Преобразователь механических воздействий

Союз СоеетсннкСоцнапнстнчесннкРеспублик ОТО РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свнд-ву 2)Заявлено 18,11.81 (21) 3355716/18-123)Приоритет Опубликовано 23,О 2,83, Бюллетень М 7 (5 Дата опубликования описания 2.52-,Щ 3) УДК 621. 35(72) Автор изобретения Щи горе 71) Заявитель инение вант" аучно-производственное объ Й) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 1Изобретение 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) О-образную трубку, один конец которой соединен с системой измеряемого давления, час- тично заполненную ртутью, над которой имеется воздух при атмосферном давлении 1 1.Работа преобразователя основана на преобразовании разности давлений,. 1 действующих на поверхности ртути, в разность высот ртутных столбиков в О-образной трубке, которая .читывается визуально с. помощью шкалы с делениями. 20Недостатком этого технического решения является отсутствие воэможности электрического считывания ин" формации, невысокая точность, зависимость показаний прибора отего положения в пространстве, наличие открытой поверхности ртути, загрязняю" щей атмосферу или систему с измеря- . емым давлением.Известен ртутный электрохимический преобразователь переменного давления, содержащий цилиндрический корпус, 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 элек" тролит, разделенные третьей мембраной. Иеталлическая трубка частично заполнена ртутью ( со стороны ртутно- . го отсекау и частично электролитом 2 ),Работа преобразователя основана на преобразовании гидродинамического потока электролита, вызванного дейСтвием на мембраны разности давления, в электрический сигнал.Недостатком известного технического решения явпяется неспособность преобразователя измерять постоянное давление и сложность устройства, которое в основном предназначено для обеспечения умножения двух выходных сигналов электрического тока.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату кпредлагаемому является преобразователь, содержащий цилиндрический корпус, ограниченный с торцовой стороны мембраной и заполненный электролитом, разделенным ртутью и газовым об"емом 3,15Недостатком известного технического решения является невысокая точность и воспроизводимость электрических характеристик, обусловленнаясильной зависимостью емкости 1 илистроения) двойного электрическогослоя от примесей поверхностно-активных веществ, от которых трудно освободить рабочие растворы, и дополнительной погрешностью, связанной спреобразованием сигнала: малые рабочие токи, которые являются токамизаряжения двойного электрическогослоя; сложность схемы и самого частотного (резонансного) принципа считывания; неспособность преобразователя интегрировать входной сигнал повремени и обеспечивать визуальное иэлектрическое считывание интегрального значения,Цель изобретения - повышение стабильности характеристик преобразователя и расширение его функциональных воэможностей.Поставленная цель достигается40тем, что в преобразователе механических воздействий, содержащем цилиндрический корпус, ограниченныйс торцовой стороны упругой мембраной и заполненный электролитом, разделенным ртутью,и газовым обьемом,корпус преобразователя разделен начетыре отсека, два из которых заполнены ртутью и отделены друг отдруга электроизолирующей перегород,кой, имеющей сквозные капиллярныеканалы, заполненные электролитом ртути, остальные отсеки заполнены электролитом ртути, отделеНы от ртутиэлектроизолирующими перегородкамии 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.1(роме того, отсеки, заполненные ртутью, сообщаются между собой посредством капилляра, заполненного ртут.ью и имеющего на концах расширения, между которыми расположен столбик газа.На фиг. 1-3 схематично изображен предлагаемый преобразователь; фиг,2. получена из фиг.1 путем поворота преобразователя вокруг продольной оси корпуса АВ по часовой стрелке на 45; фиг, 3 получена из фиг.2 путем поворота преобразователя вокруг оси А и В , перпендикулярной к продольной оси корпуса по часовой стрелке на 45Преобразователь содержит корпус 1,разделенный на четыре отсека, дваиз которых 2 и 3 заполнены ртутьюс токовыводами 4 и отделены друг отдруга электроизолирующей перегородкой 5, имеющей сквозные капиллярныеканалы 6, непроницаемые для ртути(на иг. 1-3 обозначены одним каналом), соелиняющие ртутные отсеки изаполненные электролитом 1 н Нд (С 1 О,+2 н Ч 1 С 10, и два отсека 7 и 8, одиниэ которых 7 отделен от внешней соеды упругой мембраной 9, заполненыэлектролитом ртути, отделены отртути электроизолирующими перегородками 10 и 11 и соединены между .собой двумя каналами 12и 13, один йз которых 12 заполненэлектролитом ртути, а вто,ой имеетщелевидную форму ( фиг.3), пересекаеткапиллярные каналы 6 и имеет перегородку 14, жестко связанную с мембраной 9 и имеющую отверстие 15 для открывания капиллярных каналов, причем внешне ртутные отсеки сообщаютсямежду собой через капилляр 16, заполненный ртутью и имеющий по концамрасширения 17 и 18, между которыминаходится столбик газа 19,Для работы преобразователь устанавливают мембраной вверх и на токовыводы 4 накладывают постоянное напряжение 0,3 В, так что один из отсеков, например 2 является катодом, аотсек 3 - анодом. При отсутствии давления на мембрану капиллярные каналы6 перекрыты перегородкой 14 и ток вцепи преобразователя (.оновый ток),обусловленный проводимостью пленкиэлектролита, смачивающей стенки перегородки и щелевидного канала, составляет 2-3 мкЛ, При воздействии давления на мембрану 9 перегородка 1 ч 5(при прогибе мембраны вовнутрь) переместится гэ щелевидному каналу иприоткроет капиллярные каналы 6, соединяющие ртутные отсеки ( электроды,при этом в цепи преобразователя воз- Орастает электрический ток за счетвозрастания скорости растворения рту. ти на аноде и осаждения ее на катоде.С ростом давления на мембрану увели"чивается количество открытых капиллярных каналов, а следовательно, ирабочий ток преобразователя. Канал12 служит для выравнивания давленийв отсеках.Таким образом, осуществляется пре Ообразование давления, действующего намембрану, в электрический ток, который пропорционален давлению во всемдиапазоне измеряемых давлений,В результате электрохимическогопереноса ртути из анодного отсека вкатодный давление рути в катодном от 3секе увеличивается, а в анодном -уменьшается, Так как капнллярные каналы 6. непроницаемы для ртути, то 5 ф. под действием разности давлений ртутьперемещается из катодного отсека ванодный по капилляру 16 с расширениями, передвигая газовый столбик всторону анодного отсека пропорциональ-но количеству прошедшего электричества. Так как ток преобразователя пропорционален работе, выполненной мембраной, следовательно значение перемещения столбика газа по капилляру фОпропорционально работе, выполненноймембраной или системой, от которойэто давление воспринимается, Газовыйстолбик кроме выполнения функции индикатора отсчета необходим также для .4разрыва электрической цепи по капилляру и может быть заменен на любуюжидкость, не пропускающую электрический ток.50Расширения 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 поверх 5 ностей (столбиков) самопроизвольно возвращается ("переокакивает") в уз-, кую часть капилляра, а ртуть дискретными порциями переходит из катодного отсека в анодный. Импульс тока в момент замыкания электрической цепи присоприкосновении ртутных поверхностейслужит сигналом об окончании процесса интегрирования (по числу импульсов) количества прошедшего электричества. Для перемещения индикатора отсчета в противоположном направленииследует изменить полярность на токо"выводах прибора, при этом ток в цепипреобразователя не изменится,Таким образом, предобразовательдополнительно выполняет функцию интегратора тока.Предлагаемый преобразователь имеетстабильные и воспроизводимые электрические характеристики, так как в условиях постоянно обновляющейся поверхности ртутных электродов в процессе электролиза и перемещения поверхностных слоев ртути эййект блокировки поверхности ртути небольшимиколичествами примесей поверхностно-активных веществ исключается. Стабильность электрических характеристикобеспечивается высокими токами обмена разряда-ионизации ртути,Таким образом, построение ртутного преобразователя йостоянного давления на основе обратимой ртутно-капиллярной электрохнмической системы, вкоторой зависимость тока электролиза ртути от давления осуществляетсяс помощью подвижной экранирующей перегородки, жестко связанной с упругой мембраной, на которую воздействует избыточное давление, позволяет расширить функциональные возможности прибора, повысить рабочие токи, точность и воспроизводимостьэлектрических характеристик.формула изобретения1. Преобразователь механических воздействий, содержащий цилиндрический. корпус, ограниченный с торцовой стороны упругой мембраной и заполнен" ный электролитом, разделенным ртутью и газовым объемом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности его характерйстик, корпус преобразователя разделен на четыре отсека, два из которых заполнены ртутью и отделены друг от друга электролизолирующей перегородкой, имеющей сквозные капиллярные каналы, заполненные электролитомртути, 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, жест" .ко связанной с мембраной и имеющей отверстие.2. Преобразователь по п,1, о тл и ч а ю щ,и й с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, отсеки, заполненные ртутью, сообщаются между собой посредством капилляра, заполненного ртутью и имеющего на концах расширения, между которыми расположен столбик газа.5.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Воскресенский П. И, Техникалабораторных работ, И., "Химия",1 о 1973, с. 322.2. Патент США йф 3296466, кл. 310-2опублик, 1967.