Рабочая жидкость электролитического резистивного преобразователя датчика угла наклона

 

РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РЕЗИСТИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДАТЧЖА УГЛА НАКЛОНА, включающая этиловьм спирт, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения долговременной стабильности чувствительности датчика угла наклона путем повышения временной стабильности удельного электрического сопротивления рабочей жидкости, она дополнительно содержит толуол при следующем соотношении компонентов, об.%: Этиловый спирт28-32 Толуол68-72

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) 4(5(3 G 01 С 9/18 с с,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ

8

2 б

Ф

1

B 28 23 % 8$ е

НЕСЯ4Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3637225/24-10 (22) 19.08.83 (46) 23.04.85. Бюл. № 15 (72) В.Ф.Астрединов, Б.Б.Кузьменко и В.Л.Лужина (53) 528.541(088.8) (56) 1. Патент Франции ¹ 1173494, кл. G 01 С, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР № 654956, кл. С 01 С 9/18, 17.08.77 (прототип). (54)(57) РАБОЧАЯ ИЩКОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РЕЗИСТИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДАТЧИКА УГЛА НАКЛОНА, включающая этиловый спирт, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения долговременной стабильности чувствительности датчика угла наклона путем повышения временной стабильности удельного электрического сопротивления рабочей жидкости, она дополнительно содержит толуол при следующем соотношении компонентов, об ° Ж:

Этиловый спирт 28-32

Толу ол 68-72

f153818

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано в устройствах для определения углов наклона объектов.

Известна рабочая жидкость датчи- 5 ка угла наклона, включающая спирты . алифатического ряда, причем в качестве токопроводящих солей используют преимущественно галогены щелочных металлов, значительно реже нитраты f1) .

Основным недостатком жидкостей, приготовленных на основе спиртов, является их взаимодействие с конструкционными материалами из неблагородных металлов, в результате чего изменяется {уменьшается) значение удельного электрического сопротивления жидкости.

Наиболее близкой к предлагаемой, 20 по технической сущности и достигаемому результату является рабочая жидкость электролитического резистивного преобразователя датчика угла наклона, состоящая из растгора иода 25 алюминия в этиловом спирте j2j .

Эта жидкость удовлетворяет требованиям в части температур кипения и плавления, вязкости, не требует сложного технологического оборудо- gg вання при работе с ней, но имеет ряд недостатков, к которым относится склонность к электролитическому разложению и взаимодействию с конструкционными материалами из небла,городных металлов, т.е. нестабиль ность удельного электрического сопротивления во времени при взаимодействии с укаэанными материалами.

Целью изобретения является обес- 40 печение долговременной стабильности чувствительности датчика угла наклона путем повышения временной стабильности удельного электрического сопротивления рабочей жидкости. 45

Поставленная цель достигается тем, что рабочая жидкость электролитического резистивного преобразователя датчика угла наклона, включающая этиловый спирт, содержит дойолнительно толуол при следующем соотношении компонентов, об.7.:

Этиловый спирт 28-32

Толуол 68-72

Таким образом, используется ком- 55 позиция растворителей, одним из которых является активный растворитеJIb для растворения токопроводящей соли на ионы, а другим — инертный растворитель, не способный растворять токоподводящую соль на ионы, но действием своих полярных молекул компенсирующий (ослабляющий) силу активного растворителя.

Коррозионная стойкость жидкости во времени характеризуется отсутствием взаимодействия с конструкционными материалами и контролируется по неизменимости во времени сопротивления жидкости.

Известно, что для получения тех или иных физических свойств жидкости, например, требуемой вязкости или диэлектрической проницаемости, применяют композиционную жидкость, состоящую из нескольких компонентов.

В данном случае решается вопрос о коррозионной стойкости жидкости, обладающей электропроводностью, и подобрана композиционная жидкость, состоящая из активного растворителя, в частности этилового спирта, и пассивного растворителя — толуола. Активный растворитель, расщепляющий соли на ионы, является активным и по отношению к конструкционным материалам, взаимодействует с последними и отщепляет от них ионы, что и характеризует коррозионный процесс, который контролируется по изменению сопротивления такой жидкости во времени.

Важным условием долговечности датчика является обеспечение такого режима его работы, при котором сводился бы к минимуму электролиз.

Таким условием является обеспечение сопротивления жидкости датчика на уровне 8,5-12,5 кОм при питании датчика напряжением 4 В переменного тока. Желаемое значение сопротивления жидкости датчика получается при низкой концентрации токопроводящей соли в активном растворителе, на- . пример, 0,000)-0,0004N, а следовательно, сила активного растворителя неполностью уравновешивается ионной силой токопроводящей соли. В этом случае активный растворитель взаимодействует с конструкционными материа" лами из неблагородных металлов, что вызывает изменение (уменьшение) соп-. ротивления жидкости датчика по причине увеличения носителей электричества в жидкости. Чтобы ослабить силу активного растворителя, добав3 f151 ляется инертный растворитель в определенном процентном отношении между активным и инертным растворителями, обеспечивающем незначительное изменение сопротивления жидкости датчика при абсолютном его значении в пределах 8, 5- 1 2, 5 к Ом.

На фиг. 1-3 представлены графические зависимости сопротивления жидкости датчика от времени испытаний (времени взаимодействия жидкости с конструкционными материалами, из которых изготовлены детали, образующие внутреннюю полость датчика, заполняемую рабочей жидкостью).

Испытаны макеты датчиков, запол— ненные жидкостью с различным процентным соотношением активного и инертного растворителей при одном и том же значении концентрации токопровожящей соли (фиг, 1).

Из графиков фиг. 1 отчетливо видна зависимостью сопротивления жидкости от процентного соотношения активного и пассивного растворителей и стабильность его от времени испытаний, характеризующего время взаимодействия жидкости с конструкционными материалами.

Например, при соотношении эгилового спирта 28% и толуола 72% сопротивление жидкости датчика изменяется в первые 4 месяца (неустановившийся режим) от 17 до 12,5 кОм, а в последующие 20 месяцев — от 12, 5 до 11 кОм, при соотношении этилового спирта 32% и толуола 68% сопротивление жидкости датчика изменяется в первые 4 месяца от f5 да 10 кОм, а в последующие 20 месяцев - от 10 до 8,5 кОм; при соотношении этило40 вого спирта 30% и толуола 70Х сопро-тивление жидкости датчика в первые

4 месяца изменяется от 16,5 до

11,5 кОм, а в последующие 20 месяцев — от 11,5 до 10,5 кОм при соотношении этилового спирта 27Х и толуола 73% сопротивление жидкости датчика увеличивается свыше 16 кОм и через 4 месяца достигает 20 кОм; при соотношении этилового спирта 35Х и толуола 65% сопротивление жидкости в течение первых 4 месяцев уменьшается от 14 до 6 кОм, а в течение последующих 20 месяцев — от 6 до ,4,7 кОм.

S5

Таким образом, к омпозиционная жидкость при соотношении активного

818 4. и инертного растворителей в следующих пределах, об.%:

Этиловый спирт 28-32

Толуол 68-72 обеспечивает требуемое сопротивление жидкости датчика в пределах 8,5f2,5 кОм (нестабильность сопротивления во времени л 20%), при этом концентрация токопроводящей соли

SnC1> составляет 0,0001-0,0004 N.

Меньшее процентное соотношение между активньи и инертным растворителями, например, этанола 27% и толуола 73% приводит к недопустимо

У высокому значению сопротивления датчика по причине ассоциации ионов.

Большее про цен тн ое с о отн оше ние между активным и инертным растворителями, например, этанола 35% и толуола 65% обуславливает низкое значение внутреннего сопротивления датчика по причине избытка силы активного растворителя.

Проведены сравнительные испытания жидкости, являющейся раствором йодистого аммония в этиловом спирте и предлагаемой жидкости, являющейся композицией растворителей этанола и толуола с примесью токопроводящей соли SnC1

Испытания первой жидкости проводились при нормальной температуре окружающей среды. Как видно из графита (фиг. 2) сопротивление датчика непрерывно изменялось (уменьшалось) и составляло в начале испытаний

8,5 кОм, через 4 месяца — 1,3 кОм, через 12 месяцев достигло значения менее 0,5 кОм, т.е. сопротивление достигло значения недопустимо низкого для исключения электролиза в датчике.

Испытания жидкости проводились в режиме ускоренных испь|таний при

+70 С. Сопротивление датчика {фиг. 3), составляло в начале испытаний

22,7 кОм, через 4 месяца - 12 кОм, а начиная с 4 месяцев и до 25 месяцев, изменилось не более I кОм, т.е. относительное изменение составило

8%, при этом абсолютное значение сопротивления датчика находилось в требуемых пределах (8,5-12,5 кОм).

Если учесть ускоренный фактор испытаний при повышенной температуре, то длительность 20 месяцев при +70 С соответствует 200 месяцам при нормальной температуре. Указанное изме1151818

3 кение сопротивления датчика (SX) практически не влияет на изменение чувствительности датчика. В результате сопоставления композиции активного и пассивного растворителей получена электропроводящая жидкость, практически не взаимодействующая с конструкционными материа лами и имеющая требуемые .физические 16 свойства, что подтверждено экспериментально.

Рабочая жидкость электролитического резистивного преобразователя датчика отвесной линии химически стойкая к конструкциониым материалам, нри этом нестабильность сопротивления жидкости менее 20Х в течение

200 месяцев, т.е, по времени в 20 раз превышающая показатели известного устройства.

Нестабильности сопротивления 20Х соответствует нестабильность чувствительности датчика отвесной линии

8Х. Экспериментальной проверкой установлено сохранение чувствительности датчика в указанных пределах в течение IO лет.

Использование жидкости для заполнения внутренней полости датчика обеспечивает увеличение времени стабильности чувствительности датчика примерно в 20 раз по .сравнению с базовым объектом, снижение стоимости за счет отказа от применения благородных металлов, значительное уменьшение количества калибровок чувствительности датчика в период эксплуатации и, следовательно, повышение долговечности и надежности датчика, а также изделия, в котором он применяется.

1151818

7 73 1Ю 6 6 17 18 19 Й 21 Р2 Ц2Ч 8$ .иес юли

Составитель В.Лыков

Техред С.Легеза Корректор Н. Король

Редактор Т. Кугрышева

Филиал ППП "Патен г", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 2308/30 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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