Устройство для фиксации момента проникновения жидкой среды через материал
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ МОМЕНТА ПРОНИКНОВЕНИЯ ЖИДКОЙ СРЕДЫ .ЧЕРЕЗ МАТЕРИАЛ, содержащее два электрода , один иэ которых выполнен перфорированным , яиэлектрическ 1о про кладку , размещенную между электродами , и подсоединенный к электродам регистрирующий прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности определекия, между Ьбразцом и перфорированным электродом установлена дополнительная диэлектрическая прокладка, вы полненная из гигроскопического материала , а в качестве регистрирующего .прибора использован измеритель ем кости.
СОЮЗ СОВЕТСНИ)(СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
am @ 3(51) G 01 М 15/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ь С." ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3331602/18-25 (22) 19.08.81 (46) 07.11.83.Бюл. 9 41 (7 2) A.H.Ùåãëîâ, А,H,Íîâèêîâ, О.С.Любутин, Т.Г.Соколовская и О.Л»Гришакова (53) 6 25. 85: 620. 1 (088.8) (56) 1.Розенфельд И.Л. О методике исследования защитных свойств лакоФ красочных покрытий емкостно-омическим методом. - Лакокрасочные материалы и их применение М 3, 1966, с. б 2-65. 2.Авторское свидетельство СССР 9 868483, кл, G 01 ((15/08, 1980. З.Авторское свидетельство СССР 9 473935, кл. G 01 М 15/08, 1972. 4. Авторское свидетельство СССР 9 405055, кл. С» 01 Й 15/08, 1972 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ИОИКНТА ПРОНИКНОВЕНИЯ жИДКОй СРЕДИ ,ЧЕРЕЗ ИАТЕРИАЛ, содержащее два элект рода, один иэ которых выполнен перфорнрованньы, диэлектрическую про кладку, размещенную между злектродамн, и подсоединенный к электродам регистрирующий fIpH6op О т л и ч B ю» щ е е с я тем, что, с целью повьыения чувствительности определения, между образцом н перфорированным электродом установлена дополнительная диэлектрическая прокладка, вы полненная из гигроскопического материала, а в качестве регистрирующего .прибора использован измеритель емкости 1052941 Нзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в химической, строк. тельной, текстильной и других отраслях промышленности. Известно устройство для исследования защитных свойств лакокрасочяых п?2крытий, состоящее из измерительного конденсатора и схемы измеренькя, причем одной пластиной измерительного конденсатора является 16 металлическая подложка, другой ЭЛЕКТГ}ОЛКТ, К КОторОМу ПОдВЕдЕН электрод сравнения, а диэлектрической прокладкой - защитное покрытие, наяесеняое на металлическую подложку„ 3 проякцаемостк защитного покрытия судят по изменению емкости измерительного конденсатора (1) . Недостатко?< устройства Является якзкая точность при испытании кэ-эа 1! З ВС}З? ?О ?1}?ОСТ11 ТОЧНОЙ фиКСНЦКИ МО мента- проникновения электролита че; >e;I ЗаЫД;;ь:НОЕ ПОКРЫТИЕ., КРОМЕ ТОГО, .2 рг.:".уль -ате экстракцик у поверхнос"}а?}.ь} Т1?ОХ O Х?ОК12ЫТК я МожЕТ ОбраЗО "ь}?й!атзся Слой С ИНЫМИ ДИЗЛЕКТрКЧBC К1?МЛь СВОПСТВНЛ?К ЧZO Пркзодит К дО- (HoJll11I I!J Ii}l?b 1l искажениям результатов ЗО Известно устройство для определения к.-}яетккк проницаемости химичес& я агресс 1вяых сред через поли" } Мс .Рь? ь С ДЕРЖВЩЕЕ ДКЭЛЕКТРК"ХЕСКИЙ КО?. .;; 2? ь МЕТаХХЛКЧЕСКУЮ КаМЕРУ С ЯСПЫ1. „}с".1„" ьм ь?2б}Р}азпQ@l 1?к2111ЯДРическЯй :..;ь:1?ТРО-, СИСТЕМУ ПОДВОДа аГРЕССКВяoй среды „схему к змереяк я, полуп роводяккопую пластину h — типа проводимости, имеющей две диффузионные Области 1 в типа проводимости, поверх которых сформнровая слой кзоля-4О Ця,-ьн?1ОГО МНТЕРКаЛа, Два ИСТОЧЯИКа П?2СТ "}аь НОГО 1Ь ?2 ОЯЖРНКЯ < ИЯДИКаТОР И 1iCI2Î"";.ВСЕ ботвой ТВО С "ХБ 7?ъ1Л НЫХОДа .а1, прячем 1?о?11 проводякковая пластина станов?lеяа между цилиндрическим щ :}ЛЕ1::-ХПОДОМ я .1"ПЫТуЕЛП?М ОбраэцОМ ;-;до-::: -, ",3:I,-.lÿlIHIIII?ioão материала к образ цу, При:-.ЬтОМ Пь?Ю@ОВая КЛЕММа ПЕРВОГО 1; ь-"1! 2 Ч 11 К К â€”; Il О С ТО }I Я H О Г O и аП РЯ ЖЕ Н К Я подсоеди1?ена к металлической камере, выпо?11?якыей роль л ктрода,>EBH+cQBBR 1К.}?ЕМ}ма Р ТО ГО II C TO I H HK B ПОДСОЕДК НЕ я а к цкляяд?2ичecкoму электроду, минусоРаь} (ЧЕММа 8 1}}Р?}Т О ИСТОЧНИКа IIOCTOHH ного яапряжеякя подсоедкнена к вхо}1(2120 ГО 13 Ох О Уь" Х РС ЙСТ В а, П}ЛЮ?0 Ва Я 55 Кле?1Ъьа вТОрОХ Q ИСТОЧНИКа ПОЦСОеДИНеяа к Одной диффузионной области и ВЫВОДУ ИЯДИКаТОРа ь ВТОРОЙ ВЫВОД ИН дякатора подсоединен к первому выходу г?орсгового устройства, а второй 60 ВЫХОД IIQOX ÎÂOÃO УСТРОйСТВа К ВТОРаЯ Диффузионная область подсоедкнена к. схеме измерения (2j . Недостахкамк устройства являются iьЕ22ЫСОКаЯ ТОЧНОСТЬ При ИСПЫТанИИ И сложность подготовительных операций. Невысокая точность при испытании Обусловлена тем, что площадь поверхности ч)?вствительяого элемента (полупроводниковой пластины со слоем изоляционного материала), примыкающаяк образцу полимера, мала (1 — 2 мм ) по сравнению с. поверхяостью этого образца. В случае, если в образце полимера в месте установки чувствительного элемента находятся яе сквозные локальные дефекты, то возможен преждевременный пробой слоя изоляционного материала, например, по при чине неправильно подобранной величины выходного напряжения первого источника постоянного напряжения (напряжение завышено} . Подбор величины выходного напряжения первого источника затруднителен и требует много времени, поскольку после пробоя изоляционного слоя чувствительный элемент выходит из строя. Известно устройство для определения кинетики проницаемости химически агрессивных веществ через полимеры, соцержащее диэлектрический кожух, камеру с кспытуемьхм образцом, электроды, расположенные по обеим сторонам испытуемого образца, систему подвода агрессивной среды к, схему измерения, причем один кз электродов выполнен в виде тонкого слоя химически нестойкого метал- ла .(3), Недостатками устройства являются низкая точность при испытании, сложность подготовительных операций я узкий класс испытуемых агрессивных. сред. Низкая точность при испытании Обусловлена тем, что при изучении кияетикк проницаемости электролитов фронт воды в полимере движется впереди электролита. Поэтому при проникновении воды через образец полимера не произойдет разрушения измерихелъного электрода„ выполненного в виде тонкого слоя металла. Прк испытании каждой агрессивной среды не обходимо подбирать металл для выполнения этого электрода. Кроме того, д??я некоторых сред (например, вода) невозможно подобрать металл, который был бы химически нестоек (т.е, разрушался бы сразу же после проникновения воцы}, Наиболее близким по техйической сущности к предлагаемому является устройство для фиксации момента проникновения жидкой среды через матери ал, содержащее два электрода, один- из кото?рых выполнен перфорированным, диэлектрическую прокладку, размещенную между электродами, и подсоединенный к ним регистрирующий прибор, Диэлектрическая прокладка выполнена гигр?2скопической, Принцип действия 1052941 устройства основан на регистрации изменения величины сопротивления между электродами при просачиванииводи через образец и нижний электрод (4) . Недостаткам устройства является низкая чувствительность, вследствие того, чта проникающая жидкость сарбируется гигроскапичной .:, прокладкой, проходя при этом расстояние рав. ное толщине перфорированного электро 10 да, на что требуется определенное время. Часть жидкости, смачивающая стенки качалов перфорированного электрода, при этом теряется. Таким. образом, датчик срабатывает с неко- 15 торым запаздыванием. Цель изобретения - повышение чувствительности определения и быстродействия. Поставленная цель. достигается те л, (та в устройстве для фиксации момента проникновения жидкой среды через материал, содержащем два электрода, один из которых выполнен перфарирананныл, диэлектрическую прокладку, размещенную между электродами, и подсоединенный к электродам регистрирующий прибор, между образцом и перфорированным электродам установлена дополнительная диэлектрическая прокладка, выполненная .из гигроскопического материала, а в качестве регистрирующего приба»ра использован измеритель емкости, При поглощении жидкости Гигроскапичнай прокладкой происходит З5 изменение ее электропровадиости, ЧТО ВЕДЕТ К фаКТИЧЕСКОМУ УВЕЛИЧЕИИЮ площади перфорированного электрода, . что, в свою очередь приведет к увеличению емкости между верхним и 4О нижним электродами. На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства," на фиг. 2 — BHiioiiHeHH в -pxBex o iiHJIh.l рического электрода в виде метал- 45 ЛИЧЕСКОй СЕТКИ» Устройство состоит иэ цизлектричес. кого кожуха 1, в1лутрк котарага размещены цилиндрические электроды 2 . и 3 р с злек тричес1<и»ми Вывада1 цл 4 у ooF" диненными с измерителем 5 емкости, Влек трап 3 выпОлнен перфОрирОБаннь л, например, в виде металлической сетки . Между цилиндри <=скими электродами 2 и 3 устанОвлена изОлЯциОнная шайба 6, На поверхности верхнего ци- 55 линдрического электрода 3 расположена прокладка 7 из тонкого гигроскопичнага диэлектрического материала, поверх которой установлен образец 8 полимера. Над образцом 8 полимера распала- @) жена камера 9, причем между образцам 8 полимера и камерой 9 установлена прокладка 10 из химически стойкой резины. Внутри камеры 9 находится агрессивная среда 11, которую подводят к образцу 8 полимера через атверс тие в к мере 9, закрываемое заглушкой 12. Поверх диэлектрического кожуха 1 расположена крышка 13, закрепленная винталли 14. Между камерой 9 и крышкой 13 установлена резиновая прокладка 15. В качестве прокладки 7 из тонкого гигроскопического материала может быть использована, например, фильтровальная бумага или любой другой гидрофильный материал капиллярнапаристай структуры, устройство работает следующим образам. При отсутствии агрессивной среды 11 в камере 9 электрическая емкость между цилиндрическими электро- . дами 2 и 3 постоянна и равняется ве» личине Ср, После того, как химически аГрессиВную сгеДУ 11 ПОДВОДЯТ в ка1леру 9z электрическаЯ емкость между цилиндрическими электродами 2 и 3 остается постоянной, р-вной Ср, до тех пор,. пока среда 1) Не проникает сквозь Образсц 8 полимера. Как талька некоторое кал1лчества среды впитае" ся Г1лграскапичнай llpoKëçö кай 7 происходит увеличение электрической емкости между цилиндрическими электРОДами 2 и 3 с величины Ср Да C, причем С р с С1. Это увеличе ние фиксируется измерителем 5 емкости, »Ве1!ичение электрической емкас ти ме1;ду злектродам11 2 и 3 Обусловлено фактическим увеличением плаи1аДИ В<»ГХНЕГО DHRHНДРИЧЕЕ(ОГО ЗЛРК 1 РОда вследствие прапитки прокладки 7 агрессивной средой (растворам электроправоднай жидкости}, которая проникает через образец 8. Максимальная чувствительность достигается при размерах ячеек металлической сетки, из которой выполнен верхний цилиH pè÷eñêèé электрод 3, 2к2 мм c . при шириl":<» металли.1::-с1<ай прямау Галь най Основы . .. мм, При ув<-:личении размеров ячеек сетки электрода 3 чувствительность устройства падает в результате того. чта, проникая через образец 8, сг.еда B ряде слу") чаев прап1лтывае1 прокладку 7 в месТак» Пад КОТОРЫМИ НсйъОДИТС Я ЯЧ<»йка сетi(H „при этОИ увеличение eNKOCTH между электродами 2 и 3 не происходит, Ь случае уменьшения размеров ячейки Верхнего цилиндрического электрода 3 электрическое псле между электродам<: 2 и 3 приближается к равномерному и не П1етерпевает изменений прн проникновении среды через образец 8. Предла".àåèoå у òðîéñòâî не требует проведения подготовительных операций, связанных r» подборам условий проведения испытаний (напряжения источника питания, материала измерительного электрода и т.д.). После проведения испы тани<л детали и р<»длаГаемаГО устрой" ства протираются, обцуваются азотом, закладывается новая г.рокладка 7 иэ .фильтровальной бумаги, и устройство вновь готово к проведению испытаний других агрессивных сред. В устройстве могут испытываться различные агрессивные среды, кроме жидкостей, обла5 девичих ярко выраженными дизлектричес кими с вой ст вами . Точность при испытании при использовании предлагаемого устройства повьчяается, поскольку, с одной сторонй10 исключена возможность преждевременной фиксации момента проникновения химически агрессивных сред через полимеры (например, вследствие преждевременного пробоя), с другой стороны, исключена возможность задержки фиксации момента проникновения, обусловленная длительностью процесса проникновения жидкой среды в гигроскопическую прокладку в прототипе. 1052941 Составитель О.Алексеева Редактор С.Юско Техред Т;Иаточка Корректор Г.Решетник Заказ 8859/39 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенин и открытий 113035 Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4
