Устройство для управления электродиализной установкой
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
1233897 А1 (19) (11) (51) 4 В 01 D 13 02, G 05 D 27/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ )., "
Н А BTOPCH OMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
I 3
1„
1 з.
< (21) 3815116/23-26 (22) 26.1!.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (72) В. Г. Степанов, И. М. Цейтлин, А. Ф. Савостьянов и С. В. Голубцов (53) 66.012-52 (088.8) (56) Елимелих И. М.,Сидоркин Ю. Г. Струй. ная автоматика (пневмоника). Л» 1972, с. 182, рис. 101.
Патент США № 4381232, кл. 204---!80
Р, 1983. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ УСТАНОВКОЙ, состоящей из взаимосвязанных электродиализаторя с электродными камерами и размещенными между ними разделенными ионоселективными мембрана;Iи чередующимися камерами обессоливания и концентрирования, трубопроводов дилюата и концентрата и преобразователя тока, содержащего первый тиристорный выпрямитель, связанный своими выходами с электродами электродиализатора, которое содержит электропереключатель, установленный в цепи IIHTBHHB электродов, блок переключения камер обессоливания и концентрирования, имеющий входы, связанные соответственно с дилюатным и концентратным выходами электродиализатора, и дилюатный и концентратный выходы, реле времени, соединенное с гидропереключателями и электропереключателем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы устройства и снижения его материалоемкости, гидропереключатели выполнены в виде двух моностабильных струйных усилителей с камерой взаимодействия, двумя каналами управления, прямыми и инверсными выходами, при этом прямой выход первого гидропереключателя и инверсный выход второго связаны с дилюатным выходом блока переключения камер, концентратный Bbixok которого со«дин il с инверсным выходом первого и прямым выходом второго гидропереключателей, пер вые каналы управления гидропсрсключятелей, примыкающие к камерам взаимодействия со стороны прямых выходов, сообщены с атмосферой, а вторые каналы управления, примыкающие к камерам взаимодействия со стороны инверсных !3I>lxo;10!3, соединены между собой, реле времени выполНс II0 в в(де измерительного сосуда с пятрубком сифонного сброся, дозаторя, двух !1яр электродов, установлснны.; ня инверсном
k3hlxo;k0 псР130ГО и II;3 !Ij)Hмом в !x«;1< <3TOрого:. ядро!(ер<к. !< !ят<лей, и пьсзом(три < "слОЙ Tj)x бки, с«обl!,(!i!iÎè 13(рхll I . 1 K«lii!031 с вторыми каналами у! ряв.!ения,;! !!ия(ним погружеHHOH в 1змсрит< льныи с«с),;10 уров ня, расположенно <7 между коленом и ("0бо jkI I I XI конном 1 " 1.!73 ()K 3 (liô«H < ()I 0 . «!)OC3, ill)H 3T0М !«ЗЯ Г017 СВЯ 3 1!I 13ХО 031 С i((7!Iце)ггратным выходом блока !!ср< к, <к3чсния камер, я выхо jo31 — < изх.< 1 .! i<»»"iьным 00с)дом, электроперсклкэчятс,!ь выиолнс!I в ви I0 13ТОРОГО ти;)и(т0171!Ого вь! и Р м и г<., IЯ включенного параллельно и встр« !!< Ис«HO му выпрямителю, !!ри этом кяж;яя пя-: я электродов реле впемсi- !1 после,!Овятельно подк 1 10ч(на в ц(и ь ll 1) HI . 10 II II!! к!1Я 3«l О выпрямителя.
2. Устройство Iio и. 1, отличающееся т< м, что свободный конец !!ьсзометрической грубки раз.,:ещен на равном расстоянии OT к«»сна и свободного кон!«я па трубка сифонного сброса.
3. Устройство по и. 1, От.!ичающ« <7! тем, что дозатор содерж!(т дроссель, капельницу и промежуточный сосуд с II(17å !!313 Ihl)I Отверстием. соединенный входом с концентратным
Выxодом Олока и(. j3еK,3ioче1! ия h 3xiер, я Быхо†дом — — через дроссель и капельницу с входом измерительного сосуда.
1233897
Изобретение относится к электрохимической обработке жидкостей-электролитов методом электродиализа с использованием ионоселективных мембран и, в частности, к устройствам для управления электродиализной установкой.
Целью изобретения является повышение надежности и ресурса устройства и снижение его материалоемкости.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства для управления электродиализной установкой.
Устройство для управления электродиализной установкой содержит электропереключатель 1, блок 2 переключения и реле времени 3. Злектропереключатель 1 представляет собой второй тиристорный выпрямитель, включенный в преобразователе тока параллельно и встречно первому тиристорному выпрямителю. Блок 2 переключения содержит первый и второй гидропереключатели 4 и 5, входы 6 и 7 рабочих -сред, дилюатный и концентратный выходы 8 и 9.
Гидропереключатели 4 и 5 представляют собой моностабильные струйные усилители, включающие соответственно входные каналы 10 и 11, камеры 12 и 13 взаимодействия, прямые выходы !4 и !5, инверсные выходы 16 и 17 и первые каналы 18 и !9 управления. Гидропереключатели 4 и 5 дополнительно снабжены вторыми каналами
20 и 21 управления, примыкающими к камерам 12 и 13 взаимодействия со стороны инверсных выходов 16 и 17.
Первые каналы 18 и 19 управления обоих усилителей сообщены с атмосферой. Реле времени 3 содержит измерительный сосуд
22, в котором установлен патрубок 23 сифонного сброса, пьезометрическую трубку 24, верхний конец которой связан с входами вторых каналов 20 и 2! управления гидропереключателей 4 и 5, а нижний свободный конец опущен в измерительный сосуд
22 до уровня, расположенного между коленом 25 и свободным концом 26 патрубка
23 сифонного сброса, две пары электродов 27 и 28, установленные в трубопроводах концентрата на инверсном выходе 16 гидропереключателя 4 и на прямом выходе 15 гидропереключателя 5, и дозатор 29. Дозатор 29 представляет собой промежуточный сосуд 30 с входом 31, подключенным к концентратному выходу 9 блока 2 переключения камер, переливным отверстием 32 и выходом 33, капельницу 34 и дроссель 35, последовательно подключенные к выходу 33 промежуточного сосуда 30 и сообщенные с измерительным сосудом 22. Устройство входит в состав электродиализной установки, включак>щей электродиализатор 36 с электродными камерами 37 и 38 и разделенными ионоселективными мембранами 39 рабочими камерами 40 и 41 (обессоливания и концентрирования), и преобразователь 42 тока, включающий, например, трансформамиop 43 и перзый тиристорный выпрямитель 4-I. Одна груп!
1rB рабочих ка лср элек(родиализятора 36. например камер»> 40, связана Б ix!l.п>м с Вхо5 1oM 6 блока 2 пер«ключ«ния и чер«з нс!!0--с входным кяна10xi 10 Гидропс рекл очаг«..я
4, а другая Группа камер 41 связа:(я своим
BJ>!xoJoxJ c Входом 7 блока 2 г(((рек.(к3чения и ч«рез него с Входным каналом 11 l идропереклк)чятсля 5. Преобразопят«л» 42 ..-ока подключен своими выходами к >>лсктродям электродиалнзаторя 36. =2(ектро;(»1 27 реле времени 3 включены Б lie(i» 45 у!!ðànления второго тиристорного 13ыирямителя 1, а электроды 28 — в ((епь 46 упрявлеl!HH !
l1cр(3оГО THpHe f oplioI 0 Выпрямит« I H 44.
Устройство работа«т следуюп.им обр; n<>ì.
При работе электродиализной станс)нки и с ход н а Я ж и д к о с " ь, I! сl 11 (> и ",л (. I) I i P .1 г) <) 1 l i Я rl
СОЛ«НЯЯ ВОДЯ, ПОСТУПа«т !3 Э>г(«КТРО;!<(а,-. I=liтор 36 Б па(>очие камеры 40 и 41 и па
2О IJp0%1»IBKу элеи (po;(ll»lx KB ((«р 37 Ii >8>. РястБОрl Из p360(ì p 40 и 4 (1()< т > l(B IOT, сос)твет твенно ня вхо!»! 6 и 7 ">.Tс>ка 2
l1C Р(.КЛ К)с(ЕБ!3 Я И С НИХ l30 (3XO l!Jl>lr Kr . Н сIЛ Ы
10 I 11 гидро((ер<. кл(очятслсй 4 -! >. У;)овень жидкости Б измеритсл»ном с.>«óте 22
25 нс!ходи (ся ниже Бободного коfll((((»< 3
10 и 11 в ка лер». 12 и 13 и ri1ixIi)сй т30
ВИ>1. Ilr> (!) Я Б;! Я 101 С Я !3;!О, I l> СС Е!(OK. «! ii! ()>! ж((((J1ÐHiII (Ir(!.; (>»:.yO jЯr,,H .: (:.(I,>
МОГО Вь;ходя 14 Ги,(po(!«p«K, !!o (я «, IH >1 "I r>м) по(. т >>I! (3(.T I I с! . !и с(, i (Отн ы и Бl>l х 0.1 8,;-,"! с> и
IIep(!K.;1K)÷enHH а и:; tlpH>IOãо ВЫ.<о IH I5 гl<,lРО!1< РЕКЛ(ОЧЯТ ..IЯ .) Г! Р>< Я ОМ> IБ i(. X (< r« (>Оды 28 и Iio(T>rj<гя т Б кони«нтрятный 1;ы., ...
Ж,ИДКОСТЬ -)ЛЕК! PO il 3>1 3(i I(0. (П)!«(Ill)0«1 Р rl I! <
Бо между элс:Tpo,,я", и 28, зl! ыкяя Il«H» 46 >r l l р я Б. 1(." И и О! Н О В НО ГО T >l . и С Г 0 p i i (! I В Ы!1, > Ям ит«л я 44. !с! >>пр in. (ÿiol(l;-1> э, 1(.к Гр<),>-; llhl40 ПРЯМ ИТ(. . I Я 44 (IOVJ3 1 Я«ТС> 1 сi I!P ЯХ>(!! и((1 Р. !>,<1 Я(ОП((>10 СИГИ а„ 1 а, ИЗМ(1(H«Т< H > I ОГ) 3Я>+:. HI rlн и я т и р и ст 0 р я . В ы (1) я м и т «, l l>;. 4;) T i(»:j Б а (Tc Hl
И f1ñ(ЭЛ ЕКТ()031»I ЭЛ<. К 1 рО I!! I ВЗИ я ,с (Т
Я l(0« Г()HII!10(НЯ1 (Р Яl ж«((ИC. (i ">l! ЗТС>М Э. I К! род ",:кя."лере 38 «тянс)Битси «ис>дс;i, и эг(< (г;.—
4 род В: амерс 37 като; ох . 10".,,«и<.твис>л
ЭЛЕКТР ИЧЕСКОГ<) (СГ и ЖИ;! КОС !"<> n <я. (Е)! B Х
40 06ЕССОЛИВС<«(CH, я 13 Отд«ЛЕI:JH>1 r О- !(iiX ионоселективными мембра((ами кям<..рlix 4 кОпценTриру(тся с(> свой j);I«ã!301;.. !>лк я г из камср 40 («1)(: ппямой в»!.,,> J 1>! . Идр(>llC П(КЛ (О<(с!ТЕ«((1 4 I! дИЛЮа1 и Ы и (: Ы ход 610Kr(2 l!i рек СK, 1<>!ill ß ffnil I я B. IH(r: <. H! .: <> (л;е<>1( тЕЛК), а КОНц«и.ря Г ИЗ Kr! МЕр 41:>Ср«З Прямой выход 15 гидр:>пер«к.l!o !В l ««ля 5, кл(Iмы 28 и кон ie!IT!>Hòí»f> зы(<);; 9 био;ri 2 переключения пос-:; пает Б доза г<)". 29 p(лс
Б1>с м«ни 3 B; i i00x(e>r> l r<;ri(f I>!;; сО â€” l 30 < 0(3
CI O BXO!(3 I:I БЫТ«l Be и 3 ll < I (l ч>,>«»
Л ИВ((ОС 01 Б(. р(ТИС! I2, К<>ТОI)0«!! >H:< Т,)Ы I I
1233897 выполнено в виде среза переливного патрубка или в виде отверстия в боковой стенке сосуда, создавая при этом в промежуточном сосуде 30 постоянный уровень. Некоторая часть концентрата через выход 33 вытекает в капельницу 34 и через дроссель 35 стекает в измерительный сосуд 22. Производительность дозатора 29 устанавливается дросселем 35. В зависимости от заданной производительности дозатора устанавливается продолжительность заполнения изме- 1О рительного сосуда 22. Повышение уровня в измерительном сосуде 22 сопровождается поступлением концентрата в свободный конец 26 патрубка 23 сифонного сброса, в восходящей ветви которого уровень равен уровню в измерительном сосуде 22. При повышении уровня до свободного конца пьезометрической трубки 24 трубка и вторые каналы 20 и 21 управления гидропереключателей 4 и 5 отсекаются от атмосферного давления, вследствие чего под действием одностороннего атмосферного давления в первых каналах 18 и 19 управления струи жидкости из входных каналов 10 и 11 отклоняются в камерах !2 и 13 взаимодействия к стенкам, сопряженным с инверсными выходами 16 и 17, «прилипают» к этим стенкам и поступают в инверсные выходы
16 и 17. Из инверсного выхода 17 гидропереключателя 5 раствор через дилюатный выход 9 направляется к потребителю. Раствор прекращает поступать на электроды 28, цепь 46 управления тиристорного выпрямителя размыкается и сигнал напряжения на его управляющем электроде пропадает, уменьшая угол зажигания, и тиристор закрывается. Одновременно с этим из инверсного выхода 16 переключателя 4 раствор протекает через электроды 27 и через концентратный выход 9 направляется в дозатор 29 командоаппарата 3. Раствор между электродами 27 замыкает цепь 45 управления второго тиристорного выпрямителя 1 и с появлением напряжения на его управляющем электроде выпрямитель 1 открывается, пропуская выпрямленный ток в противоположном направлении. Электрод в камере 37 электродиализатора 36 становится анодом, а электрод в камере 38 катодом. Соответственно изменяются и функции рабочих камер электродиализатора. Камеры 40, исполнявшие ранее функции камер обессоливания, становятся камерами концентрирования, а в камерах 41 вместо происходившего ранее концентрирования происходит обессоливание раствора. Таким образом, при повышении уровня концентрата
50 в измерительном сосуде 22 выше свободного конца пьезометрической трубки 24 происходит реверсирование полярности электродиализатора с одновременной сменой трактов обессол ива н и я и концентрирования. После этого реле времени 3 и его дозатор 29 продолжают работать описанным образом, и уровень в измерительном сосуде 22 продолжает повышаться с прежней скоростью, постепенно заполняя сосуд и сообщающуюся с ним восходящую ветвь патруока 23 сифонпог0 сброса. Повышение уровня 10 hoлена 25 патрубка 23 сифонного сброса сопровождается перетеканием раствора через колено 25 в нисходящую ветвь патрубка и его сбросом самотеком из измерительного сосуда 22 через патрубок 23. Понижение уровня ниже размещения свободного конца 26 патрубка 23 обусловливает нарушение сплошности потока и прекращение сброса раствора. В тот момент, когда уровень раствора в измерительном сосуде становится ниже свободного конца пьезометрической трубки 24, вторые каналы 20 и
21 гидропереключателей 4 и 5 сообщак1тся с атмосферным давлением и происходит скачкообразное переключение потока из инверсных выхоlOB 16 и 17 в прямые выходы 14 и 15, осушение пространства
ME <;I 3 3 lPhTP032 ll II 27 ll 3 II I10. I II il ll(. ранства между электродами 28 с 00oòI3 гствующими размыканием цепи 45 управления тиристорного выпрямителя 1 и замыканием цепи 46 управления тиристорного выпрямителя 44, изменение функций электродов в камерах 37 и 38 и рабочих камер
40 и 41, т. е. обратное реверсирование Iioлярности электродиализатора 0 сменой функций обессоливания и концентрирования камер 40 и 41. В дальнейшем снова начинается заполнение измерительного сосуда 22 и повышение в нем i ровня, и устройство работает описанным образом в том же и1рядке. Бремя повышения уровня в измерительном сосуде 22 достаточно велико и устанавливается с помощью дросселя 35, а время понижения уровня сравнительно невелико. Продолжительность раоогы электродиализатора 36 на «прямой» и «обратной» полярности определяется продолжительност3ио нахождения уровня выше или ниже свободного конца пьезометрической трубки
24 и при его расположении íà ра33ных расстояниях от колена 25 и свободного конца 26 патрубка сифонного сброса l1po;10.Iжительности работы электродиализатора на
«прямой» и .-<обратной» полярностях будут равны.!
233897 ф / т ! уE г
l
)/
Яф
29
/
/ !,<>;т;> ни ." .> ге !!оно >
Резак гор . >. I улько I ñ>,>>гд И.13ерес Корректор E. Ро око
Зак»з >676, 4 Гиракк 663 I!Одписное
ВНИИПИ I осударственного комитета О.:СР но делам изобретениИ и открытий
I !3035, Москва, 3Ê- 65. Раушская наб., д. 4/5
Филиал ПГ1П «Iiaтент>к г Ужгород, ул. Проектная, 4
