968, с. 53, 117 (прототип).

Фиг./ у 9 ВНИИПИ Эака

Тираж 468 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,óë.ÏðoåêòHàÿ,4