Сорбционный влагообменный датчик влажности почво-грунтов и способ его изготовления Советский патент 1982 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к почвенной влагометрии н может быть использовано в качестве элемента систем регулирования водного режима сельскохозяйственных объектов.

Известны сорбционные влагообменные датчики, применяемые для дистанционного измерения влажности почвогрунтов, содержащие пористый сорбент с заключенными в нем электродами. В качестве пористого сорбента применяются гипс, цемент, синтетическая ткань, стекловолокно, кварцевый песок, почва, керамика, пористое стекло tl.

Однако гипс разрушается в воде, что изменяет микрогеометрию к тем самым характеристику датчика, у цемента длительный период стабилизации структуры сорбента и, следовательно, его пористости. Стекловолокно н синтетическая ткань имеют несовершенный контакт между слоями их и электродами: исключается строгое воспроизведение структуры пористого пространства от датчика к датчику при его изготовлении вследствие рыхлости ткани. Кварцевый песок не дает удовлетворительного контакта с электродами, что можно сказать и о почве

в качестве сорбента- при низкой ее влажности, керамика и пористое стекло .требуют высоких температур обжига или спекания, что создает трудности при выборе материала электродов и включения их в сорбент.

Известен сорбционный влагообменный датчик влажности почво-грунтов, содержащий сорбент, который состоит

10 из пористого стекла с заключенными в нем кольцевыми концентрическими никель-молибденовыми электрода:МИ t2.

Недостатком известного датчика является употребление в качестве материала для пористого сорбента частиц стекла, что требует сложной технологии его изготовления, применения специального импортного оборудова20ния и использования для изготовления электродов тугоплавких малоокисляемых металлов (например, никельмолибденовой проволоки).

Цель изобретения - упрощение и

25 удешевление технологии изготовления соРбционного влагообменного датчика влажности почво-грунтов.

Указанная цель достигается применением в качестве материала для

30 изготовления пористого сорбента

датчика порошкообразного поливинилхлорида (ПВХ).

Причем пористый сЬрбент датчика получают путем спекания порошкообразного поливинилхлорида. При постоянной температуре 155-230°С в течение 40-7 мин соответственно при давлении 10-15 г/см .

На чертеже изображен предлагаемый сорбционный влагообменный датчик почво-грунтов.

Датчик представляет собой блок из пористого сорбента 1 с заключенными в нем электродами 2,снабженными выводами 3 в полихлорвиниловой изоляции.

Пористый сорбент выполнен из частиц ПВХ путем спекания их по указанному режиму.

Пример, Сорбент выполнен из порсяикообразного ПВХ эмульсионной полимеризации ПВХ-Е-62. ГОСТ 14039-68 в размером частиц 0,010,055 мм путем спекания при постоянном давлении 13 г/см и постоянной температуре 160±5°С в течение 40 мин или при в течение мин соответственно.

Во всем диапазоне указанных температур обеспечиваются заданные своства сорбента (пористость и механическая прочность). Коаксиальные электроды выполнены из нержавеющей стальной сетки Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 1,4 мм1,4 мм«0,55 мм.

Выводы электродов, проходящие через сорбент, изолированы клеем для ПВХ (например ВИНИКС ТУ-6-15-687).

Сорбент на основе ПВХ имеет актиную пористость, равную 35,3%.

Предлагаемый датчик позволяет измерить предполивлую влажность теплиного грунта с точностью до 2%.

О влажности почво-грунтов судят по изменению электрических параметров датчика (электропроводности, электросопротивлению, емкости).

Употребление порошкообразного ПВХ вместо стекла для изготовления пористого сорбента датчика влажност позволяет упростить технологический режим изготовления сорбента за счет использования готового порошкообразного материала с широким набором фракций (0,001-0,22 мм). Возможность спекания частиц ПВХ при значительно более низком температурном режиме позволяет проводить этот п4)оцесс в обычном сушильн.ом шкафу.

на 250С в тонкостенных (до 1 мм) прессформах из доступного материа- . ла (дюраль).

Существенно сокращается -время изготовления благодаря уменьшению

времени выхода на режим.

Невысокая температура (160-230 с) спекания позволяет применять более дешевый материал для электродов (например нержавеющая сталь).

Незначительное давление подпрессовки .(до 15 г/см), осуществляемое только плавающим пуансоном, позволяет избежать применения специального прессового оборудования.

Возможность применения клея на основе ПВХ просто решается вопрос об электроизоляции выводов электродов, проходящих через сорбент. Высокая устойчивость к действию

сильных и слабых кислот и щелочей,

раствором солей, окислению и старению микрофлоре, воде отличает ПВХ от стекла, не все сорта которого обладают этим свойством.

Формула изобретения

1.Сорбционный влагообменный датчик почво-грунтов, состоящий из влагочувствительного элемента, содержащего сорбент с заключенными в нем электродами, отличающийс я тем, что, с целью упрощения технологии и улучшения эксплуата5 цйонных свойств датчика, пористый сорбент выполнен из порошкообразного поливинилхлорида.

2.Способ изготовления сорбционного влагообменного датчика, о т 0 личающийся тем, что пористый сорбент датчика получают путем спекания порошкообразного поливинилхлорида при постоянной температуре 155-230 с в течение 40-7 мин соответственно и при постоянном давлении 10-15 г/см.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 1. Орехова М.Г. Кондуктометрические и емкостные сорбционные датчики влажности почвы. - Сб.трудов по агрономической физике, вып. 34. ГидрОметеоиздат, Л., 1973, с. 139-144,

5 2. Струкачев В.И. Исследование сорбционных датчиков почвы. Автореферат кандидатской диссертации, Саратов, 1967 (прототип).