Токосъемное устройство

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. КлН 01 В 39/30 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к электро- химическому приспособлению и предназначено для. электрохимических .исследований, в которых используется вращающийся электрод, например дисковый электрод, дисковый электрод с кольцом и т.д.Наиболее близким техническим решением является токосъемное устройство, содержащее механический контакт, выполненный, например, в виде неподвижных щеток и коллектора, закрепленного на вращающемся валу с рабочим электродом на конце и емкостной элемент, шунтирующий механический токосъемник, содержащий вращающийся электрод, выполненный в виде полого цилиндра, жестко закрепленного на вращающемся валу, неподвижный электрод и инертный электролит (1).Недостатком токосьемного устройства, содержащего емкостной элемент указанной конструкции, является недостаточная надежность его и ограниченный диапазон скоростей вращения электрода, вызванные наличием турбулентности в слое электрода при больших скоростях вращения электрода, Это обуславливает необходимость введения в конструкцию высоконадеж 30 ого узла герметизации, предотвращающего разбрызгивание электролита. Ограничение диапазона скоростей вращения электрода сужает круг задач, решаемых электрохимическими методами,Цель изобретения - стабилизация гидродинамического режима электролита в межэлектродном слое, расширение диапазона скоростей вращения и, как следствие, расширение возможностей электрохимических методов исследования, а также повышение надежности токосъемного устройства и улучшение его эксплуатационных характеристик,указанная цель достигается тем, что оно снабжено центрирующим элементом, установленным на валу, на котором укреплен неподвижный и вращающийся электрод неподвижный электрод выполнен в виде двух цилиндров, концентрично расположенных между собой и с рабочими поверхностями вращающегося электрода, причем указанные цилиндры образуют замкнутую полость, в которой расположен указанный инертный электролит, а концентрично расположенные рабочие поверхности подвижного и неподвижного электродов образуют капиллярные по 866624В устройстве использовано известное явление в электрохимии образование на границе раздела элект" род-электролит двойного электрического слоя, по многим свойствам уподобляемого плоскому конденсатору, Одной из обкладок его служит поверхность электрода, другой - плоскость, которую условно можно провести через центры ионов раствора, нахэдящихся на расстоянии максимального 60 лости, Центрирующий элемент выполненв виде радиального подшипника.На чертеже изображен один извариантов конструкции токосъемногоустройства.Устройство содержит механическийконтакт, состоящий из коллектора 1,запрессованного через изоляционную.втулку 2 на валу 3 вращающегося внутри электролизера 4 рабочего электрода 5, контакта 6, например, злектрощетки, и шунтирующий его емкостнойэлемент - жидкостную электролитическую систему, содержащую вращающийсяэлектрод 7 с развитой цилиндрическойрабочей поверхностью, электрическисоединенный с коллектором 1 и закрепленный на внутреннем кольце 8 радиального шарикоподшипника, неподвижных электродов 9 и 10 также с развитой рабочей поверхностью, элект-.рически соединенных со щетками б. 2 ОНеподвижный электрод 10, закрепленный на внешнем кольце 11 радиальногошарикоподшипника через кольцевуюизоляционную прокладку 12, представляет собой кольцеобразный сосУд с 5внешней цилиндрической стенкой 13в который введена цилиндрическаястенка вращающегося электрода 7,не доходящая до дна, Электрод 9 имеетту же форму, но размещен вверх дномв электроде 10, так что его внутренняя цилиндрическая стенка 14огибает снаружи, также не доходя додна, цилиндрическую стенку вращающегося электрода 7, а внешняя стенкасоединена или выполнена всплощь,с внешней стенкой 13 электрода 10.Расстояния между внутренней стенкой15 электрода 10, цилиндрической стенкой электрода 7 и внутренней стенкой 14 электрода 9 таковы, что образующиеся кольцеобразные в сеченииполости 16 обладают капиллярнымисвойствами. Наличие радиального шарикоподшипника позволяет конструктивно выделить емкостной элементв отдельный легкосъемный узел, который через изоляционную прокладку1/ крепится на валу 3. ц качествепрокладки 17 может быть использованаудлиненная конструкция втулки 2. 50В сосуд 10 залит инертный электролит.Работа устройства происходитследующим образом. сближения с поверхностью электрода. В момент, когда разорвалась цепь между коллектором 1 и контактом 6, будет происходить заряд емкости двойного электрического слоя, образованный рабочей поверхностью вращающегося кольцевого электрода 7, рабочими поверхностями неподвижных и кольцевых электродов 9 и 10 и ионами раствора инертного электролита, находящегося в мекэлектродном пространстве, В момент закорачивания коллектора 1 и контакта 6 емкость двойного электрического слоя будет разряжаться через.его малое сопротивление, В обоих случаях падение напряжения на переходном сопротивлении контактов будет близко к нулю.Образование в межэлектродном пространстве за счет выполнения в ука" занном виде рабочих поверхностей электродов кольцеобразных цилиндрических полостей 16, обладающих капиллярными свойствами, обуславливает то, что во всем диапазоне скоростей вращения перемешиванию подвержен только очень тонкий (узкий) слой инертного электролита, разделяющий в капиллярных зазорах две приэлектродные зоны электролита, которые за счет межмолекулярных сил сцепления удерживаются на поверхности электродов 7, 9, 10 и не подвер" жены перемешиванию. Это стабилизирует гидродинамический режим и устраняет разбрызгивание электролита. При эксплуатации устройства для восполнения потерь электролита вследствие испарения предусмотрена постоянная подпитка межэлектродного капилляр- ного пространства электролитом через соединительные каналы из емкости сосуда.Расположение вращающегося и неподвижного электродов на подвижной и неподвижной частях подшипника де" лает конструкцию автономной, легко- съемной, при этом гарантируется центровка цилиндрических электродов с высокой точностью.Таким образом, выполнение неподвиж ного электрода емкостного элемента в виде двух цилиндрических поверхностей, концентричных с рабочими поверхностями вращающегося цилиндрического электрода и образующих с последним кольцеобразные в сечении полости, обладающие капиллярными свойствами, сообщающиеся с сосудом с инертным электролитом, укрепление неподвижного и вращающегося электродов на центрирующем элементе и выполнение центрирующего элемента в виде шарикоподшипника позволяет повысить надежность токосъемного устройства, расширить диапазон скоростей вращения рабочего электрода и, следовательно, расширить возможности электрохимических методов866624 Формула изобретения 3 ВНИИПИ Заказ 8088/74 Тираж б 7 Подписно иал ЛПП "Патент"., г. Ужгород, ул. Лроектн исследований с вращающимися электродами путем стабилизации гидродинамического режима в межэлектродномпространстве. 1Токосъемное устройство, содержащее механический контакт, выполненный, например, в виде неподвижных щеток и коллектора, закрепленного на вращающемся валу с рабочим электродом на конце, и емкостной элемент, шунтирующий механический токосъемник, содержащий вращающийся электрод, выполненный в виде полого цилиндра, жестко закрепленного на вращающемся валу, неподвижный электрод и инертный электролит, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения .надежности токосъемного устройства и расширения диапазона скоростей вращения электрода путем стабилизации гидродинамического режима электролита емкостного элемента и устранения разбрызгивания электролита,оно снабжено центрирующим элементом,установленным на валу, на которомукреплен неподвижный и вращающийсяэлектроды, неподвижный электрод выполнен в виде двух цилиндров, концентрично расположенных между собойи с рабочими поверхностями вращающегося электрода, причем указанныецилиндры образуют замкнутую полость,в которой расположен указанный инертный электролит, а концентрично расположенные рабочие поверхности подвижного и неподвижного электродовобразуют капиллярные полости,15 2. Устройство по и. 1, в которомцентрирующий элемент выполнен в видерадиального подшипника. Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2152369/07,кл. Н 01 й 39/64, 1976.