Ртутный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H01G9/22 

(5) РТУТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к приборостроению, в частности к ртутным капилллрным преобразователям, которые являются основными элементами при построении различных устройств: счетчиков машинного времени, счетчиков ампер-часов, реле времени и-.др.

Известен ртутный преобразователь, состоящий из капилляра, -заполненного двумя столбиками ртути, разделенными электролитом. По концам капилляра в ртуть введены и загерметизированы токовыводы. Для компенсации температурного расширения ртути капилляр кулометра выполнен и прозрачного эластичного полимерного материала (полистирол, полиметилкрилат, эпоксидная смола) 1 .

Недостатками известного технического решения являются низкая герметичность прибора из-за наличия полимерного капилляра; загрязнение электрохимической системы примесями органических веществ, которые экстрагируются электролитом из полимераV не- . высокая .точность прибора, обусловлен-ная непостоянным Значением внутр чннего диаметра капилляра; недостаточная механическая прочность, из-за хрупкоеу ти полимерного материала при минусовых температурах.

Известен ртутный преобразователь, в котором демпфирующими элементами,

10 компенсирующими температурное расширение ртути, служат расширения на концах капилляра, выполненное из пористого стекла и обеспечиваюи(ие ярибору высокую стойкость к механическим

5 и температурным воздействиям ,2.

Недостатком данного преобразователя является сложность конструкции. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является РТУТ ный преобразователь, содержащий размещенные в капиллярном корпусе и разделенные электролитом ртутные электроды с контактными вводами у торцов 3983779 капилляра, обрзующими с его стенками свободную от ртути полость t 3 . Недостатком известного технического решения является неустойчивость прибора к механическим и температурным воздействиям, под влиянием которых электролит ртути из междуэлект-; родного промежутка проникает в зону токооывода и под действием капиллярных сил заполняет просвет между токо- ю ного выводом и стенкой капилляра, вытесняя оттуда воздух и занимая наиболее устойчивое положение. Вытесненный из просвета воздух может проникать в любую область системы: между столбиком ртути и токовыводом, в зазор электролита между ртутными электродами, между ртутью и стенками капилл ра, что приводит к повышению сопротивления кулометра или разрыву элект рической цепи и выходу прибора из строя. Указанные процессы протекают как самопрозвольно, так и при механических и температурных воздействия Целью изобретения является повыше ние устойчивости преобразователя к механическим и температурным воздействиям. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе свободная от . ртути полость заполнена электролитом и имеет отделенную от ртутного Электрода узкой частью расширенную часть, в которую помещен пузырек газа, причем объемы расширенной и узко части полости связаны с объемом ртути соотношениями р /р р, (т т шск/ о рехсш. 0/Ршс,х7Ро--Ггп«хДс ri(VTm4n) V3K7/ PlT- «x- min гдеVpacu,-.объем расширенной части, ммЗ VVSK объем узкой части полосiVp - изменение объема ртути при изменении температуры, мм; Г - максимально допустимое давление внутри преобразователя, атм; PQ - нормальное давление внутри преобразователя, атм{ VP - объем ртути в преобразова теле при нормальной температур е и давлении (Т, Р), m вы из THiJf нижний и верхний пределы интервала рабочих температур, К; р - коэффициент объёмного расширения ртути, 1/град. На фиг. 1- представлены примеры олнения преобразователя. Ртутный преобразователь состоит стеклянного капилляра 1, заполнендвумя столбиками ртути 2, разделенными электролитом 3. По концам капилляра введены в ртуть контактные вводы t, загерметизированные компаундом 5. Полость между контактным Вводом и стенкой капилляра имеет расши- : ренную 6 и узкую 7 части. Расширенная часть заполнена воздухом 8 и электролитом 9, а узкая часть - только электролитом. Расширенная и узкая части могут быть выполнены как изменением конструкции контактного ввода (фиг. 1 и 2), Tak и изменением внутранней полости капилляра, например сужением (фиг. З) или расширением (фиг. k) капилляра. Электролит, расположенный в узле контактного ввода самопроизвольно под действием капиллярных сил стре ится занять узкую 7 часть полости и удерживает демпфирую1ций газовый объем 8 в расширенной 6 части, отделяя его от электрохимической системы. Таким образом, в узле контактного ввода образуется газовая ловушка, которая предотвращает попадание газа в электрохииическую систему при механичес1 их и температурных воздействиях и выход прибора из строя. При повышении температуры ртуть расширяется и электролит, сжимая газ, частично заходит в расширение. При юнижении температуры ртуть сжимается и часть электролита перетекает из расширенной части полости в узкую; газовый объем увеличивается, оставаясь в расширении. Для того, чтобы не произошло передавливания газа в измерительную часть капилляра при колебаниях температуры преобразователя, необходимо выполнение следующих соотношений Vciu nin) (Я «к/ РО Г mcix- minb объемы соответственно расширенной и узкой частей полости между стенкой капилляра и кон тактным вводом, У(Т,„(и)- объем газа в преобразователе при нижнем преде ле рабочей температуры VP -г объемртути в преобранормальзователе при - ной температуре, Тып.Тя,«ч- соответственно нижний и верхний пределы интерва ла рабочих температур,К ft -. коэффициент объемного расширения ртути, 1/град, Для определения объема расширенно части полости капилляраУрвс ер(воначально найдем объём VQ, который должен занимать газ в капилляре при нбр мальной температуре Т и давлении Р при условии, что давление внутри капилляра Р при температуре будет превышать предельно допустимой в (т.е. Р v Ртах)личины Р, Согласно объединенному закону газ вого состояния РрУо Ртах у о - дУр(Тп,(«)3 ТГ - -.- . - ч . . .7 г -I о max где Vo-aVp(Tn,e,- объем, занимаемый газом при температуре (,который .мен ше VQ на величину приращения объема ртути: uVp(Vo,) Vp (%(,,-TO). (М Из выражения (3) получим . -(т т PmctX/ Го ) 0 р, Q X „.«. - по|Х/Ро ТГп слх/То При нижнем пределе рабочей темпёатуры Т объем газа в преобразовате г V(„,„) увеличивается по сравнению УО (за счет сжатия ртути) на велил р(Т„,, - Tmiftl и, следовательно, равен V(twin) о+лУр(Т„,«) Подставляя в выражение (7 ) соотношения (5) и (6) для объема расширенной части полости капилляра получим )-VP Т, pacui vTrnin („„./Po-T /T/ PtVT n) W Если принять, что m4n flt. то (8) упрощается rnat/РО расш Л рГ - «а№АО гре flVp V . (1),(9 ) . 6 Таким образом, выполнение в зазоре между контактными вводами и стенкой капилляра узкой и расширенной части, причем узкая часть расположена между расширенной и измерительнс частью капилляра и заполнена электролитом, а расширенная часть содержитгаз и жидкость, повышает устойчивость преобразователя к температуркам и механическим воздействиям. Предложенная конструкция узла контактного ввода устраняет отказы преобразователя, связанные с проникновением газа в рабочую часть преобразователя (повышение внутреннего сопротивления, исчезновение междуэлектродного промежутка, разрыв электрической . цепи). При этом повышается устойчивость прибора к механическим ода«ночным ударам и к циклическому воздействию температур. Изобретение расширяет область использования ртутных преобразователей в изделиях спецтехники, подвергающихся повышенным механическим и температурным воздействиям. Формула изобретения Ртутный преобразователь, содержащий размещенные в капиллярном корпусе и разделенные электролитом ртутные электроды с контактными вводами у торцов капилляра, образующими с его стенками свободную от ртути полость, отличающийся тем, что, с целью .повьниения устойчивости преобразователя к мехат1ческим и тейпературным воздействиям, свободная от ртути полость заполнена электролитом и имеет отделенную от ртутного электрода узкой ЧАСТЬЮ расширенную часть, в которую помещен пузырек газа( причем объема расширенной и узкой части полости связаны с объемом ртути соотношениями V.V иакс/о 7макс/о V(T«-T, PC Р макс мин/ гдеУ-д щИУ - объемы соответственно pviv- J3. расширенной и узкой полостей, см 0 ойк . VP °р 8 99

J S-S- ..-: 1 хУ//Х/ХХХ / /Х/УТгг

1

2 7 9837798 нормальное и максималь Источники информации, но допустимое; давлениепринятые во внимание при экспертизе внутри преобразователя, атм;1. Патент США N , нормальная температура,s кл. , опублик. 19б2. нижний и верхний преде- лы рабочих температур2. Авторское свидетельство СССР соответственно, К;по заявке Г 292627, объем ртути в преобра-кл. Н 01 G 9/22, 1980. зователе при ю . . коэффициент объемного3. Трейер В.В. Электрохимические расширения ртути, приборы, М., Советское радио, 1978. 1/град-с, 17 (прототип).