Устройство для определения силового барьера на границе металл-раствор при электрохимических реакциях Советский патент 1987 года по МПК G01N27/28 

Изобретение относится к технике исследования процессов, протекающих на границе раздела металл-раствор, при изучении кинетики различных электрохимических процессов и может быть использовано в химической,авиационной, кораблестроительной и других отраслях промьшленности.

Целью изобретения является повы- шение точности и экспрессности определения силового барьера на границе металл - раствор при электрохимических реакциях путем исключения мертвых ходов и люфтов при перемещении подвижной проволоки и выравнивании потенциалов проволоки.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит электрохими- ческую ячейку 1, закрепленную на основании установки 2. В кювете электрохимической ячейки в растворе электролита находятся подвижная проволока 3 и неподвижная проволока 4, которые являются исследуемыми электродами (ИЭ). Подвижная проволока 3 черзз металлическую рамочку 5 жестко скреплена с подвижной рамкой 6 магнитоэлектрической системы. Рамка 6 расположена в поле постоянного магнита 7 на немагнитных растяжках 8 и 9, служащих токопроводами возбуждения магнитоэлектрической системы.Вся мaгнитoэлeктp гчecкaя система крепит- ся посредством кронштейнов 10 и 11 к основанию установки.

На неподвижной проволоке закрепле тензодатчик 12, выход которого соединен с вторым формирователем 13 им- пульса срабатывания, который в свою очередь соединен с вторым входом триггера 14, а первый вход этого триггера подключен к первому формирователю 15 импульса срабатьгеания, ко- торый срабатывает при соприкосновении контактов 16 и 17, один из которых жестко скреплен с кронштейном 10 а другой - с подвижной рамкой 6. Возбуждающее напряжение на обмотку магнитоэлектрической системы подается с генератора 18 линейно изменяющегося напряжения, начало развертки которого регулируется работой триггера 14, который также управляет рабо- той частотомера-хронометра 19. Потенциалы на все электроды электрохими ческой ячейки подаются с потенциоста та 20.

Устройс1во работает следующим образом.

В кювету электрохимической ячейки 1 заливается раствор электролита. Точка соприкосновения подвижной проволоки 3 и неподвижной проволоки находится в данном растворе. Проволоки 3 и 4 в исходном состоянии не соприкасаются. На проволоке 3 и 4 с потенциостата 20 подается электрический потенциал. В момент времени tj с генератора 18 на обмотку рамки 6 магнитоэлектрической системы подается линейно изменяющееся напряжение Ток, лротекающий по обмотке рамки 6, создает электромагнитное поле, которое, взаимодействуя с полем постоянного магнита 7, поворачивает рамку на определенный угол, соответствующий величине тока. При этом подвижная проволока 3, жестко закрепленная на рамке 5, начинает приближаться к неподвижной проволоке 4.

В момент касания t тензодатчик 12 выдает электрический импульс на второй формирователь 13 импульса срабатывания, который выдает сигнал на триггер 14 и частотомер-хронометр 19 и останавливает их работу. После этого рамка 6 магнитоэлектрической системы за счет упругого воздействия растяжек 8 и 9 возвращается в исходное положение и замыкает контакты 16 и 17 ,в результате чего происходит : срабатывание первого формирователя 15 импульса срабатывания, который переводит триггер 14 в рабочее положение, т.е. при этом разрешается работа генератора 16 и начинается счет времени на хронометре-частотомере 19. Рамка 6 магнитоэлектрической системы снова начинает поворачиваться на растяжках 8 и 9 в поле постоянного магнита 7, приближая подвижную проволоку 3 к неподвижной 4.

В зависимости от величины электрического потенциала на подвижной и неподвижной проволоках 3 и 4 в растворе электролита вокруг этих проволок возникает силовой барьер, обусловленный электростатическими силами отталкивания, возникающими при перекрытии ионных атмосфер. Закручивание подвижной проволоки 3 представляет собой внешнюю силу по отношению к возникшим силам отталкивания между подвижной 3 и неподвижной 4 проволокам. Чем больше скловой

барьер между проволоками, больше лолжно быть внешнее усилие со стороны подвижной проволоки 4 и тем больше значение величины тока должно протекать по обмотке рамки 6 магнитоэлектрической системы, тем большее время зафиксируется хронометром-частотомером 19 до того момента, когда линейновозрастающее напряжение с генератора 18 достигнет такого значения, при котором внешняя сила вращения подвижной проволоки 3 преодолевает силовой барьер. При этом происходит касание проволок 3 и 4 и электрический импульс с тензодатчика 12 снова посредством второго формирователя 13 и триггера 14 остановит работу генератора 18 и хронометра-частотомера 19, При этом хронометр 19 зафиксирует продолжительность времени работы генератора 18,

При одном значении электрического потенциала на проволоках 3 и 4 возникает силовой барьер между проволоками 3 и 4, для преодоления которого требуется внешнее усилие, со- ответствуюшее зна гению тока, протекающего через обмотку рамки 6 магнитоэлектрической системы, равного I , и преодоление силового барьера (т,е остановка счета времени хронометром 19) происходит в момент t, При этом время между началом подачи тока с генератора 18 на обмотк рамки 6 магнитоэлектрической системы соответствует длительности импульса.

При другом (большем) значении электрического потенциала на проволоках 3 и 4 получается другое (большее) значение силового барьера и требуется большее значение тока 1, протекающего через обмотку рамки 6, чтобы преодолеть этот силовой барьер Соответственно и время (t с) также имеет большую длительность.

Длительность импульса (с - t), фиксируемая хронометром-частотомером 19, несет информацию о величине силового барьера между подвижной и неподвижной исследуемыми проволоками 3 и 4. Если же на исследуемых проволоках имеется различный электрический потенциал, то вокруг одной проволоки возникает силовой барьер, соответствующий одному значению электрического потенциала, а вокруг другой проволоки - другой силовой барьер, соответствующий другому электрическому по

тенциалу. В результате этого возникает неопределенность результирующего силового барьера, который преодолевается внещним усилием, что снижает точность измерения.

Кроме того, практически мгновенный возврат подвижной исследуемой . проволоки, при прекршцении подачи сигнала с генератора, в исходное положение позволяет резко повысить экспрессность информации, так как возврат подвижной проволоки в исходное положение не требует значительного времени, вследствие отсутствия мертвых ходов и люфтов. Так, при скорости подвода подвижной проволоки к неподвижной 1 мм/ч и наличии мертвого хода в механической пере

даче 0,3 мм возврат в исходное состояние требует порядка 20 мин, а если учесть, что идет электрохимическая реакция в кювете электрохимической ячейки между раствором элект- ролита и исследуемыми подвижными и неподвижными проволоками, то выбор мертвого хода влияет не только на экспрессность информации, но и на точность измерений.

Формула изобретения

Устройство для определения силового барьера на границе металл-раствор при электрохимических реакциях, содержащее гладкие проволоки, одна из которых подвижная, и электрохимическую ячейку с вспомогательным электродом и электродом сравнения,

отличающее ся тем, что,

с целью повышения точности и экспрес- сности определения силового барьера путем устранения мертвых ходов и люфтов при перемещении и выравнивания потенциалов подвижной проволоки, оно снабжено магнитоэлектрической системой закручивания подвижной гладкой проволоки относительно неподвижной гладкой проволоки, расположенных

в растворе электролита и имеющих одинаковое значение электрического потенциала, причем подвижная рамка с обмоткой возбуждения магнитоэлектрической системы и контактом первого формирователя импульса срабатывания, соединенного с первым входом триггера управления работой генератора возбуждения, расположена в по- де лоо оянного магнита на двух сим-

метричных упругих растяжках, служащих токопроволами возбуждения магнитоэлектрической системы и соединенных с подвижной проволокой, кроме того, на неподвижной проволоке, у места защемления ее вне электрохимической ячейки, расположен тензодатчик момента касания подвижной и неподвижной проволок, при этом выход тензодатчика соедш1ен через второй формирователь импульса срабатывания с вторым входом триггера управления работой генератора возбуждения магнитоэлектрической системы.

Изобретение относится к технике исследования процессов, протекающих на границе раздела металл - раствор, при изучении кинетики различных электрохимических процессов, и может быть использовано в химической, авиационной, кораблестроительной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повьппение точности и экспрессности определения силового барьера за счет исключения мертвых ходов и люфтов при перемещении подвижной проволоки и выравнивание потенциалов проволоки. Устройство снабжено магнитоэлектрической системой закручивания пoдв гжнoй гладкой исследуемой проволоки относительно неподвижной гладкой исследуемой проволоки, расположенных в растворе электролита и имеющих одинаковое значение электрического потенциала, причем подвижная рамка с обмоткой возбуждения магнитоэлектрической системы и контактом первого формирователя импульса срабатывания, соединенного с первым входом триггера управления работой генератора возбуждения, расположена в поле постоянного магнита на двух симметричных упругих растяжках, служащих то- копроводами возбуждения магнитоэлектрической системы и соединенных с подвижной исследуемой проволокой, кроме того, на неподвижной исследуемой проволоке у места защемления ее вне электрохимической ячейки расположен тензодатчик момента касания подвижной и неподвижной исследуемых проволок, при этом выход тензодатчи- ка подсоединен через второй формирователь импульсов срабатывания с вторым входом триггера управления работой генератора возбуждения магнитоэлектрической системы. 1 ил. (Л ел 4 00 со 00 ел

Редактор А.Шандор

Составитель Е.Анисимов

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 4817/Д5Тираж 776Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, л. Прпекшля, -t