Электрохимический преобразовательный элемент

 

. Изобретение может быть использовано в качестве чувствительных элементов течеискателей для обнаружения утечек газов и паров воды, спиртов, продуктов сгорания различных топлив и других химически активных веществ. Цель изобретения - повышение чувствительности к газам и парам и снижение инерционности при течеискании. Поставленная цель достигается за счет того, что электрохимический преобразовательньй элемент содержит электродные металлические пластины, размещенные параллельно и одна напротив другой. Обращенные одна к другой боковые поверхности электродных пластин имеют диэлектрическое покрытие. Электродные пластины склеены между собой твердым диэлектриком, который наносят на поверхности с диэлектри- ; ческим покрытием. Торцовые поверхности являются рабочими поверхностями и имеют электропроводные покрытия, нанесенные на рабочие торцы из металлов с разной электроотрицательностью. Предложенное устройство позволяет повысить чувствительность и понизить инерционность определения газов и паров при течеискании. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (5)) 4 G 01 N 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®С&;-.:, ., «/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, (,, Н ««ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4019576/24-25 (22) .17 ° 12 ° 85 (46) 23.03.88. Бюл. №- 11 (72) В.Ф. Рогаль и В.В. Рогаль (53) 543.257(088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 2035574, кл. G 01 N 27/12, опублик. 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 649994, кл. С 01 N 27/06, 1979. (54) ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (57). Изобретение может быть использовано в качестве чувствительных элементов течеискателей для обнаружения утечек газов и паров воды, спиртов, продуктов сгорания различных топлив и других химически активных веществ.

Цель изобретения — повьппение чувствительности к газам и парам и снижение инерционности при течеискании, Пос« тавленная цель достигается за счет того, что электрохимический преобразовательный элемент содержит электродные металлические пластины, размещенные параллельно и одна напротив другой. Обращенные одна к другой боковые поверхности электродных пластин имеют диэлектрическое покрытие, Электродные пластины склеены между собой твердым диэлектриком, который наносят на поверхности с диэлектрическим покрытием, Торцовые поверхности являются рабочими поверхностями и имеют электропроводные покрытия, нанесенные на рабочие торцы из металлов с разной электроотрицательностью.

Предложенное устройство позволяет повысить чувствительность и понизить инерционность определения газов и .паров при течеискании. I з.п.ф-лы, 4 ил.

1383187

Изобретение относится к электрохимическим устройствам, изменяющим свое сопротивление, емкость и ЭДС под действием газов и паров, и может быть использовано в качестве чувствительных элементов течеискателей для обнаружения утечек газов МНз, NO д, SO, С1, F НС1, С10, С1 0, СН,NH паров воды, спиртов,продуктов.сгорания различных топлив и других химически активных веществ.

Цель изобретения — повышение чувствительности к газам и парам и снижение инерционности при течеискании, 15

На фиг.1 представлен электрохимический преобразовательный элемент, общий вид; на фиг.2 — то же, с электродами в виде гребенок; на фиг.3 то же, с электродами в виде гребенок, 20 имеющих криволине" ; .на фиг.4 — то же, с электродами в виде лент, свернутых в рулон.

Электрохимический преобразовательный элемент содержит электродные 25 пластины 1 и 2, выполненные на электротехнической нелегированной стали.

Электродные пластины 1 и 2 могут быть изготовлены и из других марок стали, а также меди, алюминия и т.п, недоро — 30 гих металлов и сплавов. Электродные пластины 1 и 2 размещены параллельно одна напротив другой, Обращенные одl на к другой боковые поверхности электродных пластин 1 и 2 имеют диэлектрическое покрытие 3, например оксиди. рование. Благодаря этому зазор между пластинами равномерный, составляет единицы микрон (1-5 мкм) и это покрытие позволяет исключить короткое замыкание между электродными пластинами. Электродные пластины 1 и 2 склее-. ны между собой твердым диэлектриком

4, наг!ример эпоксидным клеем марки

К-136. Торцовые поверхности электрод- 45 .ных пластин 1 и 2 являются рабочими поверхностями и имеют коррозионностойкие электропроводные покрытия 5 и 6 из металлов с разной электроот- . рицательнастью. Так, коррозионно-< стойкое электропроводное покрытие 5 электродной пластины 1 выполнено из серебра (электроотрицательностью

1,9)„ а коррозионно-стойкое покрытие 6 электродной пластины 2 выполнено из золота (электроотрицательность 2,4).

При работе с неагрессивными средами защитное покрытие необязательно.

С уменьшением межэлектродного зазора и увеличением длины электродов чувствительность электрохимического элемента к газам и парам увеличивается, Электрохимический преобразовательный элемент может иметь более двух пластин каждого электрода 1 и 2 (фиг .2).

Эти пластины путем металлизации торцов 7 и 8 сгруппированы в гребенки так, что пластины каждого электрода расположены во впадинах между пластинами другого электрода. Пластины гребенок между собой склееныдиэлектриком, например эпоксидным клеем.

Электрохимический преобразовательный элемент может также иметь более двух пластин каждого электрода 1 и 2 (фиг.3). Эти пластины сгруппированы в гребенки, имеющие криволинейную форму. Пластины склеены между собой диэлектриком, например эпоксидным клеем.

В преобразовательном электрохимическом элементе с криволинейными гребенками используются две рабочие поI верхности в одной плоскости, что позволяет увеличить надежность обнаружения места течи путем получения двух сигналов от одного элемента над течью, кодированных определенным временем запаздывания между первым и вторым сигналами.

Кроме того, электрохимический преобразовательный элемент может иметь электродные: пластины 1 и 2, выполненные в виде двух лент, склеенных диэлектриком между собой и свернутых в рулон (фиг.4), При этом витки рулона также склеены диэлектриком между собой. В качестве диэлектрика использован эпоксидный клей марки К-136, Этот элемент позволяет увеличить чувствительность путем уменьшения толщины электродов (до фольги) и увеличения их длины до нескольких метров при сохранении габаритов элемента.

Электрохимический преобразователь-: ный элемент изготавливают следующим образом. Из металлического листа или ленты изготавливают электродные ° пластины. На одну из плоскостей этих пластин наносят диэлектрическое покрытие, например, оксидированием. Затем на плоскости с диэлектрическим покрытием наносят клеющий диэлектрик, например эпоксидный клей холодного отверждения марки К-136. Склеивают пластины, совмещая плоскости с ди1383187 электрическим покрытием. Склеивание

1 проводят при давлении 0,05-0,1 кг/см .

После отверждения клея измеряют сопротивление между пластинами. Сопро5 тивление должно быть не менее 10 Ом при относительной влажности воздуха

50Х. После этого механически обрабатывают торцы пластин. В процесс механической обработки торцовых поверх- 1р ностей электроды становятся короткозамкнутыми из-за образования заусенцев, перекрывающих диэлектрический зазор. Для восстановления начального сопротивления между электродами тор- 15 цовые поверхности обрабатывают посредством химического травления. На рабочие торцы электродных пластин электрохимического преобразовательного элемента, предназначенного для ра- 2р боты с агрессивными газами и парами, наносят коррозионно-стойкое электропроводное покрытие из металлов с разной электроотрицательностью. Например, на один электрод электролитичес- 25 ки наносят серебро (электроотрицательность 1,9), на другой электрод электролитически наносят золото (электроотрицательность 2,4).

Предлагаемый элемент работает сле» 3р дующим образом.

Воздух, в котором находится элемент, определяет его начальные параметры: сопротивление R,,емкость С и электродвижущую силу ЭДС

При воздействии на рабочую элект35 родную поверхность 7 или на некоторую ее часть газообразной течи, имеющей большую влажность, чем у окружающего воздуха или содержащее в своем соста- 40 ве химически активный гаэ (NH, SO

ИО, С1, Р, НС1 и т,п.), параметры элемента изменяются пропорционально количеству молекул утечки .

Внешняя электрическая цепь поклю-. чается к контактам 4 и 5 с целью регистрации одного из параметров.

Переносчиком электрического заряда между электродами 1 и 2 являются ионы проводимости адсорбированного слоя атмосферной влаги, являющейся слабым

50 электролитом.

Все газообразные элементы и веще" ства, взаимодействующие с водой с образованием ионов проводимости, вызывают изменение сопротивления, емкости и ЭДС преобразователя. Около 50 газообразных веществ (только не органического происхождения) отвечает этому условию, в том числе токсичные, ядовитые, пожаро- и взрывоопасные. Это существенно снижает селективность элемента и расширяет перечень обнаруживаемых газов.

Рабочая электродная поверхность преобразователя состоит иэ компактных материалов (металл и диэлектрик).

Процессы сорбции и особенно десорбции на поверхности компактных материалов протекают с большей скоростью, чем на рыхлых. Поэтому предлагаемый преобразовательный элемент имеет лучшие динамические характеристики по сравнению с известным и датчиками со структурой металл-диэлектрик-металл, применяемыми во влагометрии, в которых один или оба компонента поверхности (электроды или диэлектрик) напылены и являются рыхлой структурой, Инерционность преобразователя в режиме течеискания составляет 5—

10 мс, а у известного устройства с рыхлыми компонентами единицы и десятки секунд. Это позволяет соответственно увеличить скорость перемещения преобразователя при контроле герметичности.

Предлагаемое устройство обеспечивает чувствительность к газам и па-; рам, понижает инерционность до 5-!

О мс, вместо секунд у известного, позволяет выполнять чувствительные элементы, по ширине соизмеримые с размерами контролируемых на герметичность швов соединений, и обеспечи вать контроль за один проход.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Электрохимический преобразова" тельный элемент, содержащий электроды, между которыми расположен слой диэлектрика, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности к газам и парам и снижения инерционности при течеискании, электроды выполнены в виде пластин, имеющих на обращенных одна к другой сторонах дополнительное диэлектрическое покрытие и склеены диэлектриком, слой которого расположен заподлицо с рабочими торцами пластин.

2, Элемент поп,1, о т л и ч а юшийся тем, что торцовые рабочие поверхности электродных пластин имеют коррозионностойкие электропроводные покрытия из металлов с разной электроотрицательностью.

1383187 и8,2

Составитель И. Рогаль

Техред А. Кравчук Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Тупица

Заказ 1287/39 Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Подписное, Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4