Устройство для автоматического контроля концентрации электролита

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1} Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 071277 (21) 2551967/18-25

Союз Советскик

Социалистических

Республик ю705317 (51)М, К„.2

6 01 Я 25/18//

G 01 N 27/46 с присоединением заявки Н9

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 541. 66 (.088 ° 8) Опубликовано 251279. Бюллетень ЙЯ47

Дата опубликОввния описания 251279 (72) Авторы

I0.È. Беляев, В.С. Прохоров, П.И. Стальнов изобретения и М.В. Кулаков

Новомосковский, филиал Московского химико-технологического института имени Д.И. Менделеева и Москоэский институт химического машиностроения (71) заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА

30

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может применяться в различных отраслях промышленности для измерения и контроля концентрации электролита.

Известно устройство для преобразования электрических параметров (емкости, индуктивности, сопротивления) в интервал времени и в цифровой код l1) °, Однако это устройство непригодно для точного определения концентрации электролита ионов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для кулонометрического определения..контролируемой силы то" ка, содержащее электролитическуи ячейку, в которой вмонтированы ге-. нераторные электроды, подключаемые к источнику электрической энергии, — например стабилизатору тока, причем в э)тектрическую ячейку помещена инликаторная система, служащая для определения момента окончания титрования, при этом времятитрования измеряется измерителем интервала времени, который соединен с индикаторной системой (2).

Задача устройства сводится к определению расходуемого при генерировании титранта количества электричества и к тому чтобы электричество расходовалось только на получение данного титранта который сравнительно быстро и стехиометрически реагирует с электролитом, концентрацию которого определяют. Выполнение этой зада" чи приводит к значительному увели" чению времени измерения с увеличением концентрации анализируемого электролита. Поэтому большинство устройства для кулонометрического определения определяют количество вещества в электролите не более

0,54. При этом количество определяемого вещества зависит от. выбранного титранта и от состава генерируемого электролита.

Целью изобретения является сокращение времени измерения и расширение пределов определяемых концентраций.

Поставленная цель достигается тем. что электролитическая ячейка выполнена в виде канала из диэлектрика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал соединяет две, 705317

Имеющие штуцеры для заполнения ка" нала электролитом, камеры, каждая иэ которых снабжена электродом. и эти электролы через ключ и реле тока подключены к источнику электрической энергии, пРи этом выход изме" рителя температуры соединен со входом измерителя интервала времени и входом блока управления, а выход

Реле тока соединен с другим входом йзмерителя интервала времени и другим входом блока управлейия, выход которого подключен к ключу.

Кроме .того, размеры канала и ка" мер удовлетворяют условию - >4О 2 где 6 - длина канала, мм;

S — площадь поперечного сечения карала. мм;

6q " расстояние от поверхности электрода до канала, мм;

5 - площадь повеРхности электрб Itct MM

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство содержит источник 1 электрической энергии, например стабилизатоР тока. Выход стабилизатора тока через ключ 2 и реле тока 3 соединен с электродами 4 и 5. Электро . ды помещены в камеры б и 7, которые имеют штуцеры 8 и 9 для заполнения канала анализируемым электролитом.

Камеры соединены между собой ка, налом 10. В канал помещен датчик

1l температуры, который соепинен с иэмерителем 12 температуры. Выход измеРителя температуры соединен с одним входом измерителя 13 интервала времени и с одним входом блока управления 14. Выход реле тока соединен с другим входом измеРителя интеРвала времени и другим входом блока управления, выход ко-.. торого подключен к ключу.

Устройство работает следующим образом.

Канал 10 через щтуцеры 8 и 9 в камерах 6 и 7 заполняют анализируемым электролитом, температура котоРого измеряется датчиком ll и измерителем 12 температуры. Если тем- пература электролита окажется ниже температуры анализируемого электролита и температуры окружающей средй, то измеритель температуры выдае сигнал на блок управления 14, который. замыкает ключ 2. Электрическая энергия от источника 1 электрической энергии через электролит, находящийся в камерах б и 7, передается электролиту, расположенному в канале 10 Электролит нагревается джоулевым теплом, которое выделяется за счет протекания электричес- кого тока через электролит. При достижении электролитом температуры вание электролита продолжается за счет протекания через него электрического тока.

Время, в течение которого анали" зируемый электролит нагревается до температуры начала кипения, является измеряемой величиной, по которой судят о концентрации электролита.

В тот момент, когда температура электролита, находящегося в канале достигает температуры начала кипения, в канале образуется парогазовый промежуток. За счет образования парогазового промежутка Резко увеличивае . ся электрическое сопротивление цепи, в которую включена электролитичес. кая ячейка. Величина электрического, тока через эту цепь резко умень20 шается. В этот момент реле тока 3 вырабатывает сигнал, который поступает на другой вход измерителя 13 интервала времени и измерение времени заканчивается. Одновременно этот сигнал постуйает на другой вход блока управления, который вырабатывает сигнал, размыкающий ключ 2.

Электрический ток через анализируемый электролит прекращается. Электролит начинает охлаждаться. При дости жении электролитом температуры t, процесс измерения времени нагрева его до температуры начала кипения повторяется. т35

55 бО измеритель температуоы выдает сигнал на измеритель 13 интервала времени. Начинается счет времени.НагреПри протекании электрического тока через электролит на поверхности электродов вследствие электролита образуются газовые пузырьки и в приэлектродных областях изменяется концентрация анализируемого электролита. Для того, чтобы эти пузырьки не попадали в канал и не изменялась концентрация электролита в канале, размеры камер и канала должны удовлетворять соотношению

+10 ) ь . е ,52 где 1 -длина канала, мм:

0 †расстояние от поверхнбсти электрода до канала, мм; — площадь поперечного сечения канала, мм; 8 — площадь поверхности электрода мм,.

Кроме того, при выбранных размерах, камер и канала количество электрической энергии, выделяющейся в элек-, тролите, находящемся в канале, не менее чем в десять раз больше, чем количество энергии, выделяющейся в камере. Поэтому время. нагревания электролита до темпеРатуры начала кипения не зависит от изменения объема и концентрации электролита в камерах в процессе измерения.

705317

Время нагревания электролита зависит от мо@йости электрической энергии, подводимой к электролиту, поэтому время нагревания можно выбирать от бесконечности до нуля.

В ппедложенном устройстве, в отличие .От известного, время измерения зависит от мощности электрической энергии, подводимой к анализируемому электролиту, в то время, как в устройстве, выбранном в качест- 1О ве прототипа, время измерения зависит от времени на получение титранта, который реагирует с анализируемым электролитом.

Время на получение титранта определяется условиями его получения. Титрант получают при заданной плотности тока на генераторных электродах. Увеличение плотности тока с целью сокращения времени приводит к тому, что не все количество элек- 2О .тричества,которое является измеряе" мой величиной, будет расходоваться на получение нужного титранта.

Это приводит к большим ошибкам при определении .концентрации электроли- 25 та, и делает известный способ непригодным для контроля концентрации.

Кроме того, время измерения определяется конечной: скоростью реакции титранта с анализируемым электро- ЗО литом

Это отличие от известного позволяет сократить время измерения и расширить пределы определяемых кон- gg центраций.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет преобра-овывать концентрацию электролита в интервал времени,, удобный для сочетания с цифровыми средствами обработки информации. Это дает возможность получить быструю информацию о концентрации электролита и использовать ее для управления технологическим процессом, что способствует улучшению качества выпускаемого продукта, уменьшению потери сыэья и энергетических затрат в различных отраслях промышленности, на-: пример в химической. 50

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического контроля концентрации электролита, содержащее электролитическую ячейку, источник электрической энергии, например стабилизатор тока и измеритель интервала времени, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью . сокращения времени измерения и

Расширения пределов определяемых концентраций, электролитическая ячейка выполнена. в виде канала из диэлек" трика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал соединяет две, имеющие штуцеры для заполнения канала электролитом, камеры, каждая из которых снабжена электродом, и эти электроды через ключ и реле тока подключены к источнику электри" ческой энергии, при этом выход измерителя температуры соединен с входом измерителя интервала времени и входом блока управления, а выход реле тока соединен с другим входом измерителя интервала времени и другим входом блока управления, выход которого подкжочен к ключу.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что размеры канала и камер удовлетворяют усло" вию

6$ 2 — >10

51 .. 52 где " длина канала, мм;

51 — площадь поперечного сечения канала, ьм; .2 — Расстояние от поверхности электрода до канала, мму д — площадь поверхности электрода, мм

ИстОчники инфОрмациир принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д.И. Использование переходных процессов для преобразования информации в датчиках. Сб. Электрические методы автоматического контроля, Новосибирск, 1962.

2. Зозуля А.П. Кулонометрический анализ ° М., 1 65, с. 30-70 (прототип);

705317

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л.. Дикая

Ко екто Т, Скворцова

Заказ 8018/45 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеййй и открытий

ШЛЮ