Датчик растворенного кислорода

.лтг 6 с 14я О АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) ДАТЧИК РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА, содержащий корпус, снабженныйгазопроницаемой мембраной и заполненный электролитом, в котором размещены анод, катод и комненсатордавления, выполненный в виде эластичного элемента, о г л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерения концентрации растворенного кислорода, в корпусе выполнены подводящий и отводящий каналы,газопроницаемая мембрана закрепленана рабочей поверхности катода, размещенного на подвижном элементе подотводящцм каналом, а катод выполненерфорированным и имеет риски нарабочей поверхности,У 43учно-исбиосинт едоваа белкоОсип жевников П.В.К буренко 88.8) с А. Эл ММирУ о ыз,тро лист фир чик раст 2. 1980. ренного ЕКтРоли ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Всесоюзный нательский институт193561 40 45 50 55 1 1Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к устройствам для измерения концентрации растворенного кислорода в биологических средах при проведении процесса ферментации под избыточным давлением.Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации растворенного кислорода за счет образования постоянного протока электролита через электрохимическую ячейку.На фиг. 1 показан предлагаемый датчик растворенного кислорода, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 с условно снятой мембраной; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 2; на фиг. 4 -- узел 1 на фиг. 1 для случая поджатия нерабочей стороны катода к отводному каналу; на фиг. 5 - то же, для случая отхода нерабочей стороны катода от отводного канала. Датчик растворенного кислорода включает электрохимическую ячейку, состоящую,из корпуса 1, заполненного электролитом, и расположенных в нем катода 2 и анода 3, и отделенную от среды измерения газопроницаемой мембраной 4.Компенсатор давления состоит из подвижно установленного относительно корпуса 1 эластичного элемента 5, закрепленного в его торцовой части накидной гайкой 6. В центральной части элемента 5 имеется отверстие, в котором размещен катод 2, закрепленный на элементе 5 гайками 7 и 8. Газопроницаемая мембрана 4 жестко закреплена на рабочей поверхности катода 2 гайкой 9 при помощи уплотнительного кольца 10. В корпусе 1 электрохимической ячейки выполнены подводящий 11 и отводящий 12 электролит каналы, причем канал 12 сообщен с нерабочей стороной катода 2. Катод 2 выполнен с отверстиями 13, расположенными по его периферии, и с рисками 14 на его рабочей поверхности для протока электролита через отверстия 13 по рискам 14 в зазор между мембраной 4 и рабочей поверхностью катода 2. К аноду 3 и катоду 2 подсоединены проводники соответственно 15 и 16 для подключения к вторичному изМерительному прибору (не показан), которые выведены из 5 О 15 20 25 30 35 электрохимической ячейки через уплотнение 17.Датчик растворенного кислорода работает следующим образом.Датчик через расположенный на аппарате патрубок вводят в среду измерения, например в культуральную жидкость в ферментере.Через мембрану 4 избирательно диффунднруют растворенный в жидкости кислород и углекислый газ, являющийся метаболитом процесса ферментации. Под действием кислорода в электрохимической ячейке возникает электрический ток, который регистрируется вторичным прибором. По величине тока судят о концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкостиВ электро- химическую ячейку электролит подается под давлением, превышающем давление в ферментере,внешним побудителем расхода (не показан) по подводящему каналу 11 и непрерывно отводится по отводящему каналу 12. Благодаря наличию отверстий 13 и рисок 14 на рабочей поверхности катода 2 электролит постоянно протекает в постоянном по величине зазоре между мембраной 4 и рабочей поверхностью катода 2, вследствие чего происходит непрерывное обновление поверхности контакта фаз.При изменении давления в ферментере или температуры электролита выравнивание давления в электрохимической ячейке и ферментере осуществляется протоком электролита через ячейку. Например, при увеличении давления в ферментере эластичный элемент 5 с закрепленным на немкатодом 2 выгибается в сторонуэлектрохимической ячейки, перекрывая тем самым канал 12, вследствиечего прекращается отток электролита в электрохимическую ячейку, в товремя как приток электролита в электрохимическую ячейку по каналу 11продолжается в результате работывнешнего побудителя расхода электролита, подающего электролит с заведомо большим давлением, чем давлениев ферментере, в результате чего давление в электрохимической ячейкеповышается и устанавливается равнымдавлению в ферментере. В этот момент за счет принятия эластичнымэлементом 5 исходного положенияоткрывается канал 12 и по нему вновьначинается отток электролита изэлектрохимической ячейки,Мембрана 4 жестко закреплена нарабочей поверхности катода 2, который имеет отверстия 13 и риски 14,через которые в зазоре между мембраной 4 и катодом 2 постоянно протекает электролит из ячейки, что обеспечивает постоянное обновление поверхности контакта фаз между электроли 0том и рабочими поверхностями катода .2 и мембраной 4. При изменении давления в ферментере и в электрохимической ячейке эластичный элемент с закрепленным на ней катодом 2 и мембраной 4 выгибается в сторону меньшегодавления, при этом положение мембраны относительно рабочей поверхностикатода остается неизменным, посколькуплощадь катода существенно меньше 20кольцевой площади эластичного элемента, на который действует давлениесреды. Благодаря постоянному по величине зазору между мембраной 4 ирабочей поверхностью катода 2 скорость диффузии растворенного кислорода через мембрану 4 иэ культуральнойжидкости на рабочую поверхность катода 2 не изменяется во времени,чтосокращает время отклика датчика на 30изменение концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости.Размещение катода 2 с.жестко закрепленной на его поверхности мембра ной 4 на подвижном элементе 5 снижает до минимума время на компенсационное выравнивание давления в электролите и в ферментере благодаря.большей поверхности эластичного элемента 5 (по сравнению с катодом 2), передающего давление от культуральной жидкости в объем электролита в корпусе 1 электрохимической ячейки.Выполнение корпуса электрохимической ячейки подводящего 11 и отводящего 12 электролит каналов, причем отводящий канал 12 сообщен с нерабочей стороной катода 2, позволяет обеспечить непрерывный проток свежего электролита через зазор между мембраной 4 и рабочей поверхностью катода 2, что исключает истощение электролита вследствие его взаимодействия с Таким образом, жесткое закрепление мембраны на рабочей поверхности катода, его размещение на подвижном элементе, выполнение подводящего и отводящего электролит каналов в корпусе электрохимической ячейки, сообщение отводящего канала с нерабочей поверхностью катода и выполнение катода перфорированным и с рисками на его рабочей поверхности позволяют повысить точность измерения концентрации растворенного кислорода по сравнению с известными датчиками за счет образования постоянного протока электролита через электрохимическую ячейку.1193561 Составитель Е.АнисимРедактор А.Шандор Техред О.Вашишина. ектор С.Шекм писно ка Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектна 09/46ВНИИПИпо дел113035,Тираж 896 осударственного м изобретений и осква, Ж, Ра митета СССкрытийкая наб.,