1
Изобретение относится к технике измерения содержания кислорода в газовых и жидких средах, а именно к электрохимическим датчикам. Оно может быть использовано в горной, химической и металлургической промышленности.
Известны электрохимические датчики, катодный узел которых выполнен в виде стенки из благородного металла и полимерной мембраны, обращенной к анализируемой среде flj.
Этот датчик имеет существенные недостатки.
Так, сетчатый катод, прижатый к мембране со стороны электролита, со временем становится менее чувствительным вследствие непостоянного натяжения hoлимерной мембраны. Такой катод недостаточно эффективно улавливает кислород из-за диффузии части его через ячейки сетки в глубь электролита.
Выходной сигнал датчика зависит от скорости движения анализируемой среды вследствие изменения при этом толщины
диффузионного слоя, прилегающего к полимерной мембране со стороны среды.
Датчик имеет большую постоянную времени и невысокую точность вследствие различной удаленности участков сетки, толщина которой равна двум диаметрам проволоки, из которой она сплетена, от мембраны, т.е. вследствие- различной толщины диффузионного катодного слоя в электролите.
Большая погрешность в результатах
измерения объясняется некоторой зависимостью предельного тока восстановления кислорода от потенциала сетчатого катода в датчиках гальванического типа,
т.е. наклоном площадки предельного тока на кривой ток-потенциал.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является гальва.нический датчик, содержащий проволочный катод, полимерную мембрану и жесткую перфорированную, втулку 2j.
Катодный узел вмонтирован в торец
герметичного цилиндрического корпуса из органического сгекла. Второй торец
выполнен из цинка, являющегося одновременно крышкой и отриыагельным элекродом-анодом, Просгранство между катодным узлом и цинковым анодом ааполнено элекгродом - О, IK, раствором КОН Положение агулки, прижимающей сетчатый катод к мембране, меняется с помощью винта. Для этой цели в центре цинкового анода имеется отверстие с резьбой.
Этот датчик шахтного анализатора кислорода имеет большую относительную погрешность при измерении содержания кислорода-2,5% (абсолютная погрешность равна to,5%). Цель изобретения - повышение точности и стабильности работы датчика, умень шение его инерцгонности.. Указанная цель достигается тем, что датчик снабжен мягкой газопроницаемой подложкой, расположенной между жесткой перфорированной втулкой и полимерно мембраной. Перфорированная втулка выполнена в виде циливадра, а катод - в виде проволочной катушки, намотанной проволокой виток к витку с натяжением. Замена сетки,однослойной катушкой, намотанной виток к витку, позволяет уве личить рабочую поверхность катода при тех же размерах видимой поверхности за счет ликвидации просветов сетки, т.е. увеличить выходной сигнал датчика. Однослойная катушка, кроме того, имеет меньшую толщину, чем плетеная сетка-из проволоки того же диаметра. Это обеспечивает более равномерный доступ к любым участкам катода дифф ндируюшему кислороду и более равномерное распределение потенциала меяоду участками катода, что уменьшает зависимость предельного, тока восстановления .кислоро да от потенциала катода. Наличие мягкого слоя - тканевой . прокладки - между жестким перфорированным цилиндром и полимерной пленкой, на которую наматывают однослойную катодную катушку, также способствует более равномерному доступу к участкам катода диффундирующему через пленку кислороду вследствие прилегания витков катушки к полимерной пленке. При этом также уменьшается постоянная времени датчика вследствие уменьшения толшины диффузионного слоя между катодом и полимерной пленкой.
Наличие полого перфорированного цилиндра, полость которого обращена к анализируемой среде, и мягкого слоя тканевой прокладки - на нем. способствуют стабилизации диффузионного слоя в анализируемой среде и снижают зависимость выходного сигнала от скорости движения анализируемой среды.
На чертеже показан предложенный электрический датчик.
Катодный узел, герметично вмонтированный в корпус 1 из оргстекла, выполнен в виде цилиндра 2. Боковая поверхность цилиндра покрыта сплошным слоем капроновой ткани 3, герметически сваренной по образующей полиэтиленовой пленкой 4, на которую намотана виток к витку однослойная катушка 5 из платиновой проволоки. Внутри корпуса имеется цинковый кольцевой анод 6, прилегающий к внутренней станке цилиндрического корпуса датчика. Пространство между анодом и катодным узлом заполнено электролитом (0,lNaAc с добавкой NaOH до рНвЭ). Через корпус герметично введена анодная и катодная клеммы 7, к которым; подсоединяют индикаторный прибор - амперметр (милли-, микроамперме тр). Выходной сигнал предложенного датчика усилился в 3 раза, а абсолютная погрешность составила 0,2%, максимальное время установления выходного сигнала не более 2 мин. Показания датчика не зависят от скорости движения анализируемой среды - как азотно-кислородной газовой смеси, так и воды с растворенным в ней кислородом. Формула изобретения 1.Электрохимический датчик, содержащий проволочный катод, полимерную мембрану и жесткую перфорированную втулку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерений и уменьшения инерционности, он снабжен мягкой газопроницаемой подложкой, расположенной между жесткой перфорированной втулкой и полимерной мембраной, перфорированная втулка выполнена в виде цилиндра, а катод выполнен в виде проволочной катушки. 2.Датчик по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что катушка намотана проволокой виток к витку.
3. Датчик по пп. 1, 2, о т л и ч а ющ и и с я тем, чго проволочная катушка намотана с натяжением.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Эпекгрохпмня, т. 5 вып. 1, с, 1303, 1969.
2. Горный журнал 1971, № 3, с, 65.
S . «
