Электрохимический датчик

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик СВИДВТИЛЬ САВВУ ополнительное ид-ву166 109/ вт,влено 18,08,7 кис присоедииеииеи ооудорстееиный навете Сонете Мнннотроо СМ ео делам изооретений и открытий(72) Авторы изобретения 71) Заявител 4) ЭЛЕ ОХИМИЧЕС АТЧ оста 1Изобретение относится к технике измерения содержания кислорода в газовыхи жидких средах .а именно к элекгрохимическим датчикам. Оно может быть использовано в горной, химической и металлургической промышленности.Известны элекгрохимические датчики,кагодный узел которых выполнен в видестенки из благородного металла и полимерной мембраны, обращенной к аналиеируеисй среде Я,Этот датчик имеет существенные неТак, сетчатый катод, прижатый к мем бране со стороны электролита, со временем становится менее чувствительным вследствие непостоянного натяжения 1 толимерной мембраны. Такой катод недостаточно эффективно улавливает кислород из-за диффузии части его через ячейки сетки в глубь электролита.Выходной сигнал датчика зависит от скорости движения анализируемой среды вследствие иаменения при агом толщины Орленко и В. 3. Московский диффузионного слоя, пр иле гаюше го кполимерной мембране со стороны среды.Датчик имеег большую постояннуювремени и невысокую точносгь вследствие различной удаленности участков сег 5 ки, голшина которой равна двум диаметрам проволоки, из которой она сплетена, ог мембраны, т,е, вследствие рааличной толщины диффузионного катодногослоя в электролите,О Большая погрешность в результатахизмерения объясняется некоторой зависимостью предельного тока восстановления кислорода от потенциала сетчатогокатода в датчиках гальванического типа,т.е. наклоном площадки предельного тока на кривой ток-потенциал.Наиболее близким техническим решением к предложенному является гальванический датчик, содержащий проволоч 2 О ный катод, полимерную мембрану и жесткую перфорированную,втулку 12.Кагодный узел вмонтирован в торецгерметичного цилиндрического корпусаиз органического стекла. Второй торецвыполнен из цинка, являющегося одновременно крышкой и отрицательным электродом-анодом. Пространство между кагодным узлом и цинковым анодом заполнено алек гродом - О, 1 н; раствором КОН. Положение втулки, прижимающей сетчатыйй катод к мембране, меняется с помощью винта. Для агой цели в центре цинкового анода имеется отверстие с резьбой. 10Этот дагчик шахтного анализаторакислорода имеет большую относительнуюпогрешность при измерении содержаниякислорода2,5% (абсолютная погрешносгь равна 10,5%).Цель изобретения - повышение гочности и стабильности работы датчика, уменьшение его инерционности. 20Укаэанная цель достигается гем, чго датчик снабжен мягкой газопроницаемой подложкой, расположенной между жесткой перфорированной втулкой и полимерной мембраной, Перфорированная втулка вы полнепа в виде цилиндра, а кагод - в виде проволочной катушки, намотанной проволокой виток к витку с натяжением.Замена сетки, однослойной катушкой, 30намотанной виток к витку, позволяег увеличить рабочую поверхность катода притех же размерах видимой поверхности засчег ликвидации просветов сетки, г.е,увеличить выходной сигнал датчика. 35Однослойная катушка; кроме гого,имеет меньшую толщину, чем плетенаясетка.из проволоки гого же диаметра.Это обеспечивает более равномерный доступ к любым участкам катода диффндирующему кислороду и более равномерноераспределение потенциала между участками катода, что уменьшаег зависимостьпредельного гока воссгановления кислорода от потенциала катода. 45Наличие мягкого слоя - гканевой . прокладки - между жестким перфорированным цилиндром и полимерной пленкой,на которую наматывают однослойную ка 50годную катушку, также способсгвуегболее равномерному доступу к учасгкам катода диффундирующему через пленку ки сло роду вследствие прилегания витков катушки к полимерной пленке. При этом55 также уме ньшае гся постоянная времени датчика вследствие уменьшения толщиныгдиффузионного слоя между катодом и полимерной пленкой.Ъ Наличие полого перфорированного цилиндра, полость которого обращена канализируемой среде, и мягкого слоя -тканевой прокладки - на нем. способствуютстабилизации диффузионного слоя в анализируемой среде и снижают зависимостьвыходного сигнала от скорости движенияанализируемой среды.На чертеже показан предложенныйэлектрический датчик.Катодный узел, герметично вмонтированный в корпус 1 из оргстекла, выполнен в виде цилиндра 2. Боковая поверхность цилиндра покрыта сплошным слоемкапроновой ткани 3, герметически сваренной по образующей полиэтиленовойпленкой 4, на которую намотана витокк витку однослойная катушка 5 из платиновой проволоки. Внугри корпуса имеется цинковый кольцевой анод 6, приле-гающий к внугренней стенке цилиндрического корпуса датчика, Пространствомежду анодом и кагодным узлом заполнено элекгролигом (0,1 МаАс с добавкой- ИаОН до рН 9). Через корпус герметично введена анодная и катоднаяклеммы 7, к которым, подсоединяют индикаторный прибор - амперметр (милли-,микроамперме гр).Выходной сигнал предложенного датчика усилился в 3 раза, а абсолютнаяпогрешность составила 0,2%, максимальное время установления выходного сигнала не более 2 мин. Показания дагчика не зависят от скорости движения анализируемой среды - как азотно-кислородной газовой:смеси, гак и воды с растворенным в ней кислородом,формула изобретения1, Элекгрохимический датчик, содержащий проволочный катод, полимернуюмембрану и жесткую перфорированнуювтулку,отличающийся тем,что, с целью повышения точносги и стабильности измерений и уменьшения инерционносги, он снабжен мягкой гаэопроницаемой подложкой, расположенной между жесткой перфорированной втулкой иполимерной мембраной, перфорированнаявтулка выполнена в виде цилиндра, акагод выполнен в виде проволочной кагушки,2.Дагчикпоп. 1, отличающ и й с я тем, чго катушка намотанапроволокой виток к витку,ираж 107 П "Патентг, Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал 3, Датчик по пп, 1, 2, о т л и ч а юш и й с я тем, что проволочная катуш- ка намотана с натяжением.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: каз 6332/42 ЦНИИПИ Госу по д 113035, Марст венного комитеелам изобретенийсква, Ж, Рауш 1. "Элекгрохимня", т. 5 вып. Н,с. 1303, 1969. 2, "Горный журнал" 1971, М 3,с, 65. 0 Подписноета Совета Министров СССРоткрытийкая наб., д. 4/5