НЕПОЛЯРИЗУЮЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОД СРАВНЕНИЯ С ДВУКЛЮЧЕВОЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ КАМЕРОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к стационарным неполяризующимся электродам сравнения длительного действия и предназначена для мониторинга параметров электрохимической защиты от коррозии подземных стальных сооружений и для измерения суммарного и поляризационного потенциалов этих сооружений.
Наибольшее распространение получили неполяризующиеся электроды сравнения. В основу работы таких электродов, как правило, положена конструкция с телом из определенного металла (медь, цинк, серебро), погруженным в насыщенный раствор соли того же металла, отделяемая от внешней среды химически инертным корпусом с ионообменной мембраной.
Известен неполяризующийся лабораторный электрод сравнения хлорсеребряный двухключевой (с двойным ключом) «ЭСр - 10101» (ТУ 4215-020-35918409-98), содержащий стеклянный или пластиковый корпус, заполненный электролитом (внешняя оболочка, 2 ключ) и внутреннюю камеру (1 ключ) этого корпуса с серебряным стержнем в порошке / гранулах хлорида серебра и в растворе хлорида калия. Достоинствами устройства являются высокая точность измерений, а также то, что для заполнения корпуса электрода, кроме растворов KСl могут применяться другие электролиты (KNO3, NH4NO3, NH4Cl). Это может быть востребовано в том случае, если истекающий из электролитического ключа раствор KСl мешает проведению измерений или взаимодействует с компонентами анализируемого раствора с образованием нерастворимых солей (например PbC12, AgCl), которые могут забить ключ и нарушить нормальную работу электрода. Недостатком устройства является узкая область применения ограниченная в основном лабораторными исследованиями и техническим контролем в научных и промышленных аналитических лабораториях для создания опорного потенциала при работе в паре с индикаторными электродами при потенциометрических измерениях в водных растворах для эксплуатации по группе 2 по ГОСТ 22261.
Известен неполяризующийся электрод сравнения длительного действия ЭСМС.ПВЕК (Интернет сайт 06.11.2020 http://www.texnoprom.com/produktsiya/elektrody-sravneniya/esms-pvek/), содержащий внутренний корпус электрода, заполненный раствором медного купороса, в который погружен медный электрод из чистой меди. Ионообменная мембрана, установленная в нижней части внутреннего корпуса, отделяет внутренний корпус с раствором медного купороса и медным электродом от бентонитовой контактной массы, заполняющей внешний корпус. Контакт внешнего корпуса с грунтом происходит через пористую диафрагму, установленную в нижней части внешнего корпуса. Вспомогательный электрод на внешнем корпусе предназначен для измерения поляризационного без омической составляющей потенциала трубопровода. Выводы от медного и вспомогательного электродов выполнены медными многожильными проводниками. Достоинством электрода сравнения является стабильное значение собственного потенциала, что позволяет производить точные измерения потенциала защищаемого сооружения. На недостаток устройства указывает тот факт, что примерно половина бентонитовой контактной массы распределена по образующей цилиндрического внутреннего корпуса и, тем самым, контактирует только лишь с инертным пластмассовым материалом этого корпуса, что лишено смысла и в связи с чем данная бентонитовая контактная масса почти не участвует в каких-либо процессах, происходящих при эксплуатации электрода, например в защите внутреннего корпуса с электролитом от токсичных ионов, проникающих с течением времени из грунта или другой минерализованной внешней среды.
Известно устройство двухкамерный медно-сульфатный электрод сравнения неполяризующийся (Патент №2339740 RU 2007.03.19), содержащее токонепроводящий корпус с электролитической камерой с вмонтированным в него медным стержнем с измерительным проводником и датчиком потенциала, установленным на корпусе, при этом корпус электролитической камеры заполнен электролитом на основе раствора медного купороса и содержит ионообменную мембрану, которая отделяет электролит от бентонитовой камеры, заполненной бентонитовой глиной, размоченной в воде с солью-активатором. Электролитическая и бентонитовые камеры плотно сочленены посредством уплотнителей и пластмассовой гайки, а в нижней части на корпусе бентонитовой камеры установлена пластмассовая шайба с впрессованной в нее керамической пористой диафрагмой, которая выполнена с возможностью обеспечения электролитического контакта бентонитовой камеры с грунтом. К достоинствам известного устройства относится сохранение стабильного значения собственного потенциала на длительный период эксплуатации. Недостатком является очень медленное истечение электролитического раствора медного купороса через ионно-обменную мембрану в бентонитовую камеру, кроме того, на медном стержне со временем происходят окислительные процессы, связанные с прониканием в жидкий раствор электролита ионов окислителей. Данные процессы медленно, но неминуемо выводят электрод из строя.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является увеличение срока службы устройства, выраженное в более долговременном поддержании стабильного значения собственного потенциала в условиях длительной эксплуатации.
Технический результат достигается за счет того, что в неполяризующимся электроде сравнения с двухключевой электролитической камерой, содержащем токонепроводящий корпус, представляющий собой осесимметричную конструкцию, включающую внешнюю электролитическую камеру 1, наполненную жидким электролитом 2, содержащую медный стержень 3 с подключенным к нему изолированным измерительным проводником 4, установленный снаружи токонепроводящего корпуса датчик потенциала 5, при чем внешняя электролитическая камера 1 сочленена с бентонитовой камерой 6, при этом в месте сочленения камер в нижней части внешней электролитической камеры 1 установлена ионообменная мембрана 7, разделяющая жидкий электролит 2 и бентонитовую смесь 8, а керамическая пористая диафрагма 9 отделяет бентонитовую камеру 6 от рабочей среды, при чем во внешней электролитической камере 1 размещена заполненная вязким электролитом 10 дополнительная внутренняя электролитическая камера 11, содержащая при этом вмонтированный в нее сверху медный стержень 3 и пористую перегородку 12 в нижней части.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом на фиг. 1, где дана принципиальная схема неполяризующегося электрода сравнения с двухключевой электролитической камерой: 1 - токонепроводящий корпус, 2 - жидкий электролит, 3 - медный стержень, 4 - изолированный сигнальный проводник, 5 - датчик потенциала, 6 - бентонитовая камера, 7 - ионообменная мембрана, 8 - бентонитовая смесь, 9 - керамическая пористая диафрагма, 10 - вязкий электролит, 11 - внутренняя электролитическая камера, 12 - пористая перегородка.
Осуществление полезной модели
Токонепроводящий корпус неполяризующегося электрода сравнения выполнен из прочного химически инертного материала, например из композитного пластика. Верхняя полость токонепроводящего корпуса, являющаяся внешней электролитической камерой 1 заполняется жидким электролитом 2 из насыщенного раствора медного купороса. С помощью уплотнительных и соединительных элементов к внешней электролитической камере 1 герметично пристыковывается сначала ионообменная мембрана 7, а потом нижняя часть токонепроводящего корпуса, заполненная бентонитовой смесью 8 (бентонитовая глина + соль активатор) и являющаяся бентонитовой камерой 6. Бентонитовая камера 6 содержит в нижней части керамическую пористую перегородку 9 обеспечивающую контакт бентонитовой смеси 8 с грунтом или другой рабочей средой снаружи. С наружной рабочей средой непосредственно контактирует также датчик потенциала 5, изготовленный из потенциала 5, изготовленный из стали, опресованной по периметру пластиком. Датчик потенциала 5 крепится за пластиковую опрессовку снаружи токонепроводящего корпуса электрода сравнения.
Отличием полезной модели от прототипа и ряда других известных устройств является то, что во внешней электролитической камере 1 токонепроводящего корпуса содержится внутренняя электролитическая камера 11, наполненная вязким электролитом 10 на основе того же насыщенного раствора медного купороса и загустителя. При этом медный стержень 3 монтируется во внутреннюю электролитическую камеру 10 и погружается, таким образом, в вязкий электролит 10. Для того, чтобы вязкий электролит 10 взаимодействовал путем обмена ионов с жидким электролитом 2, но при этом электролиты не смешивались друг с другом, внутренняя электролитическая камера 11 содержит в нижней части пористую перегородку 12.
Наличие в устройстве второго ключа в электролитической камере, вязкого электролита 10 и дополнительной пористой перегородки 12 замедляет негативный процесс окисления медного стержня 3. Что же касается другого вредоносного процесса - истечения жидкого электролита 2, то, так как вязкий электролит 10 не подвержен истечению, а медный стержень 3 находится в нем, то истечение жидкого электролита 2 не столь существенно влияет на значение собственного потенциала, как в прототипе.
Таким образом, полезная модель характеризуется повышенным сроком службы, выраженным в более долговременном поддержании стабильного значения собственного потенциала.