Устройство для автоматического контроля концентрации электролита

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Завалено 07,1277 (21) 2551967/18-25 Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Кл. 6 01 Я 25/18// 0 01 Б 27/46 с присоединением заявки Ко Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(.088 в 8) Опубликовано 251279. Бюллетень Й 247 Дата опубликования описания 2512.79(72) АвторыЮ.И. Беляев, В.С. Прохоров, П.И. Стальновизобретенияи М.В. Кулаков Новомосковский, филиал Московского химико-технологического института имени Д.И. Менделеева и Москоэский институт химического машиностроения(71) Заявители 154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА25 ЗО 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 11).Однако это устройство непригодно для точного определения концентрации электролита ионов,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для кулонометрического определенияконтролируемойсилы то" ка, содержащее электролитическув ячейку, в которой вмонтированы ге-. нераторные электроды, подключаемые к источнику электрической энергии, - например стабилизатору тока, причем в э)тектрическую ячейку помещена индикаторная система, служащая для определения момента окончания титрования, при этом вРемятитрования измеряется измерителем интеРвала времеви, который соединен с индикаторной системой Г 2) Задача устройства сводится к определению расходуемого при генериро" ванин титранта количества электричества и к тому чтобы электричество расходовалось только на получение данного титранта который сравнительно быстро и стехиометрически реагирует с электролитом, концентрациюкоторого определяют. Выполнение этой зада" чи приводит к значительному увели" чению времени измерения с увеличением концентрацйи анализируемого электролита. Поэтому большинство устройства для кулонометрического определения опРеделяют количество вещества в электролите не более 0,5. При этом количество определяемого вещества зависит от. выбранного титранта и от состава генерируемого электролита.Цельюизобретения является сокращение времени измерения и расшиоение пределов определяемых концентрацийПоставленнаяцель достигается тем, чтоэлектролитическая ячейка выполнена в виде канала из диэлектрика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал соединяет две,имеющие штуцеры для заполнения ка" ,нала электролитом, камеры, каждая иэ которых снабжена электродом, и эти электролы через ключ и реле токаподключены к источнику электрической энергии, при этом выход изме" рителя температуры соединен со входбм измерителя интервала времени ивходом 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 условиюф4 2где 1 -длина канала, мм;5 - площадь поперечного сечениякаНала. мм;6 " расстояние от поверхностиэлектрода до канала, мм;б - площадь поверхности электрб- па, мм.Изобретение поясняется чертежом.Устройство содержит источник 1электрической энергии, например стабилизатор тока. Выход стабилизаторатока через ключ 2 и реле тока 3соединен с электродами 4 и 5. Электро. ды помещены в камеры б и 7, которыеимеют штуцеры 8 и 9 для заполненияканала анализируемым элеКтролитом.Камеры соединены между собой ка,налом 10. В канал помещен датчик11 температуры, который соепиненс иэмерителем 12 температуры. Выход измерителя температуры соединенс одним входом измерителя 13 интервала времени и с одним входом блока управления 14. Выход реле тока соединен с другим входом измерителя интервала времени и другимвходом блока управления, выход ко-торого подключен к ключу.Устройство работает следующим образом,Канал 10 через щтуцеры 8 и 9 в камерах б и 7 заполняют анализируемым электролитом, температура которого измеряется датчиком 11 и измерителем 12 температуры. Если тем-пература электролита окажется нижетемпературы анализируемого электролита и температуры окружающейсредй, то измерйтель температурывыдае 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 вканале 10 1 Электролит нагреваетсяджоулевым теплом, которое выделяется 1 за счет протекания электричес-кого тока через электролит. При достижении электролитом температуры 1вание электролита продолжается засчет протекания через него электрического тока,Время, в течение которого анали"зируемый электролит нагревается дотемпературы начала кипения, является измеряемой величиной, по которойсудят о концентрации электролита.В тот момент, когда температураэлектролита, находящегося в каналедостигает температуры начала кипения, в канале образуется парогазовыйпромежуток. За счет образования паро 5 газового промежутка резко увеличивае. ся электрическое сопротивление цепи,в котбрую включена электролитичес. кая ячейка. Величина электрическоготока через эту цепь резко умень 20 шается. В этот момент реле тока 3вырабатывает сигнал, который поступает на другой вход измерителя 13интервала времени и измерение времени заканчивается. Одновременноэтот сигнал постуйает на другой входблока управления, котоРый вырабатывает сигнал, размыкающий ключ 2.Электрический ток через анализируемый электролит прекращается, Электролит начинает охлаждаться. При достижении электролитом температуры т, процесс измерения времени нагрева егодо температуры начала кипения повторяется. т 35 40 45 55 бО измеритель температуры выдает сигнал на измеритель 13 интервала времени. Начинается счет времени.НагреПри протекании электрическоготока через электролит на поверхностиэлектродов вследствие электролитаобразуются газовые пузырьки и в приэлектродных областях изменяется концентрация анализируемого электролита. Для того, чтобы эти пузырьки непопадали в канал и не изменяласьконцентрация электролита в канале,размеры камер и канала должны удовлетвоРять соотношению- )40 )ь. е,52где 1 -длина канала, мм:02 в расстояние .от поверхностиэлектрода до канала, мм;- площадь поперечного сечения канала, мм:82 - площадь поверхности электрода мм,Кроме того, при выбранных размерахкамер и канала количество электрической энергии, выделяющейся в элек-,тролите, находящемся в канале, неменее чем в десять раз больше, чемколичество энергии, выделяющейся вкамере. Поэтому время, нагреванияэлектролита до темпеРатуры началакипения не зависит от измененияобъема и концентрации электролита вкамерах в процессе измерения,Время нагревания электролита зависит от мощйости электрической энергии, подводимой к электролиту поэтому время нагревания можно выбирать Отбесконечности до нуля.В предложенном устройстве, вотличие .от известного, время измерения зависит от мощности электрической энергии, подводимой к анализируемому электролиту, в то время,как в устройстве, выбранном в качест Ове 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 заданнойплотности тока на генераторных электродах. Увеличение плотности токас целью сокращения времени приводитк тому, что не все количество элек Отричества,которое является измеряе"мой величиной, будет расходоватьсяна получение нужного титранта,Это приводит к большим ошибкам приопределении .концентрации электролита, и делает известный способ непригодным для контроля концентрации.Кроме того, время измерения определяется конечной скоростью реакциититранта с аналиэируемым электро Олитом Это отличие от известного позволяет сократить время измерения и расширить пределы определяемых кон- З центраций.Кроме того, предлагаемое устройство позволяет преобразовывать концентрацию электролита в интервал времени удобный для сочетания с цифровыми средствами обработки информации. Это дает воэможность получить быструю информацию о концентрации электролита и использовать ее для управления технологическим процессом, что способствует улучшению качества выпускаемого продукта, уменьшению потери сырья и энергетических затрат в различных отраслях промышленности, на-: пример в химической. 50 Формула изобретения 1. Устройство для автоматическогоконтроля 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 цельюсокращения времени измерения ирасширения пределов определяемыхконцентраций, электролитическая ячейка выполнена. в виде канала из диэлек"трика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителемтемпературы, причем канал соединяетдве, имеющие штуцеры для заполненияканала электролитом, камеры, каждаяиэ которых снабжена электродом иэти электроды через ключ и реле тока подключены к источнику электри"ческой энергии, при этом выход измерителя температуры соединен с входом измерителя интервала времени ивходом блока управления, а выходреле тока соединен с другим входомизмерителя интервала времени и другим входом блока управления, выходкоторого подкхичен к ключу,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что размерыканала и камер удовлетворяют усло"вию61 гв Ю515 ггде" длина канала, мм;Я - площадь поперечного сечения канала, ьм;,2- расстояние от поверхностиэлектрода до канала, мм 1ба - площадь поверхности элек"трода мм2Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Агейкин Д.И. Использование переходных процессов для преобразования информации в датчиках, Сб. Электрические методы автоматического контроля, Новосибирск, 1962.2, Зозуля А.П. Кулонометричес- кий анализ. М., 165, с. 30-70 (прототип)1705317 СоставителЛыж ва Тех е Э. я Л Джик Т, Скворцова Филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а Заказ 801 ЦН а 303/45 Тираж 1073ИПИ Государственного ко делам изобретеййй ий 25 аа Подписитета СССРрытийаб4 5