Ртутный интегратор

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ ()898525

7 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.05.80 (21) 2926274/18-10 (51)М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

Н 01 G 9/22

Гооударотееиный комитет

CCCQ ио делам изобретений и открмтнй (23) Приоритет—

Опубликовано 15 01 82. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 15.01.82 (53) УДК 621.319..45 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Г. Щнгорев и А. А. Кузьмин (71) Заявитель

Научно-производственное объединение "Квант" (54) РТУТНЫЙ ИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к приборостроению, в частности к ртутным капиллярным электрохимическим преобразователям, которые используются при построении электрохимических интеграторов, счетчиков машинного времени, счетчиков ампер-часов, реле времени и др.

Известен ртутный интегратор, в котором с целью повышения ударной и вибрационной устойчивости между столбиками ртути помещена пористая перегородка, пропитанная рабочим электролитом и непроникаемая для рту!

О ти (1).

Недостатком устройства является высокое внутреннее сопротивление преобразователя (20 — 30 кОм), обусловленное наличием меж!

5 ду электродами пористой перегородки, блокирующей поверхности ртутных электродов, Наиболее близким к предлагаемому является ртутный интегратор, содержащий герметичную заполненную вязкой жидкостью» прозрачную ампулу, в которую помещен капиллярный кулометр, состоящий из стеклянного капилляра, заполненного двумя столбиками ртути, разделенными перегородкой, и двух токоотводов, укрепленных на концах капилляра и выведенных наружу через стенки ампулы.

Ампула с жидкостью и спиралевидные токовыводы повышают устойчивость кулометра к ударным и вибрационным воздействиям.

Принцип работы преобразователя основан на анодном растворении и катодном осаждении ртути при пропускании постоянного тока н перемещении электролита по капилляру в сторону анода пропорционально количеству пропущенного электричества (2) .

Недостатками известного интегратора являются высокое внутреннее сопротивление (1 — 3 кОм), низкие рабочие токи (4 — 8 мкА) иэ-эа наличия малой площади рабочей поверхности электродов (0,1 мм ), что не позволяет использовать преобразователь на малые временные интервалы (до 3 — 5 ч). Минимальное время интегрирования устройства составляет

500 ч. Из-эа наличия электролита между столбиками ртути и свободных объемов на концах капилляра, играющих роль демпфера прн температурных колебаниях длин столбиков ртути, преобразователь имеет недостаточно вы898525

55 сокую устойчивость к ударным и температурным воздействиям, привод щим к дроблению столбиков ртути и растеканию электролита.

Наличие у интегратора малой площади рабочей поверхности электродов и малого объема электролита является причиной нестабильности электрических характеристик преобразователя, так как следы примесей в этих условиях ока-, зывают сильное влияние на конвективные процессы в капилляре, на скорость и механизм переноса ртути.

Цель изобретения — повышение рабочих токов, расширение диапазона измерений вреI менных интервалов в сторону нижнего предела, повышение стабильности электрических ха. рактеристик и стойкости преобразователя к ударным и температурным воздействиям.

Указанная цель достигается тем, что на концах капилляра выполнены и заполнены ртутью расширения из пористого стекла, проницаемого только для жидкости, а ампула, в которую помещен микрокулометр, заполнена рабочим электролитом, содержащим ионы ртути, причем поверхность токоотводов, контактирующая с электролитом, покрыта электроизолирующей пленкой.

На чертеже представлено предлагаемое устройство. Ртутный интегратор содержит стеклянный капилляр, цилиндрическая часть

1 которого вьпголнена из сплошного стекла, а расширения на концах 2 и 3 выполнены из пористого стекла с диаметром пор 100мкм.

Капилляр заполнен двумя столбиками ртути

4 и 5, разделенными электроизолирующей перегородкой б, способной к перемещению по капилляру. Перегородка выполнена из сплошного ферритового стержня и служит для разрыва электрической цепи по капилляру и обеспечения визуального или электрического считывания информации. Капилляр помещен в герметичную (из прозрачной пластмассы) ампулу 7, заполненную рабочим электролитом ртути 8, и закреплен в ней двумя спиралевидными токоотводами 9 и 10 (из титановой проволоки диаметром 0,3 мм), которые введены в ртуть и загерметизированы, по концам капилляра и в стенках ампулы. Спиралевидная часть. токоотводов, находящаяся в контакте с электролитом, покрыта химически стойкой сплошной изолирующей пленкой окиси титана (оксидирование титановых токовыводов).

Электрическая цепь по капилляру разорвана ферритовым разделителем 6 (в отсутствии электролита), поэтому при пропускании постоянного тока через токовыводь1 9 и 10 процессы растворения и осаждения ртути протекают на поверхности ртути, находящейся

" в расширениях и контактирующей с электро

l0

4 литом через пористые стенки расширений. Пе. ренос ионов ртути осуществляется через объем электролита, находящийся в ампуле.

При элеткрохимическом переносе ртути из одного расширения в другое анодный столбик ртути укорачивается, а катодный удлиняется, в результате чего разделительный элемент 6, служащий индикатором отсчета, перемещается по капилляру в сторону анода, пропорционально количеству пропущенного электричества. Величина перемещения. может считываться как визуально, так и электрически, например, с помощью катушки индуктивности, Ампула 7 заполнена литиевым электролитом ртути состава 6 н Lil + 1н. Hgl, который имеет достаточно высокую вязкость и совместно со спиралевидными токовыводами надежно защищает измерительный капилляр от ударных нагрузок.

Возможность замены в предлагаемой конструкции электролита в капилляре на твердый разделительный элемент повышает устойчивость прибора к механическим и вибрационным нагрузкам. Кроме того, устойчивость прибора к ударным воздействиям дополнительно повышается за счет расширений в капилляре, которые повышают силу вязкого трения при продольном перемещении капилляра в вязкой жидкости. В устройстве исключается необходимость в свободных демпфирующих объемах на концах капилляра, что также повышает устойчивость. Демпфирующее действие при термическом расширении столбиков ртути осуществляют поры в стенках расширений, куда может заходить избыток ртути при нагревании преобразователя, В устройстве рабочая поверхность ртутных электродов в расширениях (100 мм при диаметре расширения 6 мм) не менее, чем в 100 раз превышает рабочую поверхность электродов (менисков) в известном устройстве (0,14 мм при диаметре капилляра 0,3 мм), что позволяет уменьшить внутреннее сопротивление от 1 кОм до 10 Ом, повысить рабочие токи от 10 мкА до 10 мА и уменьшить нижний предел временных интервалов (минимальное время прохождения разделительным элементом всей длины измерительной шкалы) от 500 до 5 ч, Микрокулометр в известном устройстве является базовым элементом, на основе которого создаются (серийно выпускаемые) счетчики времени, счетчики ампер-часов, реле времени и др, Поэтому предполагаемое изобретение по сравнению с базовым объектом позволяет уменьшить внутреннее сопротивление прибора, повысить рабочие токи, расширить диапазон измерений временных интервалов в

Составитель Н. Федотов

Редактор А. Лолинич Техред Л. Пекарь Корректор М. Демчнк

Заказ 11960/70 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 8985 сторону нижнего предела, повысить воспроиз- водимость электрических характеристик и ус. тойчивость преобразователя к ударным н температурным воздействиям.

Высокие эксплуатационные характеристики преобразователя позволяют расширить области его использования, например, в качестве времязадаюшего устройства (с дополнительно впаянными сигнальными электродами) илн интегратора С непрерывным электрическим счи- о тыванием в объектах, испытываюших высокие ускорения (до 1000 g) и высокие перепады температур (— 30) — (+120) С.

Низкое сопротивление преобразователя позволяет достаточно просто строить электрическую схему преобразователя.

Формула изобретения

Ртутный интегратор, содержащий герметичную заполненную вязкой жидкостью прозрач25 а ную ампулу с размещенным в ней кулометром, состояшим из стеклянного капилляра, заполненного двумя столбиками ртути, разделенными перегородкой, и двух токоотводов, укрепленных на концах капилляра и выведенных наружу через стенки ампулы, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью расши. рения рабочего диапазона кулометра и повышения стабильности его электрических характеристик, на концах капилляра выполнены и заполнены ртутью расширения из пористого мЬтериала, проницаемого только для жидкости, причем поверхность токоотводов, контактирующая с жидкостью, покрыта электроизолирующей пленкой, а в качестве жидкости взят рабочий электролит, содержащий ионы ртути.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3662262, кл. 324 — 94, опублик. 72, 2, Патент Великобритании Р 1481156, кл. G 1 U(Q), опублик. 1977 (прототип).