Преобразователь механических воздействий Советский патент 1983 года по МПК H01G9/22 

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

1

Изобретение относится к приборостроению, в частности к ртутным преобразователям постоянного давления.

Известен ртутный преобразователь постоянного давления, содержащий открытую с обеих сторон (или закрытую с одного конца) U-образную трубку, один конец которой соединён с системой измеряемого давления, час-, тично заполненную ртутью, над которой имеется воздух при атмосферном давлении l 3Работа преобразователя основана на преобразовании разности давлений, ,5 действующих на поверхности ртути, в разность высот ртутных столбиков в и-образной трубке, которая считывается визуально с помощью шкалы с делениями.20

Недостатком этого технического . решения является отсутствие возможности электрического считывания информации, невысокая томность, зави2симость показаний прибора от его положения а пространстве, наличие открытой поверхности ртути, загрязняющей атмосферу или систему с измеряемым давлением.

Известен ртутный электрохимический преобразователь переменного давления, содержащий цилиндрический , ограниченный с торцовых сторон мембранами, внутренняя полость которого разделена на два отсека, сообщающихся между собой через металлическую трубку, один из которых заполнен ртутью, а во втором имеется электроосмотическая ячейка и электролит, разделенные третьей мембраной. Металлическая трубка частично заполнена ртутью (со стороны ртутно-. го отсека и частично электролитом 2.

Работа преобразователя основана на преобразовании гидродинамического потока электролита, вызванного действием на мембраны разности давления, в электрический сигнал. 3 Недостатком известного техническо го решения является неспособность пр образователя измерять постоянное дав ление и сложность устройства, которое в основном предназначено для обе спечения умножения двух выходных сиг налов электрического тока. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является преобразователь, содержащий цилиндрический корпус, ограниченный с торцовой стороны мембраной и заполненный электроли том, разделенным ртутью и газовым об Недостатком известного техническо го решения является невысокая точность и воспроизводимость электрических характеристик, обусловленная сильной г(ависимостью емкости (или строения) двойного электрического слоя от примесей поверхностно-активных веществ, от которых трудно освободить рабочие растворы, и дополнительной погрешностью, связанной с преобразованием сигнала: малые рабочие токи, которые являются токами заряжения двойного электрического слоя; сложность схемы и самого частотного (,резонансного-) принципа считывания; неспособность преобразователя интегрировать входной сигнал по времени и обеспечивать визуальное и электрическое считывание интегрального значения. Цель изобретения - повышение стабильности характеристик преобразователя и расширение его функциональных возможностей.. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе механических воздействий, содержащем цилиндрический корпус, ограниченный с торцовой стороны упругой мембраной и заполненный электролитом, раз деленным ртутью, и газовым объемом, корпус преобразователя разделен на четыре отсека, два из которых заполнены ртутью и отделены друг от друга электроизолирующей перегородг кой, имеющей сквозные капиллярные каналы, заполненные электролитом рт ти, остальные отсеки заполнены элек тролитом ртути, отделении от ртути электроизолирующими перегородками и соединены между собой двумя канал ми, один из которых заполнен электр литом ртути, а другой имеет щеле0видную форму, пересекает капиллярные каналы и снабжен перегородкой, жестко связанной с мембраной и имеющей отверстие. Кроме того, отсеки, заполненные ртутью, сообщаются между собой посредством капилляра, заполненного ртутью и имеющего на концах расширения, между которыми расположен столбик газа. На фиг. 1-3 схематично изображен предлагаемый преобразователь; фиг.2получена из фиг.1 путем поворота преобразователя вокруг продольной оси корпуса АВ по часовой стрелке на фиг. 3 получена из фиг.2 путем поворота преобразователя вокруг оси А и в, перпендикулярной к продольной оси корпуса по часовой стрелке на kS. Преобразователь содержит корпус 1. разделенный на четыре отсека, два из которых 2 и 3 заполнены ртутью с токовыводами k и отделены друг от друга электроизолирующей перегородкой 5, имеющей сквозные капиллярные каналы 6, непроницаемые для ртути (н,а rt-ir. 1-3 обозначены одним каналом, соея.иняющие pтytныe отсеки и заполненн-ie электролитом 1н Нд (С 10,1 +2н11С1С4, отсека 7 и 8, один из которых 7 отделен от внешней среды упругой мембраной 9, заполнены электролитом ртути, отделены от ртути электроизолирующими перегородками 10 и 11 и соединены между собой двумя каналами 12 и 13, один из которых. 12 заполнен электролитом ртути, а второй имеет щелевидную форму ( фиг. 3, пересекает капиллярные каналы 6 и имеет перегородку , ;честко связанную с мембраной 9 и имеющую отверстие 15 для открывания капиллярных каналов, причем внешне ртутные отсеки сообщаются между собой через капилляр 16, заполненный ртутью и имеющий по концам расширения 17 и 18 между которыми находится столбик газа 19. Для работы преобразователь устанавливают мембраной вверх и на токовыводы k накладывают постоянное напряжение 0,3 В, так что один из отсеков, например 2 является катодом, а отсек 3 - анодом. При отсутствии давления на мембрану капиллярные каналы 6 перекрыты перегородкой 1 и ток в цепи преобразовател:1 (.юновый ток) , обусловленный проводимостью пленки электролита, смачивающей стенки пере городки и щелевидного канала, составляет 2-3 мкЛ. При воздействии дав ления на мембрану 9 перегородка (при прогибе мембраны вовнутрь) переместится г.э теле видному каналу и приоткроет капиллярные каналы 6, сое диняющие ртутные отсеки (электроды), при этом в цепи преобразователя возрастает электрический ток за счет возрастания скорости р астворения рту ти на аноде и осаждения ее на катоде С ростом давления на мембрану увеличивается количество открытых капиллярных каналов, а следовательно, и рабочий ток преобразователя. Канал 12 служит для выравнивания давлений в отсеках. Таким образом, осуществляется пре образование давления, действующего н мембрану, в электрический ток, который пропорционален давлению во всем диапазоне измеряемых давлений. В результате электрохимического переноса ртути из анодного ртсека в катодный давление рути в катодном от секе увеличивается, а в анодном уменьшается. Так как капиллярные каналы 6 непроницаемы для ртути, то под действием разности давлений ртут перемещается из катодного отсека в анодный по капилляру 16 с расширениями, передвигая газовый столбкк в сторону анодного отсека пропорционал но количеству прошедшего электричест ва. Так как ток преобразователя пропорционален работе, выполненной мемб раной, следовательно значение перемещения столбика газа по капилляру пропорционально работе, выполненной мембраной или системой, от которой это давление воспринимается. Тазовый столбик кроме выполнения фунтдии индикатора отсчета необходим также для разрыва электрической цепи по капилляру и может быть заменен на любую жидкость, не Пропускающую электрический ток. Расширения 17 и 18 в капиллярной трубке выполнены с целью исключения попадания газа в анодный отсек. При попадании газа в расширение он в момент соприкосновения ртутных поверхностей (столбиков) самопроизвольно возвращается (переокакивает) в уз-, кую часть капилляра, а ртуть дискрет ными порциями переходит из катодного 06 отсека в анодный. Импульс тока в момент замык 1ния электрической цепи при соприкосновении ртутных поверхностей служит сигналом об окончании процесса интегрирования (по числу импульсов) количества прошедшего электричества. Для перемещения индикатора отсчета в противоположном направлении следует изменить полярность на токовыводах прибора, при этом ток в цепи преобразователя не изменится. Таким образом, предобразователь дополнительно выполняет функцию.интегратора тока. Предлагаемый преобразователь имеет стабильные и воспроизводимые электрические характеристики, так как в условиях постоянно обновляющейся поверхности ртутных электродов в процессе электролиза и перемещения поверхностных слоев ртути эЛЛект блокировки поверхности ртути небольшими количествами примесей поверхностно-активных веществ исключается. Стабильность электрических характеристик обеспечивается высокими токами обмена разряда-ионизации ртути. Таким образом, построение ртутного преобразователя Постоянного давления на основе обратимой ртутно-капиллярной электрохимической системы, в которой зависимость тока электролиза ртути от давления осуществляется с помощью подвижной экранирующей перегородки, жестко связанной с упругой мембраной, на которую воздействует избыточное давление, позволяет расширить функциональные возможности прибора, повысить рабочие токи, точность и воспроизводимость электрических характеристик. Формула изобретения 1. Преобразователь механических воздействий, содержащий цилиндрический корпус, ограниченный с торцовой стороны упругой мембраной и заполненный электролитом, разделенным ртутью и газовым объемом, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности его характеристик, корпус преобразователя разделен на четыре отсека, два из которых заполнены ртутью и отделены друг от друга электролизолирующей перегородкой, имеющей сквозные капиллярные каналы, заполненные электролитом ртути, остальные отсеки заполнены электролитом .ртути, отделены от ртути электроизолирующими перегородками и соединены между собой двумя каналами, один из которых заполнен электролитом ртути, а другой имеет щелевидную форму, пересекает капиллярные каналы и снабжен перегородкой, жестко связанной с мембраной и имеющей отверстие. 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ ,и и с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, отсеки, заполненные ртутью, сообщаются между собой пос156 ц 2 9 08 редством капилляра, заполненного ртутью и имеющего на концах расширения, между, которыми расположен столбик газа. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Воскресенский П. И. Техника лабораторных работ. Н., Химия, 1973, с. 322. 2.Патент США № , кл. 310-2 опублик, 19б7. 3.Трейер В. В. Электрохимические приборы М., Советское радио, 1978, с/ А6 (прототип).

1

S P/flf mft