Водородный интегратор

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВйДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 907445(61) Дополнительное (22) Заявлено 0,1 1,79 д-в 51)М. Кл, 6 О 1 Я 11/44 Н 01 С 9/22 840084/18 прис нием заявки ударстваиак ка(23) Приоритета делам изаервт и открыткй(53) публиковано 2302 р 2. БюллетелДата опубликования описания 2.3 621,317786(088 8) 72) Автор изобретен Г Щигорев(71) Заяви ОРОДНЫЙ ИНТЕГРАТО Изоб строени электро торце я при раз времени теграто времени на го 1 О,етение относится к приборо-в частности к водородным имическим интеграторам, коляются основными элементами аботке счетчиком машинного счетчиков ампер-часов, иное тока и напряжения, реле и др. Известен водородный интегратор с визуальным считцванием информации, состоящий из электродной камеры, внут ри которой расположены сетчатые пла" тинированные электроды, разделенные пористой перегородкой, пропитанной электролитом, и подсоединенного к ней измерительного капилляра с инди каторной жидкостью 115.Недостатком известного технического решения является ограниченность выполняемых функций, неустойчивость прибора к механическим и гравитационным нагрузкам ввиду наличия в приборе газовой атмосферы. Наиболее близким по технической сущности является водороднцй интегратор, содержащий электродную камеру, разделенную на два отсека полупроницаемой перегородкой (диафрагмой), по обе стороны которой расположены высокодисперсные пористые рабочие электроды; измерительный капилляр с сиг"льными электродами, концы котороподсоединены к отсекам электродй камеры, и рабочий электролит, полностью заполняющий корпус интегратора. В измерительном капилляре содержится столбик газообразного водорода (или металлической ртути), служащий указателем отсчета 2,Недостатком известного техничес" кого решения является ограниченность выполняемых функций и недостаточно высокая электрическая емкость интег" ратора, Интегратор не может выполнять функцию времяэадающего устройства с программным управлением, т.,е. не способен выполнять преобразова 3 907ние (заданного) ряда интегралов тока по времени в программированный ряд временных интервалов (задержек), причем выполнять программу неограниченное число раз, без ее разрушения, не изменяя направление и величину тока интегрирования.Интегратор может хранить и выполнять только одно значение временного интервала при заданном токе управления, причем для повторного выполнения данного временного интервала требуется изменение направления тока интегрирования, Для получения нового значения временного интервала требуется также и изменение величины интегрирующего тока. Поэтому для, реализации выполнения интегратором функции программного реле времени необходимо иметь дополнительно программное управление током интегрирования, что потребует сложной электронной схемы с налчием пороговых и переключающих устройств с обратной связью.Недостаточно высокая емкость интегратора (для реализации многофункционального прибора) обусловлена небольшим количеством свободного водорода в объеме электрода который ад" сорбирован на поверхности платины впорах электрода ввиде атомов Р -Н.Мелкопористые электроды интегратора не могут удерживать в своем объеме больших количеств водорода, так как микропоры под действием капиллярных сил заполняются, преимущественно рабочим электролитом, вытесняя газообразный водород. Крупнопористые злектроды также не пригодны для аккумулирования больших количеств газообраэ" ного водорода, так как он будет плохо удерживаться в порах и барбатиро" ваться в электролит, исключаясь из дальнейшего участия в электрохимической реакции ионизации.Цель изобретения - увеличение электрической емкости и расширение функциональных возможностей преобразователя.Указанная цель достигается тем, что в водородном интеграторе, содержащем электродную камеру разделенную на два отсека полупроницаемойперегородкой, по обе стороны которойрасположены высокодисперсные пористые рабочие электроды, измерительный капилляр с сигнальными электродами, концы которого подсоединены к отсекам злекгродной камеры, и рабочийэлектролит, заполняющий корпус интегратора, рабочие электроды выполненыиз двух слоев, один из которых имеет крупнопористую гидрофобизированную структуру, проницаемую для электролита и газа, а второй - мелкопористую гидрофильную, проницаемуютолько для электролита, причем гид О рофобизированными слоями электродыаправлены в сторону разделяющей ихперегородки а гидрофильными - к измерительному капилляру, который выполнен в Я-образной форме и содержит 1 в верхнем изгибе два радиально противоположно направленных друг к другу сигнальных электрода, а на концах - конусообразные расширения, выполненные в виде газовых ловушек исодержащие электроды заряжения,На фиг, 1 изображена конструкцияводородного интегратора: на фиг, 2пояснение его работы.Устройство (фиг. 1 а) содержитэлектродную камеру 1, разделеннуюна два отсека полупроницаемой перегородкой 2, по обе стороны которойрасположены высокодисперснье, выполненные из двух слоев, электроды 3 и4 измерительный капилляр 5 которыйвыполнен в И-образной форме и содержит в верхнем, изгибе два сигнальныхэлектрода 6 и 7 а на концах - конусообразные расширения 8 и 9, выполненные в виде газовых ловушек, содер- Мжащих платинированные электроды заряжения 10 и 11. Внутренняя полостьпреобразователя полностью заполнена303-ным раствором серной кислоты 12, 46Полупроницаемая перегородка состоитиэ мелкопористого стекла и разделенана две части полупроницаемой мембраной (непроницаемое для водорода ирастворителя, например, электропроводящее литиевое стекло). Рабочиеэлектродь 1 имеют два слоя 13 и 11(фиг. 2 д). Слой 13 имеет мелкопористую структуру, является гидрофильным,запорным для водорода (исключает уход газа иэ электрода в электролит) слоем. Изготовлен иэ высокодисперсного платинового порошка 15. Слойимеет крупнопористую структуру, является гидрофобизированным, активным слоем, проницаемым для газа и электф ролита, так же изготовлен изплатинового порошка 15 и порообразователя (бикарбонат аммония, который затем удаляется оставляя поры) с добавкой5 90743-5 4 гидрофобизатора (фторопласта)для обеспечения оптимального распределения в порах электролита и газообразного водорода, Степень гидрофо.бизации уменьшается при переходе кзапорному слою, Крупнопористая, частично гидрофобизированная структурапозволяет электроду, частично пропитанному электролитом, аккумулироватьв 4-5 раз больше свободного водоро- ода, чем электроды известного во столько же раз увеличивается и электрическая емкость интегратОра,Перед использованием преобразователя информации о временных интерва- %лах по заданной программе заносятсяв ячейку памяти, в качестве которойиспользуется одно из 0-образных колен измерительного капилляра, Зарядка интегратора может осуществляться. с помощью сигнальных электродов 6и 7 или с помощью газовой ловушки 8с использованием электрода заряжения 10,В первом случае сигнальные электроды 6 и 7 подвергаются катодной по;ляризации внешним источником тока сиспользованием рабочего электрода 3(или 4) в качестве анода, При этомна сигнальных электродах выделяется Зргазообразный водород 16, который накапливается в верхнем изгибе Я-образного капилляра и перекрывает капилляр, разрывая столбик электроли"та (фиг, 16). Затем с помощью рабочих электродов 3 и 4 газовый объемперемещается по капилляру (вниз) назаданное расстояние от электродов6 и 7 (фиг1 в), после чего вновьосуществляют разрыв газом столбика 4 Еэлектролита и перемещение его по капилляру. Повторяя эти операции, мож"но получить в правом О-образном колене ряд столбиков электролита, за"данной длины, разделенных газовыми16 объемами (фиг. 1 в).По второму методу зарядки устройства подвергают катодной поляризации электрод заряжения 10, расположенный в газовой ловушке 8. Анодомслужит рабочий электрод 3. Выделяющийся газообразный водород 16 собирается в ловушке 8 (фиг. 2 а) в количестве,пропорциональном количествупрошедшего электричества, Затем полученный объем водорода 16 вводитсяв капилляр, для чего прибор переворачивается (на 180 ) в положение(фиг, 2 б), при котором газ перекры 45 6вает капилляр (собирается у входав капилляр) и с помощью рабочихэлектродов (пропуская через рих ток)перемещают электролит вместе с газом в капилляр до тех пор, пока следующий за газом столбик электролитане будет равен заданной длине 3(фиг. 2 в), Повторяя операции получения газа заданного объема и введение его в капилляр, можно получитьлоследовательность из столбиков электролита, разделенных столбиками газа заданной длины (фиг, ф 1 г).Каждый столбик (электролита илигаза) можно представить как интеграл тока по времени или временнойинтеграл при постоянном стабилизированном токе интегрирования. Времяинтегрирования линейно зависитот длины столбикп = 0167 кпри постоянном диаметре капиллярад к и токе интегрирования .Таким образом,. для зарядки преоб- ,разователя необходимо по заданнойпоследовательности временных интер"валов в соответствии с программой,например: 7, "З, 7 г,спомощью выражения (1) найти соответствующую последовательность интегралов: 11, 1, 1, 11, которыев виде столбиков электролита и газаформируются вышеуказанным способоми заносятся в ячейку памяти.Работа преобразователя осуществляется следующим образом,Через рабочие электроды 3 и 4 про"пускается управляющий ток интегрировани заданной величины таким образом, чтобы перемещение столбиков (ин"тегралов) происходило в сторону сигнальных электродов 6 и 7, которыебудут периодически замыкаться столбиками электролита и размыкаться столбиками газа. Время нахождения элект"родов 6 и 7 в замкнутом состоянииопределяется длиной столбика электролита, а в разомкнутом - длинойстолбика .газа, Моменты замыкания иразмыкания цепи считывания (сигнааьных электродов 6 и 7) используютсякак (электрические) сигналы об окончании предыдущего и начала последующего временного интервала, Эти сигналы поступают в цепь управления каким-либо периодическим процессом,После выполнения программы она возвращается током обратной полярностив исходное положение или может цик 7 90744лироваться (переходить из одного 0"образного колена в другое) неограниченное количество без разрушения.Программа может быть разрушенапутем пропускания всей последовательности (из столбиков электролитаи газа) через ловушку 9 (Фиг. 2 г),где происходит разделение электролитаи газа. Водород может быть возвращенс помощью электролита 11 в объем 1 фэлектрода 3,Таким образом, выполнение рабочихэлектродов из,двух слоев микропористого гидрофильного и крупнопористо"го, частично гидрофобизировамного, а Иизмерительного капилляра - в И-образной Форме, содержащего в верхнем изгибе дополнительные сигнальные электроды, а на концах - конусообразныегазовые ловушки с электродами заряжения, позволяет увеличить электри"ческую емкость интегратора (в 4-раз) и расширить его Функциональныевозможности, использовать его в качестве времязадающего элемента спрограммным управлением. Формула изобретения30Водородный интегратор, содержащий электродную камеру, разделенную на два отсека полупроницаемой перегородкой, по обе стороны которой расположены высокодисперсные пористые рабоИ чие электроды, измерительный капилляр с сигнальными электродами, концы которого подсоединены к отсекамэлектродной камеры и рабочий электролит, заполняющий корпус интегратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения электрической емкости и расширения Функциональных возможностей интегратора, рабочие электроды выполнены из двух слоев, один из которых имеет крупнопористую гидрофобизированную структуру, проницаемую для электролита и газа, а второй - мелкопористую гидроФильную, проницаемую только для электролита, причем гидрофобизированнымислоями электроды направлены в сторону разделяющей их перегородки, а гидроФильными - к измерительному капилляру, который выполнен в Ч-образнойФорме и содержит в верхнем изгибедва радиально противоположно направленных друг к другу сигнальных электрода, а на концах - конусообразныерасширения, выполненные в виде газовых ловушек и содержащие электродызаряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССРУ 117 Я 4., кл. 6 01 й ) 11/44, 1957.2. Авторское свидетельство СССРИ 157008, кл. 6 01 й 11/44, 1962907 М 5 мйн1) 1 )1Й111 11 3В Составитель Т.Сердобольскедактор А.Шандор Техред , Е,Харитончик Корректор Е.Ро дписное оектна 82/53 Тираж 719 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и отк 113035 Москва Ж, Раушска