Ртутный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H01G9/22 

1

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

Известен ртутный преобразователь, содержащий стеклянный капилляр, заполненный двумя столбиками ртути, разде- ленными электролитом, по концам капилляра введены в ртуть и загерметизированы токовыводы Г 1 1.

Работа преобразователя основана на анодном растворении и катодном осаж- ,5 дении ртути и связанном с этим перемещением капли электролита в сторону анода пропорционально времени протекания постоянного тока. Количество циклов работы преобразователя при мно-20 гократном его использовании (реверсировании) регистрируется оператором путем записи количества выполненных сметчиком циклов работы (полного прохождения индикатором отсчета всей длины измерительной шкалы).

Недостатком этого преобразователя является неспособность его самостоятельно регистрировать количество циклов работы.

Известен ртутный преобразователь, содержащий на концах расширения, что обеспечивает получение электрического сигнала по окончании процесса измерения времени. Счетчик работает в цик.ическом режиме. Количество циклов работы регистрируется с помощью специальных устройств, используичцих электрический сигнал счетчика в конце цикла 2.

Недостатком известного технического решения является неспособность счетчика самостоятельно регистрировать количество выполненных циклов работы, необходимость использования для этих целей крупногабаритных и энергоемких дополнительных устройств. 39 Известен ртутный преобразователь, содержащий ампулу из прозрачного стек ла, заполненную электролитом, внутри которой помещен ртутный кулометр, по концам которого имеется отверстия, проницаемые для электролита и непроницаемые для ртути. Индикатором отсче та служит твердое тело, помещенное между столбиками ртути (ферромагнит) позволяющее осуществлять как визуальное, так и индуктивное считывание. Ко личество циклов работы преобразователя регистрируется с помощью специаль ного устройства, содержащего катушку индуктивности 3}. Недостатком известного технического решения является ложность уст;ойства, регистрирующего количество выполненных циклов работы счетчика. Наиболее близким по те)чической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ртутный преобразователь , содержащийразмещенные в капиллярном корпусе и разделенные электролитом ртутные электроды с контактными вводами у торцов капилляра, трубку и узел соединения трубки с капилляром. Трубка выполнена из эластичного материала, заполненного ртутью и пережата роликами, которые соединены с механическим приводом. Возвращение индикатора отсчета (капли электролита) в исходное положение после окончания процесса инт-егрирования осу ществляется. с помощью механического привода, который с помощью роликов передавливает ртуть в эластичной труб ке. Количество циклов работы счетчика регистрируется оператором pt. Недостатком известного технического решения является неспособность пре образователя самостоятельно регистрировать количество выполненных циклов работы без использования специальных устройств. Цель изобретения - расширение пределов измерения. Указанная цель достигается тем, что трубка заполнена двумя столбиками электролита, разделенными газом. При этомузел соединения трубки с капилляром выполнен в виде пористой перегородки, либо в виде узкой щели между токовыводом и стенкой капилляра, либо в месте соединения с ка пилляром трубка выполнена с сужающимися концами. 94 На фиг. 1 представлен ртутный преобразователь с узлом соединения трубки с капилляром в виде узкой щели между токовыводом и стенкой капилляра; на фиг. 2 - преобразователь, в котором трубка в месте соединения с капилляром выполненё с сужающимися концами. Ртутный преобразователь содержит стеклянный капилляр 1, заполненный двумя столбиками 2 и 3 Ртути, разделенными электролитом k. Концы капилляра содержат токовыводы 5 и 6 и соединены между собой капиллярной, трубкой 7, заполненной двумя столбиками 8 и 9 электролита, разделенными столбиком 10 газа или иного вещества (ртути, силиконового масла). Входные отверстия 11 и 12 соединительной трубки проницаемы для электролита и непроницаемы для ртути, так как выполнены в виде узкой щели между токовыводами и стенками капилляра (фиг. 1), одного (фиг. 2) или нескольких капиллярных отверстий, выполненных в стенке капилляра, сетки, пористой перегородки. Шкала 13 используется для осуществления непрерывного считывания информации, а шкала 14 - для считывания количества выполненных циклов работы преобразователя. При пропускании постоянного тока через преобразователь, столбик 3 ртути укорачивается, а столбик 2 - удлиняется, в результате чего междуэлектродный промежуток Ц (капля электролита) перемещается вниз в сторону анода (токовывод 5). При достижении междуэлектродным промежутком 4 отверстия 12 столбик 2 ртути под действием силы тяжести отрывается от токовывода 6, выжимает электролит из междуэлектродного промежутка через отверстие 12 в трубку 7 и соединяется с токовыводом 5. Одновременно, за счет перетекания электролита в трубке 7, между токовыводом 6 и столбиком ртути образуется новый междуэлектродный промежуток , а газовый столбик 10 переместится вверх по трубке 7 на расстояние, которое можно определить с помощью выражения: ... где Л1 - расстояние, на которое переместится столбик газа в момент возвращения индикатора S9 отсчета преобразователя в исходное положение, см; d - диаметр капиллярной трубки ртутного кулометра 1, см; d - диаметр соединительной трубки 7, см; . длина междуэлектродного промежутка 4, см. Таким образом, после окончания каж дого цикла интегрирования (в момент перескока электролита в начало измери тельной шкалы) столбик газа перемещается на расстояние Л1, соответствующее.одному делению шкалы 14. Самостоятельная регистрация прибором числа выполненных циклов возможна только при работе его в вертикальном или наклонном положении. Критический угол наклона (, при котором прибор теряет способность регистрировать количество выполненных циклов, можно рассчитывать из условия равенства сил действующих на столбик ртути в момент отрыва его от амальгамированного токовывода, - силы веса ртутного столбика, находящегося в электролите 1CdK2. „ V. , Р ---;--1 (р-f)coSoLn силы поверхност ного натяжения, удерживающий столбик ртути после растворения ртути, закрывающей входное отверстие 12 соединительной трубки, I f--xa,a,cos.J.Kp--e; a :, где оС, о(|/р фактический и критический углы между продольной осью капилляра и направлением действия силы тяжести; d - диаметр капиллярной труб ки ртутного кулометра, см; d - диаметр амальгаммирован ного токовывода, см; р о - плотность ртути и электролита соответственно, г/см; 0 - коэффициент поверхностного .натяжения амальгаммы (или ртути), дин/см; 1 - суммарная длина обоих столбиков ртути, см. При угле о{7о(;р преобразователь функционирует как обычный (одноциклический) - после полного растворения анодного столбика ртути ток в преобразователе прекращается и дальнейше9Лго перемещения индикатора отсчета не происходит. Работа преобразователя после прохождения индикатором отсчета числа циклов работы всей шкалы автоматически прекращается вследствие б1юкировки токовыводов веществом индикатора отсчета. Для возобновления работы пре- сЗбразователя необходимо перевернуть его в вертикальной плоскости на 180, изменить на обратную полярность подключения токовыводов к источнику питания и принять обратную градуировку на обеих шкалах. Таким образом, преобразователь может быть использован неограниченное число раз. Возможность регистрации счетчиком количества циклов работы позволяет увеличить предел измерения в-ремени прибора при той же точности. Таким образом, заполнение соединительной трубки, входные отверстия которой проницаемы для электролита и непроницаемы для ртути, двумя столбиками электро.лита, разделенных сто.лбиком газа, выполняющим роль индикатора отсчета koличecтвa циклов работы преобразователя, позволяет счетчику самостоятельно регистрировать количество циклов без внешних дополнительных устройств. Предложение расширяет область использования преобразователя сокращает эксплуатационные расходы, исключает необходимость использования специальных устройств для считывания количества циклов работы счетчика. Формула изобретения 1.Ртутный преобразователь, содержащий размещенные в капиллярном корпусе и разделенные электролитом ртутные электроды с контактными вводами у торцов капилляра, трубку и узел соединения трубки с капилляром, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов измерений, трубка заполнена двумя столбиками электролита, разделенными газом. 2.Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что узел соединения трубки с кап илляром выполнен в виде пористой перегорЬдки. 3.Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что узел соединения трубки с капилляром выполнен