Устройство для автоматического контроля концентрации электролита

 

Союз Советски к

Соцналнетическик республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

jii)868508 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 30.01.80 (2() 2878420/18-25 с присоеднненневв заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 30.09.81. Бюллетень %36

Дата опубликования описания 03 10 81 (5! )М. Кл.

Q 01M 25/08

РкудеретевавМ квинтет

CCCP яе делен нэобретеннй н етнрытнн (53) УЙК 543.25 (088.8) -П. И. Стальнов, В. С. Прохоров „и-К. В. Кулаков

1 (72) Авторы изобретения

Московский институт химического машиностроения и Новомосковский филиал Московского химико-технологического института им Д. И. Менделеева (7l ) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

КОНБЕНТРАНИИ ЭЛЕК 1РОЛИ ГА

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может применяться в различных отраслях промышленности для измерения и контроля концепт рации электролита.

Известно устройство для преобразования электрических параметров (емкости, индуктивности, сопротивления ) в интервал времени и в цифровой код Dl.

Однако это устройство непригодно дпя точного определения концентрации элект1О ролит&

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности является устрой.ство для автоматического контроля коне% центрации электролита, содержашее электролитическую ячейку, выполненную в виде канала из диэлектрика, в который помешен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал

20 соединяет две, имеющие штуцеры для заполнения канала электролитом, камеры, каждая из которых снабжена электродом, и эти электроды через ключ и реле тока

2 подключены к источнику электрической энергии, прн этом выход измерителя температуры соединен; со входом измерителя интервала времени и входом блока управления, а выход реле тока - с другим: входом измерителя интервала времени и другим входом блока управления, выход которого подключен к ключу.

Устройство работает следуюшим обра зом.

Канал иэ диэлектрика через штуцеры в камерах заполняют анализируемым электролитом, температура которого измеряется датчиком и измерителем температуры.

Если температура электролита оказываетра ниже заданной температуры, которую выбирают выше возможной температуры электролита и температуры окружаккцей среды, то измеритель температуры выдает сигнал на блок управления, который замыкает ключ. Электролит, находяшийся в канапе, начинает нагреваться джаулевым теплом. При достижении электролитом за.данной температуры измеритель темпера868508

45 ъ

« = о < туры выдает сигнал на измеритель интервала времени. Начинается счет времени.

Нагревание электролита .продолжается за счет протекания через него электрического тока. B момент, когда температура электролита, находяше..ося в канале, достигает температуры начала кипения, в канале образуется парогазовый промежуток, резко увеличивающий сопротивление цепи, в которую включена электролитическая 10 ячейка. Величина электрического тока резко уменьшается, В этот момент реле тока вырабатывает сигнал, поступающий на другой вход измерителя интервала времени и измерение времени заканчивается.

Время, в течение которого анализируемый электролит нагревается от заданной температуры до температуры начала кипения, является измеряемой величиной, по которой судят о концентрации электролита(2).

Недостатком данного устройства является то, что относительная чувствительность времени нагревания электролита к изменению его концентрации определяется зависимостью электропроводности электролита от его концентрации и не зависит от подводимой мощности.

Бель изобретения — повышение чувствительности и точности определения концентрации электролита.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического контроля концентрации электролита, содержащее электролитическую ячейку, выполненную в виде канала из диэлектрика, 35 в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал соединяет две, имеющие штуцеры для заполнения канала электролитом, камеры, каждая из которых снаб40 жена электролитом, и эти электроды через ключ и реле тока подключены к источнику электрической энергии, при этом выход измерителя температуры соединен со 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 подключен к ключу, введен задатчик тока, вход которого соединен с выходом измерителя температуры, а выход подключен ко входу источника электрической энергии.

Задатчик тока обеспечивает изменение величины тока через анализируемый,электролит по закону

Iree J — величина тока в любой момент времени т

> л

3 — величина тока при ь =О, 0(ОC .Х - время нагревания электролита "х до момента начала кипения при

Ь =0.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, В устройстве выход источника 1 электрической энергии через ключ 2 и реле 3 тока соединен с электродами 4 и 5. Электроды помещены в камеры 6 и 7, которые имеют штуцеры 8 и 9 для заполнения канала 10 анализируемым электролитом и соединены между собой этим каналом. B канал 10 помещен датчик 11 температу— ры, который соединен с измерителем 12 температуры. Выход последнего соединен с одним входом измерителя 13 интервала времени, одним входом блока 14 управления и входом задатчика 15 тока. Выход реле тока соединен с другим входом измерителя 13 интервала времени и другим входом блока 14 управления, выход которого подключен к ключу 2.

Устройство работает следующим образом.

Канал 10 через штуцеры 8 и 9 в камерах 6 и 7 заполняют анализируемым электролитом, температура которого измеряется датчиком 11 и измерителем 12 температуры, Если температура электролита оказывается ниже заданной температуры, которую заведомо выбирают выше возможной температуры анализируемого элетролита и окружающей среды, то измеритель температуры выдает сигнал на блок

14 управления, который замыкает ключ 2.

Электрическая энергия от источника 1 электрической энергии. через электролит, находящийся в камерах 6 и 7, передается электролиту, расположенному в канале 10

В это время источник электрической энергии может работать как стабилизатор тока или как стабилизатор напряжения. Электролит нагревается джоулевым теплом, При достижении им заданной температуры измеритель температуры выдает сигнал на измеритель 13 интервала времени и на задатчик 15 тока. Начинается счет времени. При этом задатчик тока выдает на источник 1 электрической энергии такой сигнал, который обеспечивает изменение тока через анализируемый электро-, лит по закону 1 =Л о е

В момент, когда температура электролита, находящегося в канале, достигает температуры начала кипения, в канале образуется парогазовый промежуток, 5 8685 который резко увеличивает сопротивление электрической цепи. Величина электрического тока резко уменьшается, В этот мо-. мент реле 3 тока вырабатывает сигнал, поступающий на другой вход измерителя

13 интервала времени и измерение времени заканчивается. Одновременно этот сигнал поступает на другой вход блока управления, который вырабатывает сигнал, размыкающий ключ 2. Прохождение элекч щ рического тока через электролит прекрашается и он начинает охлаждаться. При достижении электролитом заданной температуры процесс измерения повторяется.

После определения концентрации одной пробы электролита его заменяют новой.

Измеряемой величиной является время нагрева электролита от заданной темпера- .

I туры до температуры начала кипения электролита. ао

При нагревании электролита электрическим током величина которого изменяет1 г »я» ся по экспоненциальному закону д=3ой " возрастает относительная чувствителен ность определения концентрации анализи- 25 руемого элемента.

Экспериментальную проверку устройства проводят на растворе электролита, состояшем из МаОН и NaCS . Концентрацию

ИаСО поддерживают равной 200 г/л, а 5Э концентрацию «4аОН изменяют от 80 до

120 г/л. Канал из»диэлектрика имеет длину 43 и диаметр 2 мм. Измерения проводят при постоянной величине тока

3 р =200 о А и при токе, котоРый изме- 35 няется по акспоненциальному закону 3 р

-200е w А

В первом случае при изменении концентрации -Й аОН в пределах от SO до

120 .г/л относительное изменение време- 4 ни нагревания составляет 4 Д 3 »8 .100»

4,3

=11,6% (в известном устройстве), аво

8 0-8 8 втсрс а слУиае 8 0 1008=32,8% (в

45 предлагаемом ) .

Из полученных результатов видно, что относительная чувствительность времени нагревания к изменению концентрации электролита в предлагаемом устройстве

50 при нагревании его током, изменяюшийся по экспоненциальному закону, выше. чем в известном. Экспериментально подтверждается полученное аналитически выражение, из которого следует, что изменяя характер тока через электролит, т.е. вы55 бирая ОСЬ(-7.—, гаерах- время нагрева1«х ния электролита при 6 =О, т.е, током заданной величины, можно выбирать относя08 6 тельную чувствительность определения концентрации электролита и делать ее выше, чем в известном устройстве. 3а счет более высокой чувствительности можно точнее определить концентрацию электролита..

Предлагаемое устройство позвоЛяет увеличить чувствительность и точность определения концентрации электролита, что способствует улучшению качества контроля концентрации электролита, участвуюшего в технологическом процессе в различных отраслях промышленности, например в химической. Это позволяет улучшить качество выпускаемого продукта, уменьшить потери «сырья и энергетические

I затраты. Устройство позволяет также пре- . образовать концентрацию электролита во временной интервал, удобный для сочета-. ния с ЭВМ, получить быструю и точную информацию о ходе технологического про1 цесса и использовать ее для оперативного управления.

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля концентрации электролита, содержащее электролитическую ячейку, выпопнен»» ную в виае канала из диэлектрика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал соединяет две, имеюшие штуцеры для выполнения канала электролитом, камеры, каждая из которых снабжеьа электродом, и эти электроды че- : рез ключ и реле тока подключены к источ нику электрической энергии, при этом выход измерителя температуры соединен со 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 подключен к ключу, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения концентрации электролита, в устройство введен задатчик тока, вход которого соединен с выходом измерителя температуры, а выход подключен ко входу источника электрической энергии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Q. И. Исследование переходных процессов для преобразования ин- формации в датчиках. Сб. "Электрические методы автоматического контроля . Новоч« сибирск, 1962, с. 36-40.

2. Авторское свидетельство СССР

М 705317, кл. 5 01М 25/08, 1979 (прототип).

Ì8808

Составитель Л. Дикая

Редактор Т. Мермелштайн Техред C.Ìèãóíîâà Корректор С. Шекмар

Заказ 8310/59 Тираж 910 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изоб1етений и открытий

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

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