Токосъемное устройство Советский патент 1981 года по МПК H01R39/30 

(54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электрохимическому приспособлению и предназначено для. электрохимических.исследований, в которых используется вращающийся электрод, например дисковый электрод, дисковый электрод с кольцом и т.д. Наиболее близким техническим решением является токосъемное устройство, содержащее механический контакт, выполненный, например, в виде неподвижных щеток и коллектора, закрепленного на вращающемся валу с рабочим электродом на конце и емкостной элемент, шунтирующий механически токосъемник, содержащий вращающийся электрод, выполненный в виде полого цилиндра, жестко закрепленного на вращакнцемся вашу, неподвижный электрод и инертный электролит 1. Недостатком токосъемного устройства, содержащего емкостной элемент указанной конструкции, -является недостаточная надежность его и ограниченный диапазон скоростей вращения электрода, вызванные наличием турбулентности в слое электрода при больших скоростях вращения электрода Это обуславливает необходимость введения-в конструкцию высоконадеж:ioro узла герметизации, предотвращающего разбрызгивание электролита. Ограничение диапазона скоростей вращения электрода сужает круг задач, решаемых, электрохимическими методами. Цель изобретения - стабилизация гидродинамического режима электролита в межэлектродном слое, расширение диапазона скоростей вращения и, как следствие, расширение возможностей электрохимических методов исследования, а .также повышение надежности токосъемного устройства и улучшение его эксплуатационных характеристик. Указанная цель достигается тем, что оно снабжено центрирующим элементом установленным на вгшу, на котором укреплен неподвижный и вращающийся электрод, неподвижный электрод -выполнен в виде двух цилиндров, концентрично расположенных между собой и с рабочими поверхностями вращающегося электрода, причем указанные цилиндры образуют замкнутую полость, в которой распо.пожен указанный инертный электролит, а концентрично расположенные рабочие поверхности подвижного и неподвижного электродов образуют капиллярные полости. Центрирующий элемент выполнен в виде радиального подшипника.

На чертеже изображен один из вариантов конструкции токосъемного устройства.

Устройство содержит механический контакт, состоящий из коллектора 1, запрессованного через Изоляционную .втулку 2 на валу 3 Вращающегося внутри электролизера 4 рабочего электрода 5, контакта б, например, электрощетки, и шунтирующий его емкостной элемент - жидкостную электролитическую систему, содержащую вращающийся электрод 7 с развитой цилиндрической рабочей поверхностью, электрически соединенный с коллектором 1 и закрепленный на внутреннем кольце 8 радиального шарикоподшипника, неподвижных электродов 9 и 10 также с развитой рабочей поверхностью, электрически соединенных со щетками 6. Неподвижный электрод 10, закрепленный на внешнем кольце 11 радиального шарикоподшипника через кольцевую изоляционную прокладку 12, представляет собой кольцеобразный сосуд с внешней цилиндрической стенкой 13г в который введена цилиндрическая стенка вращающегося электрода 7, не доходящая до дна. Электрод 9 имее ту же форму, но размещен вверх дном в электроде 10, так что его внутренняя цилиндрическая стенка 14 огибает снаружи, также не доходя до дна, цилиндрическую стенку вращающегося электрода 7, а внешняя стенка соединена или выполнена всплощь, с внешней стенкой 13 электрода 10. Расстояния между внутренней стенкой 15 электрода 10, цилиндрической стекой электрода 7 и внутренней стенкой 14 электрода 9 таковы, что образующиеся кольцеобразные в сечении полости 16 обладают капиллярными свойствами. Наличие радиального шарикоподшипника позволяет конструктивно выделить емкостной элемент в отдельный легкосъемный узел, который через изоляционную прокладку 1/ крепится на валу 3. в качестве прокладки 17 может быть использован удлиненная конструкция втулки 2. В сосуд 10 залит инертный электролит.

Работа устройства происходит следующим образом.

В устройстве использовано известное явление в электрохимии образование на границе раздела элекрод-электролит двойного электрического слоя, по многим свойствам уподобляемого плоскому конденсатору. Одной из обкладок его служит поверхность электрода, другой - плоскость которую условно можно провести через центры ионов раствора, нахъдящихся на расстоянии максимального

сближения с поверхностью электрода. В момент, когда разорвалась цепь между коллектором 1 и контактом 6, будет происходить заряд емкости двойного электрического слоя, образованный рабочей поверхностью вращающегося кольцевого электрода 7, рабочими поверхностями неподвижных и кольцевых электродов 9 и 10 и ионами раствора инертного электролита, наfj ходящегося в межэлектродном пространстве, в момент закорачивания коллектора 1 и контакта 6 емкость двойного электрического слоя будет разряжаться через, его малое сопротивление. В обоих случаях падение напряжения на

5 переходном сопротивлении контактов будет близко к нулю.

Образование в межэлектродном пространстве за счет выполнения в ука занном виде рабочих поверхностей

0 электродов кольцеобразных цилиндрических полостей 16, обладающих капиллярными свойствами, обуславливает то, что во всем диапазоне скоростей вращения перемешиванию подвержен только очень тонкий (узкий)

слой инертного электролита, разделяющий в капиллярных зазорах две приэлектродные зоны электролита, которые за счет межмолекулярных сил

и сцепления удерживаются на поверхности электродов 7, 9, 10 и не подвержены перемешиванию. Это стабилизирует гидродинамический режим и устраняет разбрызгивание электролита. При

эксплуатации устройства для восполнения потерь электролита вследствие испарения предусмотрена постоянная подпитка межэлектродного капиллярного пространства электролитом через соединительные каналы из емкости

0 сосуда.

Расположение вращающегося и неподвижного электродов на подвижной и неподвижной частях подшипника делает конструкцию автономной, легко съемной, при этом гарантируется

центровка цилиндрических электродов с высокой точностью.

Таким образом, выполнение неподвижного электрода емкостного элемента

0 в виде двух цилиндрических поверхностей, концентричных с рабочими поверхностями вращающегося цилиндрического электрода и образующих с последним кольцеобразные в сечении полости, обладающие капиллярными свойствами, сообщающиеся с сосудом с инертным электролитом, укрепление неподвижного и вращающегося электродов на центрирующем элементе и выполнение центрирующего элемента

0 в виде шарикоподшипника позволяет повысить надежность токосъемного устройства, расширить диапазон скоростей вращения рабочего электрода и, следовательно, расширить возможности электрохимических методов