Преобразователь механических воздействий

 

Союз Советсинк

Соцнвпнстнчесннк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свнд-ву(51)NL. Кл. (22)Заявлено 18,11.81 (21) 3355716/18-10

Н 01 G 9/22 с присоединением заявки М (23) Гесудэрстмвжый квмлтвт

СССР вв делам кзевретелкк и епрытнй

Приоритет

Опубликовано 23. 02,83. Бюллетень М 7 (53) УЛК 621. 35 (088. 8) Дата опубликования описания 2f,,ф2;Щ

И. Г. Щигорев . " . . - - к ;.:, у

1

1 1 g

Р

Научно-производственное объединение"Квант" (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к ртутным преобразователям постоянного давления.

Известен ртутный преобразователь постоянного давления, содержащий открытую с обеих сторон (или закрытую с одного конца) U-образную трубку, один конец которой соединен с системой измеряемого давления, час-,о тично заполненную ртутью, над которой имеется воздух при атмосферном давлении (1 1.

Работа преобразователя основана на преобразовании разности давлений,. 1 действующих на поверхности ртути, в разность высот ртутных столбиков в

U-образной трубке, которая читывается визуально с. помощью шкалы с делениями. 20

Недостатком этого технического решения является отсутствие воэможности электрического считывания информации, невысокая точность, зави2 симость показаний прибора от его положения в пространстве, наличие открытой поверхности ртути, загрязняю" щей атмосферу или систему с измеря- . емым давлением.

Известен ртутный электрохимический преобразователь переменного давления, содержащий цилиндрический корпус, ограниченный с торцовых сторон мембранами, внутренняя полость которого разделена на два отсека, сообщающихся между собой через металлическую трубку, один из которых заполнен ртутью, а во втором имеется электроосмотическая ячейка и элек" тролит, разделенные третьей мембраной. Металлическая трубка частично заполнена ртутью (со стороны ртутно" . го отсекау и частично электролитом(2).

Работа преобразователя основана на преобразовании гидродинамического потока электролита, вызванного действием на мембраны разности давления, в электрический сигнал.

999120

Недостатком известного технического решения явпяется неспособность преобразователя измерять постоянное давление и сложность устройства, которое в основном предназначено для обе- 5 спечения умножения двух выходных сигналов электрического тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является преобразователь, содержащий цилиндрический корпус, ограниченный с торцовой стороны мембраной и заполненный электролитом, разделенным ртутью и газовым об " емом (3).

Недостатком известного технического решения является невысокая точность и воспроизводимость электрических характеристик, обусловленная сильной зависимостью емкости (или строения) двойного электрического слоя от примесей поверхностно-активных веществ, от которых трудно освободить рабочие растворы, и дополнительной погрешностью, связанной с преобразованием сигнала: малые рабочие токи, которые являются токами заряжения двойного электрического слоя; сложность схемы и самого частотного (резонансного) принципа считывания; неспособность преобразователя интегрировать входной сигнал по времени и обеспечивать визуальное и электрическое считывание интегрального значения.

Цель изобретения — повышение стабильности характеристик преобразователя и расширение его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается

40 тем, что в преобразователе механических воздействий, содержащем цилиндрический корпус, ограниченный с торцовой стороны упругой мембраной и заполненный электролитом, разделенным ртутью,и газовым обьемом, корпус преобразователя разделен на четыре отсека, два из которых заполнены ртутью и отделены друг от друга электроизолирующей перегород . кой, имеющей сквозные капиллярные каналы, заполненные электролитом ртути, остальные отсеки заполнены электролитом ртути, отделены от ртути электроизолирующими перегородками и соединены между собой двумя каналами, один из которых заполнен электролитом ртути, а другой имеет щелевидную форму, пересекает капиллярные каналы и снабжен перегородкой, жестко связанной с мембраной и имеющей отверстие.

l(poMe того, отсеки, заполненные ртутью, сообщаются между собой пос.редством капилляра, заполненного ртут.ью и имеющего на концах расширения, между которыми расположен столбик газа.

На фиг. 1-3 схематично изображен предлагаемый преобразователь; фиг.2. получена из фиг.1 путем поворота преобразователя вокруг продольной оси корпуса АВ по часовой стрелке на 45 фиг. 3 получена из фиг.2 путем поворота преобразователя вокруг оси А и В, перпендикулярной к продольной оси корпуса по часовой стрелке на 45

Преобразователь содержит корпус 1. разделенный на четыре отсека, два из которых 2 и 3 заполнены ртутью с токовыводами 4 и отделены друг от друга электроизолирующей перегородкой 5, имеющей сквозные капиллярные каналы 6, непроницаемые для ртути (на иг. 1-3 обозначены одним каналом), соелиняющие ртутные отсеки и заполненнче электролитом 1н Hg (С1О, )

+2н Ч1С10, и два отсека 7 и 8, один из которых 7 отделен от внешней среды упругой мембраной 9, заполнены электролитом ртути, отделены от ртути электроизолирующими перегородками 10 и 11 и соединены между .собой двумя каналами 12 и 13, один йз которых 12 заполнен электролитом ртути, а вто, ой имеет щелевидную форму (фиг.3), пересекает капиллярные каналы 6 и имеет перегородку 14, жестко связанную с мембраной 9 и имеющую отверстие 15 для открывания капиллярных каналов, причем внешне ртутные отсеки сообщаются между собой через капилляр 16, запол-. ненный ртутью и имеющий по концам расширения 17 и 18, между которыми находится столбик газа 19.

Для работы преобразователь устанавливают мембраной вверх и на токовыводы 4 накладывают постоянное напряжение 0,3 В, так что один из отсеков, например 2 является катодом, а отсек 3 - анодом. При отсутствии давления на мембрану капиллярные каналы

6 перекрыты перегородкой 14 и ток в цепи преобразовател:1 (. >оновый ToK), 999120 обусловленный проводимост ью пленки электролита, смачивающей стенки перегородки и щелевидного канала, составляет 2-3 мкЛ. При воздействии давления на мембрану 9 перегородка 14 5 (при прогибе мембраны вовнутрь) переместится г.э щелевидному каналу и приоткроет капиллярные каналы 6, соединяющие ртутные отсеки (электроды), при этом в цепи преобразователя возрастает электрический ток за счет возрастания скорости растворения рту. ти на аноде и осаждения ее на катоде.

С ростом давления на мембрану увеличивается количество открытых капиллярных каналов, а следовательно, .и рабочий ток преобразователя. Канал

12 служит дпя выравнивания давлений в отсеках.

Таким образом, осуществляется пре- >О образование давления, действующего на мембрану, в электрический ток, который пропорционален давлению во всем диапазоне измеряемых давлений.

В результате электрохимического переноса ртути из анодного отсека в катодный давление рути в катодном отI секе увеличивается, а в анодном— уменьшается. Так как капнллярные каналы 6. непроницаемы для ртути, то под действием разности давлений ртуть перемещается из катодного отсека в анодный по капилляру 16 с расширениями, передвигая газовый столбик в сторону анодного отсека пропорциональ-5 но количеству прошедшего электричества. Так как ток преобразователя пропорционален работе, выполненной мембраной, следовательно значение перемешения столбика газа по капилляру пропорционально работе, выполненной мембраной или системой, от которой это давление воспринимается. Газовый столбик кроме выполнения функции индикатора отсчета необходим также для .45 разрыва электрической цепи по капилляру и может быть заменен на любую жидкость, не пропускающую электрический ток.

В

Расширения 17 и 18 в капиллярной трубке выполнены с целью исключения попадания газа в анодный отсек. При попадании газа в расширение он в момент соприкосновения ртутных поверх55 ностей (столбиков) самопроизвольно возвращается ("переокакивает") в уз-, кую часть капилляра, а ртуть дискретными порциями переходит из катодного отсека в анодный. Импульс тока в момент замыкания электрической цепи при соприкосновении ртутных поверхностей служит сигналом об окончании процесса интегрирования (no числу импульсов) количества прошедшего электричества. Для перемещения индикатора отсчета в противоположном направлении ! следует изменить полярность на токо" выводах прибора, при этом ток в цепи преобразователя не изменится.

Таким образом, предобразователь дополнительно выполняет функцию интегратора тока.

Предлагаемый преобразователь имеет стабильные и воспроизводимые электрические характеристики, так как в условиях постоянно обновляющейся поверхности ртутных электродов в процессе электролиза и перемещения поверхностных слоев ртути эффект блокировки поверхности ртути небольшими количествами примесей поверхностно-активных веществ исключается. Стабильность электрических характеристик обеспечивается высокими токами обмена разряда-ионизации ртути.

Таким образом, построение ртутного преобразователя йостоянного давления на основе обратимой ртутно-капиллярной электрохнмической системы, в которой зависимость тока электролиза ртути от давления осуществляется с помощью подвижной экранирующей перегородки, жестко связанной с упругой мембраной, на которую воздействует избыточное давление, позволяет расширить функциональные возможности прибора, повысить рабочие токи, точность и воспроизводимость электрических характеристик.

Формула изобретения

1. Преобразователь механических воздействий, содержащий цилиндрический. корпус, ограниченный с торцовой стороны упругой мембраной и заполненный электролитом, разделенным ртутью и газовым объемом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности его характерйстик, корпус преобразователя разделен на четыре отсека, два из которых заполнены ртутью и отделены друг от друга электролизолирующей перегородкой, имеющей сквозные капиллярные каналы, заполненные электролитом

999120 ртути, остальные отсеки заполнены электролитом ртути, отделены от ртути электроизолирующими перегородками и соединены между собой двумя каналами, один из которых заполнен электролитом ртути, а другой имеет щелевидную форму, пересекает капиллярные каналы и снабжен перегородкой, жест"

-ко связанной с мембраной и имеющей отверстие.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ,и и с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, отсеки, заполненные ртутью, сообщаются между собой посредством капилляра, заполненного ртутью и имеющего на концах расширения, между которыми расположен столбик газа.

s .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Воскресенский П. И. Техника лабораторных работ. И., "Химия", о 1973, с. 322.

2. Патент США и 3296466, кл. 310-2 опублик, 1967. . 3. Трейер В. В. Электрохимические . приборы И., "Советское. радио", 1978, Is с.. 46 (прототип).

Составитель И. Полунина

Редактор Л. Козориз Техред К,Иыцьо . Корректор И. Иулла

Заказ 1167/75 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

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