Водородный электролитический интегратор Советский патент 1985 года по МПК H01G9/22 

J 5 П

сд

о

О5 О5 СО 8 121110

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерительной технике, и может быть использовано в различных областях народного хозяйства в качестве измерителя количества электричества.

Известен водородный электролитический интегратор, в котором реализован способ регулировки внутренней ЭДС, снижение ее до величины близкой к нулю, путем выравнивания содержания примесей в приэлектродных пространствах, за счет переноса водорода из одного приэлектродного объема в другой. Эту операцию проводят пропусканием электрического тока,-совпадающего по направлению с током, вызываемым собственной ЭДС интегратора 1.

Однако из-за несовершенства конструкции за счет неконтролируемого переброса водорода из одного объема в другой в процессе эксплуатации величина ЭДС снова изменяется, что ухудшает метрологические характеристики интегратора.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является водородный интегратор, содержащий герметичный корпус с установленными в нем двумя электродами, между которыми расположена пористая перегородка, заполненная электролитом. Вокруг каждого электрода размещены водородные камеры, соединенные между собой капиллярным каналом, внутри которого расположен столбик электролита 2.

Однако данный интегратор также не обеспечивает достаточной точности измерения за счет наличия внутренней ЭДС и ее нестабильяости при эксплуатации.

Целью изобретения является повышение точности измерения и надежности в эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в водородный э.лекгролитический интегратор, содержащий герметичный корпус, с установленны.ми в нем двумя рабочими электродами, разделенными электролитом, над которыми расположены заполненные водюродом камеры, соединенные капиллярным каналом, в котором размещен столбик электро.тита, введена заполненная водородом дополнительная камера, содержащая электрод-анод и второй капиллярный канал с размещенным в нем столбиком электролита, при этом электрод-анод гальванически связан с рабочими электродами, а дополнительная камера соединена с камерой рабочего электрода через второй капиллярный канал.

На чертеже представлена схема водородного электролитического интегратора.

Интегратор содержит пористую перегородку 1, на поверхности которой расположены рабочие электроды 2 и 3. Электроды соприкасаются с электролитом, пропитывающим пористую перегородку, и с водородо.м, заполняющим водородные камеры 4 и 5.

Капиллярный канал, соединяющий -родные камеры, имеет расщирения на концах в виде конусов 6 и 7 и содержит столбик электролита 8, являющийся указателем. 5 Считывание показаний осуществляется по шкале 9. Для сбора неуправляемых примесей, попадающих в интегратор при его изготовлени-и, установлена дополнительная камера 10, в которой расположен электроданод 11, гальванически связанный с электролитом рабочих электродов, либо через электролит, покрывающий внутренние стенки интегратора за счет смачиваемости материала корпуса, либо через электролит, заполняющий канал 12. Водородный объем

5 13 дополнительной камеры 10 через второй капиллярный канал 14 соединен с водородной камерой 4 рабочего электрода 2. В канале 14 содержится столбик -),-;ектролита. разделяющий водородные камеры электрода анода и рабочего электрода. Внутренний диаметр второго капиллярного канала 14 не превышает внутренний диамрчр капиллярного канала, соединяющего водородные пространства рабочих электродов. Все УЗЛЫ интегратора выполнены из стекла и заполнены электролитом и водородом, а электроны изготовлены из платины.

Водородный электролитический ингегратор работает следующим образом.

При протекании тока через рабочие электроды 2 и 3 на катоде выделяется, а на аноде поглощается водород. В результате давление в катодном приэлектродно.м объеме, например в водородной камере 5, возрастает, а в анодном - уменьшается и столбик электролита 8 перемещается на длину, пропорциональную количеству электричества, прошедшего через интегратор. Наличие неуправляемых примесей в объеме интегратора приводит к нарушению пропорциональности пере.мещения столбика 8, т.е. к увеличению погрещности интегратора в процессе эксплуатации. Поэтому после изготовления пропускают ток между электродоманодом 11 и электродом 3, поляризуемый катодно. Выделяемый на электроде 3 водоролт., проходя через весь объем интегратора,

5 «промывает водородные камеры 4 и 5. Прорываясь через устье второго капиллярного канала 14 и столбик электролита водород, вместе с захваченными примесями газов, поступает в водородную камеру 13, замещая во.аород, поглощенный на электроде0 аноде 11. Таким образом в водородной камере 13 аккумулируются примеси, попадаемые во внутренний объем интегратора при его изготовлении. Примеси, собранные в водородной камере 13 не могут обратно про5 никнуть в камеры 4 и 5, так как капиллярный канал 14 закрыт столбиком электролита. До начала прохождения тока через электроды 2 и 3 во всех приэлектродных камерах 4, 5 и 13 давления водорода одинаковы (Р).

При протекании тока давление в камере 4 понижается, а в 5 - повышается (или наоборот - при изменении направления протекания тока) на величину Л Р. Следовательно, движение столбика электролита 8 вызывается разностью давлений водорода, равной 2ЛР

Поскольку при этом давление в камере 13 не изменяется, между камерами 4 и 13 возникает разность ДР. Это может привести к сдвигу столбика электролита в капилляре 14 в сторону устья, но газ не сможет прорваться из камеры 13 в камеру 4.

Для прорыва было бы необходимо вытеснить столбик в устье капилляра 14, превратить столбик электролита в тонкостенную пленку жидкости, поверхность которой в десятки или сотни раз превышает поверхность столбика этой жидкости, и прорвать пленку.

Очевидно, что в таком случае надо преодолевать противодействие сил поверхностного натяжения, которое значительно больше усилий, обеспечиваюш,их перемеш,ение столбика 8 (2д), в то время как на столбик в капилляре 14 действует сила р. Можно допустить, что через длительное время из-за диффузии через столбик электролита некоторое количество примесей газов все же проникнет в рабочие камеры. Для предупреждения отрицательного эффекта потребителю нужно будет профилактически, -например, раз в три года, пропускать через электроды 3 и 11 ток 1 мА в течение

ч.

Использование водородных электролитических интеграторов по данному изобретению позволит упростить очистку водорода для заполнения интеграторов, так как снизит требование к его качеству. Главное же, благодаря устранению собственной ЭДС

расширится область применения, снизится порог чувствительности самоход и погрешность, а также исключается возможность появления ЭДС в процессе эксплуатации, что повысит надежность интегратора.

Экономический эффект от внедрения

изобретения возникает у потребителя благодаря возможности получения дополнительной информации в метеослужбе в связи с расширением области интегрируемых величин, в сторону малых токов.

ВОДОРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАТОР, содержащий герметичный корпус с установленными в нем двумя рабочими электродами, разделенными электролитом, над которыми расположены заполненные водородом камеры, соединенные капиллярным каналом, в котором размещен столбик электролита, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения и надежности в эксплуатации, в него введена заполненная водородом дополнительная камера, содержащая электрод-анод и второй капиллярный канал с размещенным в нем столбиком электролита, при этом электрод-анод гальванически связан с рабочими электродами, а дополнительная камера соединена с камерой рабочего электрода через второй капиллярный канал.