Устройство для измерения температуры кристаллизации веществ

Сафа Сееекних Овцнелнстичесних РеапубеккОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСУВУ(22) Заяелено 2911,79 (2) 2846184/18-25 (5) М, КЛ. с присоединением заявки йо(23) Прнорнтет -С 01 М 25/02 Госулвуетвеииый комитет СССР и ямам изобретеиий и отиРмтий(72) Авторы изобретения В.В.Ажогин, А.П.Мовчан, В.Ф.Мысак, В. Н.Шарыпов и Ю. А. Кононнцын стийу.Ж:;Ъ,и ", :4Киевский ордена Ленина политехнический и им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революцич(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВИзобретение относится к автоматическим устройствам для измерения температуры кристаллизации веществ и может быть использовано в химической, нефтехимической и фармацевтической прожпаленности.Известно устройства для измерения температуры кристаллизации веществ, представляющее собой установленное в корпусе с подводящим и отводящим патрубками пробоотборное устройство, сОдержащее теплоизоляционную и тепло- обменную камеры, а также кристаллиэационную, в которой размещен термодатчик. Концы кристаллиэационной ка меры являются отсекающими клапанами в форме усеченных конусов, герметично прилегающих к торцовым стенкам камер, и выполненных с возможностью возвратно-поступательного перемеще иия относительно кристаллиэационной камеры 11.Недостатком этого устройства является сложность конструкции и невозможность испольэовать его для измерения температуры кристаллизации вещества непосредственно в технологическом аппарате, например в буферной емкости, нейтрализаторе, напорном баке. Контролируемое вещество необхо димо подавать в пробоотборное устройство при помощи специального подводящего трубопровода. С одной стороны, наличие такого трубопровода приводит к увеличению запаздывания измерения, С другой стороны, так как температуру кристаллизации,измеряют обычно в высококонцентрированных растворах, то наличие специального подводящего, а следовательно, и отводящего трубопровода повышает опасность закристаллизации всего устройства вместе с подводящим и отводным трубопроводами и этим снижает надежность устройства, приводит к необходимости уста- нонки специальных кожухов для обогрева, что усложняет и удорожает монтаж н обслуживание.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения температуры кристаллизации вещества, содержащее пробоотборник, выполненный в виде коаксиальных рустотелых цилиндров, внутренний иэ которых соединен с источником газа для продувки, а наружный соединен с источником охлаждающего газа, и термоэлемент, расположенный во внутреннем цилиндре, один конец которого вводят в расплав измеряемого вещества 2 ).Недостатки этого устройства следующие: малая точность определения температуры кристаллизации в результате того, что имеют место высокочастотные колебания температуры, особенно в момент кристаллизации вследствие наличия конвективных потоков контролируемого вещества, обуславливающих непрерывное поступление вещества из общего объема во внутренний цилиндр) малая надежность и сложность эксплуатации, так как при подаче воздуха во внутренний цилиндр после расплавления с целью повышения скорости обновления контролируемого вещества, приводит к тому, что воздух, выходящий иэ раствора или плава, образует брызги, а зто способствует быстрому обрастанию закристаллизовавшимся веществом места установки устройства и подводящих линий связи, тре бует их частой очистки и приводит к выходу из строя устройства, невоэмощность установки устройства в аппарате или трубопроводе, находящихся под давлением.Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения, а также расширения области применения.Указанная цель достигается тем, что в устройстве внутренний цилиндр ограничен сверху глухой перегородкой, расположенной на одном уровне с верхним концом наружного цилиндра, а снизу - управляемой заслонкой с шарниром, выполненной с возможностьк углового перемещения, причем к противоположному от шарнира концу заслонки подведен шток исполнительного механизма, на котором расположен клапан циркуляционного окна, выпол . ненного в верхней части внутреннего цилиндра.Применение управляемой заслонки и клапана позволяет изолировать измеряемую пробу вещества и устранить конвективные токи приводящие к постоянному обмену вещества между про-бой и всем объемом и вызывающие ко-. лебание температуры в момент кристаллизации. Это повышает точность и ,уменьшает цикл измерения.Наличие циркуляционных окон позволяет упростить процесс замены измеряемой пробы вещества в пробоотборнике за счет естественной циркуляции, возникающей в результате разности, удельных весов расплавившейся про бы и окружающего вещества, что повышает надежность устройства, Возможность использования устройсзва в трубопроводах и емкостях, находящихся под давлением, рас,ширяет диапазон его использования,На чертеже представлено предлагаемое устройство.В устройстве пробоотборник 1 выполнен в виде ооосно расположенных внутреннего 2 и наружного 3 пустотелых цилиндров. Верхней частью пробоотборник 1 соединен с фланцем 4, спомощью которого он закреплен на емкости (трубопроводе ) 5 с контролируемым веществом, На фланце 4 закреплены термодатчик б, исполнительныймеханизм 7 со штоком 8, подводящий9 и отводящий 10 патрубки подводаохлаждающего газа, На штоке 8 укреплен отсекающий клапан 11. На нижнемторце внутреннего цилиндра 2 на шарнире 12 укреплена управляемая заслонка 13 с пружиной 14, причем заслонкаимеет воэможность углового перемещения относительно нижнего торца ци линдра 2. Противоположный шарнируконец заслонки 13 упирается в шток3 исполнительного механизма 7. Верхняя часть пробоотборника имеет циркуляционные окна 15, соединяющие 20 внутреннюю полость пробоотборника сраствором или плавом вещества в емкости (трубопроводе).В исходном состоянии пробоотборник отключен от источника охлаждающего газа (на чертеже не показан).Шток 8 исполнительного механизма7 находится в крайнем нижнем положении, циркуляционное окно 15 и заслонка 13 открыты.В начале цикла измерения шток 8исполнительного механизма 7 переводят в крайнее верхнее положение, Приэтом клапан 11 перекрывает циркуляционное окно 15, а пружина 14 закрывает заслонку 13, что обеспечивает изоляцию пробы плана в пробоотборнике.Одновременно через патрубки 9 и10 в полость наружного цилиндра 3подают охлаждающий газ. Начинается 4 О процесс передачи тепла от вещества,находящегося в полости внутреннегоцилиндра 2, к потоку охлаждающегогаза, Температуры пробы плава снижаются, что регистрируется термочувствительным элементом б, в качестве которого может использоваться малоинерционная термопара. Когда температура пробы вещества во внутреннем цилиндре 2 станет равной температуре кристаллизации, начинаетсяпроцесс фазового превращения вещества из жидкого состояния в твердое,сопровождающийся выделением тепла.Несмотря на отвод тепла охлаждающим 55газом, температура пробы во внутреннем цилиндре 3 остается постояннойдо полного окончания фазового превращения. Температуре кристаллизациисоответствует характерный горизонтальный участок на кривой охлаждения, Щ записываемой регистрирующим прибором,В дальнейшем температура пробы вещества продолжает уменьшаться нижеминимально возможной температурыкристаллизации, которая определяется д 5 нижним пределом ограничения на концентрацию в данном технологическом процессе. Подачаохлаждающего газа прекращается, Затем посредством штока 8 исполнительного механизма 7, воздействующего на клапаны 11 изаслонку 13, осуществляется перевод устройства в исходное состояние.Приток тепла через .стенки, открытое циркуляционное окно и нижний торец внутреннего цилиндра вызывает раскристаллизацию пробы вещества, находящуюся в пробоотборнике. В момент раскристаллиэации плотность вещества в пробоотборнике выше, чем плотность вещества в окружающем пространстве. Разность в плотностях и наличие открытых циркуляционного окна и нижнего торца обуславливает конвективные токи раствора вещества в полости внутреннего цилиндра пробо отборника, что способствует быстрой смене плава внутри пробоотборника. Через нижний конец цилиндра более тяжелая проба вещества опускается вниз, а более горячий и, следова- . тельно, более легкий раствор через циркуляционное окно заходит в полость внутреннего цилиндра.Переход в режим измерения осуществляется тогда когда температура во внутреннем цилйндре становится равной температуре вне пробоотборника, что свидетельствует о полной замене пробы. Узел для автоматического подключения предлагае,мого устройства к источнику газа может быть реализован на базе позиционного регулятора и формирователя импульсов (например блок КЭПу. В качестве газа удобно использовать сжатый воздух.Использование предлагаемого устройства повышает надежность и эффективность управления технологическими процессами за счет снижения запаэдывания, уменьшения вероятности эакристаллизации местг установки, так как устройство может быть установлено внутри аппарата (трубопровода, находящегося под давлением, а также за счет существенного повышения точности измерения.Формула изобретения0Устройство для определения температуры кристаллизации веществ, содержащее пробоотборник, выполненныйв виде коаксиальных пустотелых цилин дров, наружный иэ которых соединен систочником охлаждающего газа, и термоэлемент, расположенный во внутреннем цилиндре, один конец котороговводят в расплав измеряемого вещест 20 ва, отличающееся тем,что, с целью повышения точности и,надежности измерения,внутренний цилиндр ограничен сверху глухой перегородкой,расположенной на одном уровне с д верхним концом наружного цилиндра,а снизу - управляемой заслонкой сшарниром, выполненной с возможностьюуглового перемещения, причем к противоположному от шарнира концу заслонки подведен шток исполнительного механизма, на котором расположен клапан циркуляционного окна, выполненного в верхней части внутреннего цилиндра.35 Источники информациипринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 579568, кл. 6 01 й 25/02, 1977,2. Авторское свидетельство СССР 40по заявке М 24 75 30 5/18-25,кл. 0 0 1 й 25/02, 20. 10. 77.