Устройство для автоматического регулирования размеров и соотношения размеров частиц в оптически прозрачных средах

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСН СПУБЛИН 1437 09 О, 11/ 21 00 159 4 ИЗОБРЕТЕН И ТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ 1056/24-24 2 87 дные пробле- ед. Б.И.Стеск; Наука кюве ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ РАЗМЕРОВ И СООТНОНЕНИЯРАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ В ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕДАХ(57) Изобретение относится к устройствам для регулирования технологического процесса путем направленногоизменения дисперсного состава частицв оптически прозрачных жидких или газообразных средах, Цель изобретения повышение точности регулирования за счет увеличения чувствительности метода измерения. Для этого устройство для автоматического регулирования размеров и соотношения размеров частиц в оптически прозрачных средах имеет Фотоприемники 5,6, оптически связанные с измерительной кюветой 2 через световой поток, соответственно рассеянный вперед и рассеянный назад Фотоприемник 5 установлен под углом 0О, с 90 по отношению к проходящему лучу источника 1 света. Фотоприемник 6 установлен под углом 90 ( 6(1 80 по отношению к падающему лучу источника 1, а соотношение величин углов установки Фотоприемников 5,6 задает размер частиц крупной или мелкой Фракций. Соотношение размеров частиц крупной и мелкой Фракций регулируется по контуру задатчик 8 соотношения блок 7 сравнения, усилитель 9, испол нительный механизм 10, регулирующий орган 11, смеситель 3, измерительнаята 2 и Фотоприемники 5,6, подклю ченные к соответствующим входам блока 7 сравнения. 2 ил.Изобретение относится к области автоматического регулирования технологических процессов путем направленного изменения дисперсного состава5 частиц в оптически прозрачных средах и может быть использовано для регулирования дисперсного состава частиц иих агрегатов в суспензиях, эмульсияхи других типах дисперсий в химической; горнодобывающей, лакокрасочной,пищевой, газовой промышленности, впроцессах водоподготовки и очисткипромышленных стоков, медицине и других отраслях народного хозяйства. 15Цель изобретения - повьшение точности регулирования за счет увеличения чувствительности метода измерения.На фиг. 1 показана структурная 20схема устройства; на Фиг. 2 - экспериментальные зависимости интенсивности: а) проходящего ( О О) и б) рассеянного ( Й а 135 ) световых потоковдля водных суспензий СаСО, содержащих частицы крупной (более 10 мкм)и мелкой (менее 1 мкм) фракций.Устройство содержит источник1 свет, измерительную кювету 2, смеситель 3, раходную емкость 4, фотоприемники 5,6, блок 7 сравнения, задатчик 8 соотношения, усилитель 9,исполнительный механизм О и регулирующий орган 11,фотоприемник 5 оптически связанс измерительной кюветой 2 через световой поток, рассеянный вперед, и установлен под углом О 6 й,90по отношению к проходящему лучу источни -ка 1, фотоприемник 6 оптически связан 40с измерительной кюветой 2.через световой поток, рассеянный назад, и:установлен под углом 900 1800 поотношению к падающему лучу источника 1, а соотношение углов установки 45Фотоприемников 5,6 задает размер частиц крупной или мелкой фракций. Известно, что интенсивность света,проходящего через суспензию, связанас размером частиц соотношением 1Й,где Й - средний диаметр частиц. Интенсивность рассеянного света имеетболее резкую зависимость 1 "Й (прибрелеевском распределении). Поэтомуиспользование зависимости рассеянного света от размеров частиц позволяетзначительно повысить чувствительность измерений,Известны также методы регистрациисветовых потоков, рассеянных только вперед или только назад. Согласно известным формулам для угловой зависимости интенсивности рассеяния крупныеЯчастицы размером гв , в ,. рассеивают2 цвперед (О ( 690 ), где г, - радиус частицы, Л - длина волны излучения, Й, - угол рассеяния. Более мелЛ кие частицы размером г, рассеива 25ют на большие углы, в том числе и назад(180 ъ, О ). Поэтому использованиеэтих явлений, основанное на сравнениидвух. потоков, позволяет выделить сигнал, зависящий как от размеров частиц, так и от их соотношения.Устройство работает следующим образом.Устанавливая предварительно величину углов ци О задают соответствующий размер частиц крупной и мелкой фракций. Исходная дисперсия,содержащая добавки реагента, поступает в смеситель 3, перемещиваетсяв заданном соотношении, после чегопоступает в прозрачную кювету 2, через которую проходит узконаправленный пучек света, рассеиваемый на частицах дисперсной фазы. В результатевзаимодействия компонентов в дисперсии происходит изменение дисперсногосостава коллоидной системы (агрегациячастиц либо их стабилизация). Этоприводит к изменению рассеянного начастицах светового потока.Интенсивности рассеянных потоков(вперед и назад) зависят соответст,венно от размеров частиц крупных имелких фракций, Если их число постоянно, либо постоянно их соотношение,то интенсивности света, поступающегона фотоприемники 5,6, также постоянны либо изменяются синхронно. Блок 7настраивается на нулевой выходнойсигнал. При изменении соотношениячисла частиц мелкой и крупной фракции нарушается равновесное состояниеблока 7. На его выходе появляетсясигнал разбаланса, поступающий наусилитель 9, который в зависимостиот преобладания того или другого размера частиц управляет направлениемвращения исполнительного механизма10, изменяющего через регулирующийорган 11 подачу реагента в дисперсную систему,1 37840 ника света,ВНШШ аказ 5893/48 Тираж 866 Подпис Произв,-полис Уж пр-тие,Из экспериментальных зависимостей (см. Ьиг.2) видно, что в рассеянном свете чувствительность устройства к изменению концентрации сусиензий в 13 раз выше, чем в проходящем5о свете. Поскольку под углом 135 рассеивают лишь мелкие частицы, а в проходящем свете на интенсивность преимущественно влияют частицы крупных фракций, то в предлагаемом устройсте за счет сравнения указанных световых потоков точность составляет около 3%, а чувствительность равна 1,5 д х 10 (мБ/Л) г.15Высокая чувствительность и точность предлагаемого устройства позволит эффективяо использовать его в процессах очистки питьевых вод на станциях водоочистки и в процессахкоагуляционной и флокуляционной очистки сточных вод промышленных предприятий. Формула изобретения25Устройство для автоматического регулирования размеров и соотношения размеров частиц в оптически прозрачных средах, содержащее оптически связанные источник света, измерительнуюкювету и первый фотоприемник, а также последовательно соединенные задатчик соотношения, блок сравнения, усилитель, исполнительный механизм и регулирующий орган, установленный натрубопроводе, соединяющем расходнуюемкость со смесителем, связанным сизмерительной кюветой, при этом выход первого фотоприемника подключенк второму входу блока сравнения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулированияза счет увеличения чувствительностиизмерения, в него введен второй фотоприемник, подключенный выходом к третьему входу блока сравнения, причемпервый фотоприемник оптически связанс измерительной кюветой через световой поток, рас"еянный вперед, и установлен под углом 0О, 90 по отношению к проходящему лучу источникасвета, второй фотоприемник оптическисвязан с измерительной кюветой черезсветовой поток, рассеянный назад,и установлен под углом 906 160по отношению к падающему лучу источод, ул. Проектная, 4