Кондуктометр

 

КОНДУКТОМЕТР, содержащий -ячейку с исследуемым раствором, чувствительный элемент в виде нити, электроды с измерительной схемой, выход которой соединен с входом счетно-решаицего блока, отличающийся тем, что., с целью повышения Точности измерения он снабжен блоком регулировки натяжения нити , электродвигателем, синхронизатором , синхронным детектором и баланснъм смесителем, при этом блок регулировки :натяжения нити соединен через электродвигатель с синхронизатором выход измерительной схемы соединен через синхронизатор с синхронtobiM детектором и балансным смеси- 8 телем, выходы которых соединены со счетно-решакпщм блоком.

ае (в.щр @ 01 и 27/02

ГОСУДМРСТМННцй НОМИТЕТ СССР

ЖП

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н автонснами свщатввств (21) 3434765/18-25 (22) 30 .04.82 (46) 30.08.83, Бюл. 9 32 (72) И.Г.Гринман, A.Е.Ндовина и А.М.Альдербаев (71) Ордена Трудового Красного знамени институт металлургии и обогащения AH Казахской CCP (53) 543.257 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 596871, кл.. 6 01 М 27/02, 1970.

2. Материалы Всесоюзного совещания

"физико-химические основы бессточной технологии переработки полезных ископаемых". Тезисы докладов Алма-Ата

"Наука", 1981, с. 36 (прототип).

; (54) (57) КОНДУКТОМЕТР, содержащий

- ячейку с исследуемыми растворам, чувствительный элемент в виде нити, электроды с измерительной схемой, выход которой соединен с входом счетно-решающего блока, о т л и -. ч а в шийся тем, что., с целью повьиаения точности измерения он снабжен блоком регулировки натяжения нити, электродвигателем, синиронизатором, Синхронным детектором н балансным смесителем, при этом блок регулировки .натяжения нити соединен через электродвигатель с синхронизатором выход измерительной схемы соединен через синхронизатор с синхронным детектором и балансным смеси- I телем, выходы которых соединены со счетно-решаю@им блоком.

1038861,Яс — y, ()

«е

Я =Р— l .(RJ

0 sl где 5 и Р - сечение и длина нити при дополнительном натяжении. Так каК. прн натяжении изменяется не только сечение, но и длина нити, то, используя закон сохранения объема, получим

5 Š— (3)

5 е,Р5 =OS <

s® —, ° .(ф) и к

Изобретение относится к электрохимическому анализу растворов и суспензий и рекомендуется для использо- вания при непрерывном определении! концентрации веществ в техиологических растворах глиноземного производства и в других агрессивных средах.

Известно устройство для кондуктометрического анализа, .содержащее двухтранспортный датчик с входной обмоткой и обмоткой сравнения, ком- 10 мутатор, подключенный к входной обмотке и обмотке сравнения датчика, фильтр, выпрямитель, интегратор и полевой транзистор L1 ).

Недостатком указанного устройст- 15 ва является .большая погрешность, вызванная изменением константы кон- . дуктометрической ячейки в процессе эксплуатации за счет химического взаимодействия исследуемого раствора 2О с контактируемой поверхностью.

Наиболее близким к предлагаемому является кондуктометр, который содержит ячейку с исследуемым раствором, чувствительный элемент в виде нити, электроды, с измерительной схемой, выход которой соединен с входом счетно-решающего блока. Расчет элект юпроводимости раствора в данном устройстве осуществляется в счетно-решающем узле по формуле

1 L

Ж

R S где a — - .. электропроводность раст- вора, R - измеряемая мостом величи- 35 . на сопротивления на участке нити ,цлиной L;: 5 - заданное сечение нити на участке длиной L (2 ).

Однако точность измерений известным устройством невысока и состав- 4() ляет +10%, что вызвано неоднородностью сечения нити по длине.

Цель изобретения - повьзаение точности кондуктометрического анализа путем исключения влияния неоднород- 45 .ности нити на результат измерения. указанная цель достигается тем, что в кондуктометр, содержащий ячей. ку с исследуеьим раствором, чувстви тельный элемент в виде нити, электроды с измерительной схемой, выход которого соединен с входом счетнорешающего блока, введены блок регу лировки натяжения нити, электродвигатель, синхронизатор, синхронный детектор и балансный смеситель, при- чем блок регулировки натяжения нити соединен через электродвигатель с синхронизатором, выход измерительной схемы соедийен через синхронизатор с синхронным детектором и 9) баланоным смесителем, выходы которых соединены со счетно-решающим блоком На чертеже прйведена схема предлагаемого кондуктометра.

Блок регулировки натяжения нити периодически натягивает нить и отпускает ее ° При этом с измерительных электродов на измерительный мост поступает сигнал, соответствующий сопротивлению пропитанной раствором нити при дополнительном натяжении и без него. Периодичност) дополнительного натяжения зависит от длины измеряемого участка нити, от скорости протяжки и требуемой точности измерений.

Величина сопротивления участка нити без дополнительного натяжения между электродами равна где р - удельное сопротивление раствора,Р-длина нити, 5 - сечение нити.

При натяжении сопротивление ее соответственно будет

Изменение длины нити можно найти по закону Гука е -е -, В F

Е. 5

= Š— или — -1= Е (4).

51 где Е - модуль, упругости; F - сила натяжения.

С использованием равенства (3) уравнение (4) Moii(Ho записать р I ,— -1 или >- - = °

Произведение E F в этом случаевеличина постоянная, т.е. изменение сечения нити при натяжении S-S =K, j где К=ЕЕ=сот за., (Sj/

Из уравнений (1 ) и (2) видно, что сопротивление R зависит только от изменения сечения, так как длина нити 6 Р (расстояние между элект

1 родами )и удельное сопротивление одинаковы. Поэтому

-iR

С учетом 5 Й 9, ;1038861

Синхронизатор служит для замыкания электрической цепи в момент максимального натяжения нити, обеспечиваемого блоком дополнительного натяжения, минимального натяжения нити, обеспечиваемого только одним . протягивающим механизмом, и передачи,соответствующего сигнала с измерительного моста на синхронный детектор и балансный смеситель.

Синхронный детектор выделяет сигнал, соответствукщий величине R при минимальном натяжении нити, а балансный смеситель — величину ЬР, т.е. сигнал, соответствующий разнице сопротивлений при максимальном и минимальном натяжении нити. С помощью счетно-решакщего узла, на кото.рый подаются сигналы с синхронного 30 детектора R и с балансного,смесите ля a R, вычисляется значение удельного сопротивления .раствора по фор- муле (8 1, в которую не входит переменная неличина S (сечение нити ), в результате чего точность измерении повышается.

Кондуктометр содержит ячейку с чувствительным элементом 1 в ниде пористой хлопчатобумажной нити, про- 40 тягиваемой через раствор с помощью протягивакицего механизма 2, блок 3 регулировки натяжения нити, меха» нически связанный.с нитью через пружину и приводимью во вращение 4 двигателем 4, на валу которого расположен синхронизатор 5 с кнопкой и реле Р1.

На выходе нити из раствора установлены измерительные электроды 6 на участке опрЕделенной длины С,,элект- .рически связанные с.измерительным . мостом 7, выход которого через контакт реле P синхронизатора 5 соединен с синхронньва детектором 8 и балансным смесителем 9. Выходы синхронного детектора 8 и балансного смесителя 9 подключены к счетно-ре.шающему узлу 10, состоящему из суммирукщего блока 11, блока 12 умно- 40 жения, блока 13 деления и блока

14 памяти, причеМ выходы детектора

8 и смесителя 9 с входом суммирую-. щего блока 11, выход которого соединен с входом блока 12 умножения. у

Подставим выра>хение (6 ) в известное уравнение удельной электропроводности (1 )

„-=R . . "" . (11 . 9= - (й. -Rle

Обозначим отношение постоянных величин — через К, а R - R через ЬР, K е тогда окончательно имеем (+дй

Р= . . дй (э

Кроме того, к входу блока 12 подключены выход детектора 8 и выход блока 14 памяти, в котором заложено значение постоянного коэффициента К. Выходы блока 12 и смесителя 9:

5 соединены с .входом блока 13 деления.

Второй вход детектора 8 через контакты (2-2 ) кнопки синхронизатора 5 связан с блоком 3 дополнительного натяжения нити. Таким образом, на выходе счетно-решающего узла 10 имеем значение удельного сопротивления р согласно формуле 8

Устройство работает следующим образом.

Нить 1 с катушки сматывается с помощью протягивающего механизма, проходит по направляющим роликам через блок 3 дополнительного периодического натяжения, затем вдоль погружного зонда опускается в исследуемый раствор, выходит из него, замыкая своим телом измерительные электроды б, которые измеряют сопротивление пропитанной раствором нити на участке известной длины 0 ..

Измерительные электроды электрически связаны с измерительным мостом 7. Участок смоченной раствором нити, находящийся между электродами, является плечом измерительного мос:та 7.

БлоК.З дополнительного периодического натяжения периодически допол1нительно натягивает нить и отпус„кает ее. При максимальном натяжении нити замыкаются контакты 1-.1 и 3-3 кнопки синхронизатора 5, катушка реле Р1 получает питание, замыкает контакт Р1 в цепи выхода измерительного моста 7, при этом на выходе измерительного моста получается сигнал, соответствующий сопротивлению и, который поступает на вход синхронного детектора 8 и балансно. го смесителя 9. При минимальном натяжении нити, т.е. когда нить протягивается только с помощью протягивающего механизма 2, замыкаются контакты 2-2 и 4-4 кнопки синхронизатора 5, катушка реле Р1 замыкает контакт на выходе измерительного моста

7 и синхронный детектор 8 и балансный смеситель 9 получают сигнал, соответствующий сопротивлению R нити при минимальном ее натяжении.

Кроме того, при минимальном натяжении через контакты 2-2 кнопки синхронизатора 5 получает питание второй вход синхронного детектора 8.

При этом синхронный детектор 8 детектирует только то напряжение, которое соответствует величине и при минимальном натяжении нити.

Балансный смеситель 9 выделяет огибающую частоту„которой промодулировано переменное напряжение питания моста, инвертирует отрицатель1038861!

Составитель М. Кривенко

Редактор С.Квятковская 1Гехред Ж.Кастелерич

Корректор В. Бутяга

Заказ 6222/51 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москвар Ж 35у Раушская наб g д . 4/5

Филиал IIGII "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 ную фазу и на выходе выдает напряже ние, соответствующее разнице сопротивлений а9 при максимальном и минимальном натяжении нити.

Сигналы, пропорциональные величиная я и 6R соответственно с выходов

8 и 9 подаются в счетно-решающий узел 10 вначале на суммирующий блок, который суммирует величины R + дй затеи в блоке умножения эта сумма умножается иа сигнал, соответствую.- щий величине Ф., поступакщей с детектора 8, и на коэффициент К, значение которого хранится в блоке памяти, и передается в блок деления, 15 где произведение R„R(R+aR) делится на величину дР, поступакщую со смесителя 9. Вычисленное значение удельного сопротивления р выводится на самописец или на печатающее устройство счетно-решающего узла 10.

Кондуктометр Можно испольэовать в качестве прибора контроля в системе автоматического регулирования процесса декомпозиции (выкручивания ) глинозема. Изобретение позволит непрерывно и с точностью регистрировать изменения концентрации алюмийатного раствора в декомпозере н регулировать производительность аппарата, улучшить условия труда аппаратчика и повысит технику безопасности. Кроме того, непрерывный контроль и регулирование процесса декомпозиции позволит повысить производительность аппаратов. Таким образом, эффективность при увеличении производительности аппарата будет 1 руб на 1 т глинозема.