SU940042A1 - Элекрометрическое буксируемое устройство дл проведени измерений в жидких средах - Google Patents

Description

С 5) ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ БУКСИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ

Изобретение относитс  к технике электрометрических измерений в элект ролитах, а точнее к устройствам первичных контактных измерительных преобразователей электрического пол  ( измерительных электродов), работающих в услови х обтекани  их исследуемой средой, например при букировке в естественных или искусственных водоемах . Известны измерительные электроды, активна  масса которых, отдел ема  от исследуемой среды электролитом, помещена в сплошной корпус в виде цилиндра, выполненного из пластмассы с одним или несколькими электрометрическими отверсти ми, расположенными в непосредственной близости дру к другу на кормовом конце корпуса, что исключает по вление потенциалов фильtpaции и св занных с ними помех. Электролит, имеющий отличный от ис-и следуемой среды солевой состав, находитс  в непосредственном контакте с движущейс  жидкостью ll. Наиболее близким техническимрешением к предлагаемому  вл етс  электрод , содержащий заполненный электрот литом корпус, выполненный из диэлектрического материала в виде удлиненного тела вращени  и снабженный электрометрическими отверсти ми, внутри которого расположена электродна  камера, заполненна  электролитом другого состава. Электролит, заполн ющий корпус, содержит агар-агар, а в электродной камере находитс  кашица из КС В 2. Движение электролитвмещающей среды вдоль поверхности корпуса вызывает вдоль нее конвектив-. ный поверхностный (электрокинетический ) ток, резко падающий до нул  в области отрь1ва погрансло , т.е. в кормовой области, что создает трибопол ризационную-помеху в виде локального потенциала растекани . Этот потенциал имеет экстремум в корме, в области отрыва пограноло  где расположены электрометрические отверсти , что снижает чувствительность измерений, Вследствие беспор дочных движений электролита исследуемой среды в заострывной области по поверхности агар-агарового студн , заполн юще го электрометрические отверсти , диффузионный потенциал на границе между студнем и средой испытывает неустойчивости, что дополнительно снижает чувствительность измерений. Цель изобретени - - повышение чувствительности измерений за счет снижени  трибопол ризационных электрокинетических помех и ослаблени  диффузионных неустойчиаостей первичного контактного измерительного преобразо зател . Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройстве дл  проведени  изме рений 8 ВОДНЫХ средах, содержащем заполненный электролитом корпус, выполнениый из диэлектрического матери ала в виде удлиненного тела вращени  и снабженный электрометрическими отверсти ми , внутри которого расположена электродна  камера с электродом, заполненна  электролитом другого сос тава, электрометрические отверсти  расположены по линии, опо сывающей корпус и смещены от его диаметральной плоскости на рассто ние, равное 1/20 длины корпуса в направлении носовой части устройства. Корпус и электродна  камера вы полнены из полипропилена или- эбонита Причем внутренн   полость корпуса сообщаетс  с электродной камерой посредством электролитического перехода . На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 - график хода вдоль поверхности корпуса значений тангенциального напр жени  трени  Т , поверхностного конвентивного тока локального трибоГюл ризационного потенциала Ч дл  корпу са в виде выт нутого эллипсоида вращени  диаметром 2 см, Е 12 см, при скорости набегающего потока Чзо 5 м.сек , величина электрокинетического потенциала материала корпуса f 0 мВ и электропроводности среды 32- 0,095 Ом м , что соответствует винипласту в распрес ненной морской воде соленостью S 0,6 при 20°С. Устройство (фиг.1) состоит из электрода 1, токоотвода в виде прочного изолированного провода 2, электродной камеры 3 Kopfiyca в виде удлиненного тела вращени , в свою очередь состо щего из обтекател  Ц, рассекател  5 и хвостовика 6, а также соедин ющих из элементов. С помощью, па ного соединени  7 электрод соединен с токоотводом 2. С помощью электролитического перехода 8 электролит электродной камеры 9 соединен с полостью корпуса 10, заполненной электролитом исследующей среды. Эле тродна  камера 3 скреплена с электродом 1, проводом 2 и па ным соединением 7 с помощью электроизол ционного компаунда 11, а электрометрический переход 8 выполнен в запрессованной пробке 12. Электродна  камера 3 герметично закреплена в обтекателе t с помощью рассекател  5 уплотн ющего сальник из неэлектропроводных прокладки 13 и шайбы 1. Рассекател-ь 5 имеет полость 15 заполненную эластичной набивкой, и носовой патрубок 16, сквозь который выведен провод 2.Хвос товик 6 герметично закреплен на обтекателе 4 с помощью неэлектропроводных прокладки 17 и шайбы 18 и имеет полость 19, заполненную эластичной набивкой и кормовой патрубок ; 20, сквозь который выведен эластичный стабилизатор 21 в виде отрезка растительного троса Полость корпуса 10 сообщаетс  с окружающей средой с помощью электрометрических отверстий 22, расположенных на линии, опа сывающей корпус и смещенной от его диаметральной плоскости на рассто ние равное 1/20, длины корпуса в направлении носовой части устройстваТ Провод 2 служит дл  подключени  электрода к измерительному устройству (не показано). Электролитический переход 8 выполнен запрессованным в пробку 12 дл  облегчени  доступа к электродной камере (например при ее обработке дл  уменьшени  бароэлектрического эффекта и увеличени  воспроизводимости измерёнийЛ Полости 15 и 19, заполненные эластичной массой, служат дл  удобства сборки и обеспечени  устойчивости резьбовых соединений в услови х вибрации , сопровождоющей буксировку. Стабилизатор 21 служит дл  уменьшени  рыскани  при буксировке, а также креплени , если рервичный измери тельный преобразователь использован в составе буксировочной косы. Электрод работает следующим образом . При омывании корпуса набегающим со скоростью VQO продольным потоком на внешней поверхности корпуса формируетс  поле тангенциальных напр жений V , имеющее максимум вбл зи носа корпуса (фиг.2) и практичес ки нулевые значени  в точке отрыва погрансло  и в заострывной области, С полем тангенциальных напр жений св заны градиент скорости в ламина ном подслое, и в свою очередь величина конвективного поверхностного тока . Эта св зь имеет вид ,5er 1--f-, , - диэлектрическа  и кине матическа  характерист ка электролита вмещающ среды. - электрокинематический потенциал материала корпуса относительно электролита исследу емои среды; V - текущий радиус поперечной кр визны корпуса. Величина поверхностного тока J весьма неравномерно распределена по длине корпуса, как это видно из приводимого примера ( фиг.2|, Компенсаци онные токи растекани  конвективного тока Ur создают во вмещающей среде локальный трибопол ризационный потенциал Ч , ход которого, как ока залось, асимметричен относительно диаметральной плоскости корпуса мм, имеет экстремум в области отрыва погрансло , слабо спадающий к корме корпуса, и характеризуетс -близкими к нулю значени ми вблизи плоскости АА, расположенной примерно на 1/20

Электрокинетические потенциалы (мВ)

Наименование при солености (%} материалов

Серебро

-30,6 хлористое

-19,6 -11,2 .-П,0

-29,3 2 длины собранного корпуса f впереди диаметральной плоскости корпуса ММ. Поскольку при полностью турбулентном обтекании технически шероховатых поверхностей роль райнольдсова числа практически отсутствует при гидродинамическом обтекании корпусов различных типоразмеров в широком диапазоне скоростей аффинное подобие в распределении касательных напр жений приблизительно сохран етс , это делает полученный в примере результат общим дл  других размеров корпуса. Благодар  расположению электрометрических отверстий на участке поверхности корпуса, характеризующимс  близкими к нулю значени ми трибопол ризационного потенциала Ч . значение потенциала вмещающей среды передаетс  в промежуточную камеру 10 через электрометрические отверсти  22 с меньшими искажени ми, это повышает чувствительность измерений . За счет круглого расположени  отверстий 22 на корпусе выравниваетс  некотора  неравномерность положени  на корпусе изолинии нулевых значений Ч имеюща  место при турбулентном обтекании корпуса. Благодар  выполнению корпуса в виде удлиненного тела вращени , его обтекание носит регул рный характер, что уменьшает миграцию нулевой изолинии потенциала помехи и дополнительно способствует повышению чувствительности измерений. В силу симметрии и расположени  тверстий 22 в одной плоскости двиение электролита в полости 10 практически отсутствует, место-располоени  электролитического перехода вдали от плоскости АА отверстий 22, т.е. область формировани  дифузионного потенциала ограждено отоздействий скорости и повышает увствительность измерений.

Эти материалы традиционно рекомендуютс  к применению при изготовлении контрактных первичных измерительных преобразователей электрического пол . Чем меньше модуль потенциала матер 1ала, тем меньше, при заданной солености , электрокинетичаска  поме ха, создаваема  корпусом из такого материала. Из таблицы видно, что при любой заданной солености наименьшим модулем электрокинетического потенциала в растворах морской воды обладают эбониты и полипропилен.

Выбор полипропилена или эбонита в качестве материала корпуса приводи к общему снижению уровн  трибопол ризациониого потенциала, что допол9400 2

8 Продолжение таблицы

нительно снижает помеху и повышает чувствительность измерений. Кроме того, полипропилен способен в силу упругости«противосто ть ударам и другим неблагопри тным воздействи м возможным при использовании буксируемого электрода.

Благодар  выполнению электродной камеры изэбонита дополнительно ослабл етс  помехообразующее действие, остаточных движений электролита в промежуточной камере 10,,так как эбонит обладает малой величиной модул  € - потенциала, что также повышает чувствительность измерений.Кроме того, эбонит легко скрепл етс  с различными электроизол ицонными компаундами.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Электрометрическое буксируемое устройство для проведения измерений ·» . ,в жидких средах, содержащее заполненный электролитом корпус, выполненный из диэлектрического материала в. виде удлиненного тела вращения и снабженный электромет* рическими отверстиями, внутри которого расположена электродная камера с электродом, заполненная электролитом, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, »5 электрометрические

   940042 10 отверстия расположёны на линии, опоясывающей корпус, и смещены от его диаметральной плоскости на расстояние , равное 1/20 длины корпуса в направлении носовой части устройства.
2. 2. Устройство по пп.1 и 2, о т личающееся тем, что элект-> родная камера сообщается с внутренней полостью корпуса посредством электролитического перехода.
3. 3. Устройство по π.1, о т л и чага щ е е с я тем, что KQpnyc и элект* родная камеры выполнена из полипропилена или эбонита.