Ртутный преобразователь

Ртутный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 (72) Авторы изобретения

И.Г. 1цигорев и И.П. Ермаков

Научно-производственное объединение (71) Заявитель (54) РТУТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к ртутным капилллрным преобразователям, которые являются основными элементами при по - . строении различных устройств: счетчиков машинного времени,. счетчиков ам- у пер-часов, реле времени и:др.

Известен ртутный преобразователь,. . состоящий из капилляра, -заполненного двумя столбиками ртути, разделенными электролитом. Ilo. концам капилляра в 10 ртуть введены и загерметизированы токовыводы. Для компенсации темпераФ турного расширения ртути капилляркулометра выполнен из прозрачного эластичного полимерного материала (полистирол, полиметилкрилат, эпоксид" ная смола) (l ). Недостатками известного техничес" кого решения являются низкая герметичность прибора из-за наличия полимерного капилляра; загрязнение электрохинической системы примесями органических веществ, которые экстраги2 руются электролитом из полимера; невысокая .точность прибора, обусловлен-. ная непостоянным значением внутреннего диаметра капилляра; недостаточная механическая прочность, из-за хрупкости полимерного материала при минусовых температурах.

Известен ртутный преобразователь, в котором демпфирующими элементами, компенсирующими температурное расширение ртути, служат расширения на концах капилляра, выполненные из пористого стекла и обеспечивающие прибору высокую стойкость к механическим и температурным воздействиям (2 ), Недостатком данного преобразователя является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ртутный преобразователь, содержащий размещенные в капиллярном корпусе и pasделенные электролитом ртутные электроды с контактными вводами у торцов.

3 98377 капилляра, обрзующими с его стенками свободную от ртути полость (3 ).

Недостатком известного технического решения является неустойчивость прибора к механическим и температурS ным воздействиям, под влиянием кото« рмх электролит ртути из междуэлект-. родного промежутка проникает в зону токовывода и под действием капиллярных сил заполняет просвет между токо- в выводом и стенкой капилляра, вытесняя оттуда воздух и занимая наиболее устойчивое положение. Вытесненный из просвета воздух может проникать в любую область системы: между столби-, ком ртути и токовыводом, в зазор электролита между ртутными электродами, между ртутью и стенками капилля- ра, что приводит к повышению сопротивления кулометра или разрыву электрической цепи и выходу прибора из строя.. Указанные процессы протекают как самопрозвольно, так и при механических и температурных воздействиях.

Целью изобретения является повыше- ние устойчивости преобразователя к механическим и температурным воздействиям.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе свободная от

° ртути полость заполнена электролитом и имеет отделенную от ртутного электрода узкой частью расширенную часть, в которую помещен пузырек газа, причем объемы расширенной и узкой части полости связаны с объемом рту35 ти соотношениями

9 ф

Т . ш,. т„,<- ???????????? ?? ?????????????? ?????????????? ?????????????????? ?????????????? ????????????????????, ??;. ?? - ?????????????????????? ?????????????????? ???????????????????? ??????????, l>

На фиг. 1-4 представлены примеры выполнения преобразователя.

Ртутный преобразователь состоит из стеклянного капилляра l, заполненного двумя столбиками ртути 2, разделенными электролитом 3. По концам капилляра введены в ртуть контактные . вводы 4, загерметизированные компаундом 5. Полость между контактным baoдом и стенкой капилляра имеет расши- . ренную 6 и узкую 7 части. Расширенная часть заполнена воздухом 8 и электролитом 9, а узкая часть — только электролитом. Расширенная и узкая части могут быть выполнены как изменением конструкции контактного ввода (фиг. 1 и 2), так и изменением внутренней полости капилляра, например сужением (фиг. 3) или расширением (фиг. 4) капилляра.

Электролит, расположенный в узле контактного ввода самопроизвольно под действием капиллярных сил стремится занять узкую 7 часть полости и удерживает демпфирующий газовый объем 8 в расширенной 6 части, отделяя его

Ф от электрохимической системы. Таким образом, в узле контактного ввода образуется газовая ловушка, которая предотвращает попадание газа в электрохимическую систему при механических и температурных воздействиях и выход прибора из строя. где Урасин"

63х

bVP—

max

vp о

1 объем расширенной части, мм ; объем узкой части полости, мм з. изменение объема ртути при изменении температуры, мм максимально допустимое давление внутри преобразователя, атм; нормальное давление внутри преобразователя, атм, объем ртути в преобразователе при нормальной температуре и давлении (Т, Ро), 3. мм. При повышении температуры ртуть расширяется и электролит, сжимая газ, частично заходит в расширение. При юни>кении температуры ртуть сжимается и часть электролита перетекает из расширенной части полости в узкую; газовый объем увеличивается, оставаясь в расширении.

Для того, чтобы не произошло передавливания газа в измерительную часть капилляра при колебаниях температуры преобразователя, необходимо выполне-ние следующих соотношений вш ЪЧ(Тв„-я ) (1) у>к Ъ р Р(max яия >

-Т ° ) (2) о где1 Р шшV»„ - объемы соответственно расширенной и узкой частей полости между

5 9837 стенкой капилляра и контактным вводом, см ; э.

Ч(Тщ<„1- объем газа в преобразователе при нижнем пределе рабочей температуры, CMÝ.

Ч вЂ . объем ртути в преобраРо зоаателе при нормалью . ной температуре, см

Т, Т „- соответственно нижний и о ейп в<хх верхний пределы интерва- ла рабочих температур, К;, р -. коэффициент объемного расширения ртути, 1/град.

Для определения объема расширенной части полости капиллярами ® первоначально найдем объем V который должен занимать гаэ в капилляре при нормальной температуре То и давлении Ро щ при условии, что давление внутри капилляра P при температуре Jape будет превышать предельно допустимой величины Рщ„„(т.е. Р 4 Рюшах).

Согласно объединенному закону газо-25 вого состояния

РоЧо %ах Ч о оЧ (Т )) (3)

То — п1ах где Чо-ЬЧр(Тя, „- объем, занимаемый газом при температуре Т „,который .мень-зо ше V на величину приращения объема ртути:

6ЧР(Тя,,„) = Vz p, (Tòÿõ-То) (4)

Из выражения (3) получим

Vo P, (a o Р„,„/Ро-Т,„„/То

При нижнем пределе рабочей температуры Т„„.„объем газа а преобразователе Ч(Т,„;„) увеличивается по сравнению с М (за счет сжатия ртути) на вели- 4о о чину аЧР(Т ) — Ч а(Т ;„ ) (6) и, следовательно, равен

U(finin)=- Чо bV@(Tmis> (7)

Подставляя в выражение (7) соотно- 4з шения (5) и (б) для объема расширенной части полости капилляра получим расам (Тп 1п) Чр Р max о) еаХ /го

+V„> P,-Т;„1 (s

a

Если принять, что Т„,©х-То — Т

>m и = ht, то (8) упрощается: в1п 1

И, ()-<< — )<))-, ), ()l вах о Ъа<х о гре yV = Ч раас. у

Таким образом, выполнение в зазоре между контактными вводами и стенкой капилляра узкой и расширенной части, причем узкая часть расположена между расширенной и измерительной частью капилляра и заполнена электролитом, а расширенная часть содержит. газ и жидкость, повышает устойчивость преобразователя к температурным и механическим воздействиям..

Предложенная конструкция узла контактного ввода устраняет отказы пре« обраэователя, связанные с проникнове- нием газа в рабочую часть преобразователя (повышение внутреннего сопротивления, исчезновение междуэлектродного промежутка, разрыв электрической . цепи). При этом повышается устойчивость прибора к механическим одиночным ударам и к циклическому воздействию температур.

Изобретение расширяет область использования ртутных преобразователей в изделиях спецтехники, подвергающихся повышенным механическим и температурным воздействиям.

Формула изобретения

Ртутный преобразователь, содержа" щий размещенные в капиллярном корпу" се и разделенные электролитом ртутные электроды с контактными вводами у торцов капилляра, образующими с

его стенками свободную от ртути полость, отличающийся тем, что, с целью .повышения устойчивости преобразователя к механическим и температурным воздействиям, свободная от ртути полость заполнена электролитом и имеет отделенную от ртутного электрода узкой мастью расширенную часть, в которую помещен пузырек газа, причем объемы расширенной и узкой части полости связаны с объемом ртути соотношениями

Ч 7V Т т и с/ 0

Р Ip

<) < макс о, макс/ о р То Тенин) о

Ч„,„„> V (Т„„,-т„„„), гдеЧ „иМ,, „- объемы соответственно расширенной и узкой полостей, смЗ;

То ямим Tìàêñ

) Ю 7 I. фи 21

Составитель И. Полунина

Редактор А.Шанбоо Техреду Л. Пекарь Корректор . IaPo+

Заказ 9935/ 2 Тираж 7 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. а. 4/5

3 35д д ЗБд Р уш . а. 5

Филяал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.. Проектная, 4

7 983779 8 нормальное и максималь- Источники информации, но допустимое давление принятые во внимание при экспертизе внутри преобразователя, атм; 1. Патент США Р 3045178, нормальная температура, i кл. 324-182, опублик. 1962. нижний и верхний пределы рабочих температур 2. Авторское свидетельство СССР соответственно, К; по заявке Р 2926274, объем ртути в преобра- кл. H 01 С 9/22, 1980. .. зователе при Тц, о коэффициент объемного 3. Трейер В.В. Электрохимические расширения ртути,. приборы, М., "Советское радио", 1978.

1/граа. . с. 17 (прототип).