ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК
Полезная модель относится к области измерительной техники, а более конкретно - к электрохимическим датчикам для определения концентрации растворенного газа, преимущественно кислорода.
Известен электрохимический датчик растворенного кислорода 1, содержащий катод, анод, камеру для электролита и газопроницаемую мембрану, отделяющую камеру для электролита от исследуемой жидкости. Фланец газопроницаемой мембраны закреплен на торцовой части корпуса посредством кольца и накидной гайки.
Недостатком известного датчика является относительно низкая чувствительность и нестабильность его показаний, обусловленные увеличенным зазором между мембраной и катодом и нестабильностью прижатия мембраны к рабочему участку катода, вследствие изменения ее кривизны из-за вьщавливания материала фланца мембраны к ее центру при сборке датчика.
В другом известном датчике растворенного кислорода 2 постоянство зазора между газопроницаемой мембраной и катодом обеспечивается вьшолнением в последнем отверстий, расположенных на его периферии, и рисок на рабочей поверхности катода. Под действием внешнего побудителя электролит постоянно протекает в указанном зазоре, обновляя поверхности контакта фаз, что повышает чувствительность датчика.
Данное техническое решение характеризуется сложностью конструктивного выполнения датчика. Необходимость в дополнительном устройстве - внешнем побудителе расхода электролита - ограничивает возможности его применения.
МПК GO IN 27/404
ления концентрации веществ в растворах 3, содержащий корпус, заполненный электролитом, в котором расположены индикаторный электрод, смонтированный в цилиндрическом изоляторе, и сравнительный электрод, соединенные с источником поляризз ющего напряжения и регистрирующим прибором.
На торце датчика закреплены посредством резинового кольца две находящиеся в контакте между собой газопроницаемые мембраны, одна из которых контактирует также с индикаторным электродом (катодом), а другая, выполненная из материала природного происхождения (стенка рыбьего воздушного пузыря, кишки овцы и т.п.), - с исследуемой средой.
Наличие в датчике-прототипе 3 газопроницаемой пленки (мембраны), размещенной между рабочей поверхностью катода и наружной мембраной, позволяет обеспечить фиксированный зазор между указанными элементами датчика, а также присутствие тонкого слоя электролита на рабочей поверхности катода на протяжении всего срока службы датчика.
К недостаткам известного датчика следует отнести низкую надежность и малый срок службы, обусловленные свойствами используемых мембран. Газопроницаемая полимерная мембрана не обладает необходимой упругостью, поэтому может со временем вытягиваться и отслаиваться от катода датчика (особенно при работе в среде с большими температурными перепадами). Это приводит к уменьшению скорости реакции датчика и увеличению погрешности измерения.
Кроме того, подобная мембрана весьма чувствительна к флуктуациям потока контролируемой среды. Механическая вибрация мембраны в нестабильном потоке приводит к нестабильному току датчика.
функции, не решает нолностью указанных нроблем. Материал природного происхождения, из которого изготавливается наружная мембрана, также деформируется в процессе эксплуатации датчика, недолговечен и подвержен гниению.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерения, уменьшение времени отклика и увеличение ресурса датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрохимическом датчике, содержащем корпус, камеру для электролита, в которой размещены анод и катод, и две контактирующие одна с другой газопроницаемые мембраны, первая из которых находится в контакте с рабочей поверхностью катода, а вторая - с контролируемой средой и закреплена на торце корпуса, согласно полезной модели вторая газопроницаемая мембрана выполнена из резиноподобного материала.
Кроме того, вторая мембрана имеет больною газопроницаемость, чем первая мембрана.
В предпочтительном варианте исполнения газопроницаемость второй мембраны превышает газопроницаемость первой мембраны в 3-5 раз.
Охарактеризованная з азанными выше сушественными признаками полезная модель на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям условия охраноспособности новизна.
Полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия промышленная применимость.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен общий внд предлагаемого датчика, продольный разрез.
Электрохимический датчик для определения концентрации растворенного газа, преимущественно кислорода, содержит корпус 1, камеру 2 для электролита, анод 3 и катод 4, смонтированный в стеклянном изоляторе 5.
Датчик содержит также контактирующие между собой газопроницаемые мембраны 6 и 7. Мембрана 6, выполненная из полимерного материала, например фторопласта, находится в контакте с рабочей поверхностью катода 4. Мембрана 7, отделяющая камеру 2 для электролита и электродную систему от контролируемой среды, выполнена из резиноподобного материала, например силикона.
Газопроницаемость наружной мембраны 7 в 3 - 5 раз превыщает газопроницаемость мембраны 6.
Электрохимический датчик работает следующим образом.
Кислород (или другой растворенный газ) из контролируемой среды диффундирует через газопроницаемые мембраны 7 и 6 и тонкий слой электролита к рабочей поверхности катода 4, где происходит его электрохимическое восстановление.
Возникающий в результате этого электрический ток регистрируется измерительным прибором (на чертеже не показан).
По величине тока судят о концентрации растворенного кислорода.
Выполнение наружной мембраны 7 из резиноподобного материала позволяет за счет упругих свойств материала обеспечить постоянное прижатие внутренней полимерной мембраны 6 к рабочей поверхности катода 4, что устраняет отмеченные выше недостатки прототипа и приводит к повьппению точности и динамических характеристик датчика, а также увеличению ресурса его работы.
Выполнение наружной мембраны из резиноподобного материала позволяет также достичь полной герметизации камеры для электролита от внешней среды.
Источники информации:
1.Патент США № 3785948, МПК G01N 27/46, опубл, 1974г.
2.Авторское свидетельство СССР № 1193561, МПК G01N 27/28, опубл. 1985г.
3.Патент СССР № 1034618, МПК G01N 27/30, опубл. 1983г. прототип.