Устройство для автоматического контроля концентрации электролита

Союз Советски кСоцналнетическикреспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 868508(5)М. Кл. С 01 М 25/08 3 Ьаударетевнный кентвт ССФР яе делен нэобретеннй н еткрытнй(72) Авторы изобретения Московский институт химического. машиностроенияи Новомосковский филиал Московского химико технологического института пир Д. И.Менделеева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОНБЕНТРАНИИ ЭЛЕКТРОЛИТА Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может применяться в различных отраслях промышленности для измерения и контроля конценчрации электролита.Известно устройство для преобразования электрических параметров (емкости,индуктивности, сопротивления )в интервал времени и в цифровой код Г 33,Однако это устройство непригодно дляточного определения концентрации элект 10ролитааНаиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устрой.ство для автоматического контроля контрцентрации электролита, содержащее электролитическую ячейку, выполненную в виде канала из диэлектрика, в который помещен датчик температуры, соединенный сизмерителем температуры, причем канал20соединяет две, имеющие штуцеры для запопнения канала электролитом, камеры,каждая из которых снабжена электродом,и эти электроды через ключ и реле тока 2подключены 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 следующим образом.Канал иэ диэлектрика через штуцеры в камерах заполняют анализируемым электролитом, температура которого измеряется датчиком и измерителем температуры. Если температура электролита оказываетси 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, находящийся в канале, начинает нагреваться джаулевым теплом. При достижении электролитом заданной температуры измеритель темпера 868508)о.е туры выдает сигнал на измеритель интервала времени. Начинается счет времени. Нагревание электролита .продолжается за счет протекания через него электрического тока. В момент, когда температура электролита, находящег 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 21.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 снаб 40 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 1 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 закону55 где- величина тока в любой моментвремени тл30 - величина тока при ь =О, 0(0 с - ;,Х - время нагревания электролита"хдо момента начала кипения приЬ =о.На чертеже изображено предлагаемоеустройство,В устройстве выход источника 1 электрической энергии через ключ 2 и реле 3тока соединен с электродами 4 и 5. Электроды помещены в камеры 6 и 7, которыеимеют штуцеры 8 и 9 для заполнения канала 10 анализируемым электролитом исоединены между собой этим каналом. Вканал 10 помещен датчик 11 температу -ры, который соединен с измерителем 12температуры. Выход последнего соединенс одним входом измерителя 13 интервалавремени, одним входом блока 14 управления и входом задатчика 15 тока. Выходреле тока соединен с другим входом измерителя 13 интервала времени и другимвходом 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 анализируемымэлектролитом, температура которого измеряется датчиком 11 и измерителем 12температуры, Если температура электролита оказывается ниже заданной температуры, которую заведомо выбирают вышевозможной температуры анализируемогоэлетролита и окружающей среды, то измеритель температуры выдает сигнал на блок14 управления, который замыкает ключ 2.Электрическая энергия от источника 1электрической энергии. через электролит,находящийся в камерах 6 и 7, передаетсяэлектролиту, расположенному в канале 10В это время источник электрической энергии может работать как стабилизатор тока или как стабилизатор напряжения. Электролит нагревается джоулевым теплом, Придостижении им заданной температуры измеритель температуры выдает сигнал наизмеритель 13 интервала времени и назадатчик 15 тока. Начинается счет времени. При этом задатчик тока выдаетна источник 1 электрической энергии такой сигнал, который обеспечивает изменение тока через анализируемый электро-,лит по закону 1 =2 о е-В момент, когда температура электролита, находящегося в канале, достигает температуры начала кипения, в канале образуется парогазовый промежуток,5 8685который резко увеличивает сопротивлениеэлектрической цепи. Величина электрического тока резко уменьшается, В этот мо-.мент реле 3 тока вырабатывает сигнал,поступающий на другой вход измерителя13 интервала времени и измерение времени заканчивается. Одновременно этот сигнал поступает на другой вход блока управления, который вырабатывает сигнал,размыкающий ключ 2. Прохождение элекч 1 арического тока через электролит прекращается и он начинает охлаждаться. Придостижении электролитом заданной температуры процесс измерения повторяется.После определения концентрации одной 15пробы электролита его заменяют новой.Измеряемой величиной является времянагрева электролита от заданной темпера- .1туры до температуры начала кипения эле-ктролита. аоПри нагревании электролита электрическим током величина которого изменяет 1г.еяемся по экспоненциальному закону Э=ЗОВвозрастает относительная чувствительнность определения концентрации анализируемого элемента,Экспериментальную проверку устройства проводят на растворе электролита, состоящем из МаОН и йаС . КонцентрациюИаСО поддерживают равной 200 г/л, а Зоконцентрацию 14 аОН изменяют от 80 до120 г/л. Канал из диэлектрика имеетдлину 43 и диаметр 2 мм. Измеренияпроводят при постоянной величине тока3 О =200 о А и при токе, который изменяется по акспоненциальному закону Э О-.200 е тт дВ первом случае при изменении концентрации ЙаОН в пределах от 80 до120 .г/л относительное изменение време эни нагревания составляет 4 Д,100 щ4,3=11,6% ( в известном устройстве), а во8 0-5 5,втором слуиее 8 0100 в 52,5% (ви45предлагаемом) .Из полученных результатов видно, чтоотносительная чувствительность временинагревания к изменению концентрацииэлектролита в предлагаемом устройстве50при нагревании его током, изменяющийсяпо экспоненциальному закону, выше, чемв известном. Экспериментально подтверждается полученное аналитически выражение, из которого следует, что изменяяхарактер тока через электролит, т.е. вы 55бирая ОС 6(-7. - , где Тх- время нагревайьхния электролита при Й =О, т,е, током заданной величины, можно выбирать относя 08 6тельную чувствительность определения концентрации электролита и делать ее выше,чем в известном устройстве. За счетболее высокой чувствительности можноточнее определить концентрацию электролитаПредлагаемое устройство позволяетувеличить чувствительность и точностьопределения концентрации электролита,что способствует улучшению качестваконтроля концентрации электролита, участвующего в технологическом процессе вразличных отраслях промышленности, например в химической, Это позволяет улучшить качество выпускаемого продукта,уменьшить потери сырья и энергетическиезатраты, Устройство позволяет также пре- .образовать концентрацию электролита вовременной интервал, удобный для сочета-.ния с ЭВМ, получить быструю и точнуюинформацию о ходе технологического про 1цесса и использовать ее для оперативногоуправления.Формула изобретенияУстройство для автоматического контроля концентрации электролита, содержащее электролитическую ячейку, выпопненную в виде канала из диэлектрика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры,причем канал соединяет две, имеющиештуцеры для выполнения канала электролитом, камеры, каждая из которых снабжеьаэлектродом, и эти электроды че- .рез ключ и реле тока подключены к источнику электрической энергии, при этом выход измерителя температуры соединен совходом измерителя интервала времени ивходом блока управления, а выход релетока соединен с другим входом измерителя интервала времени и другим входомблока управления, выход которого подключен к ключу, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения концентрации электролита, в устройство введен задатчик тока, вход которого соединен с выходом измерителя температуры, а выходподключен ко входу источника электрической энергии.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Агейкин Я. И. Исследование переходных процессов для преобразования ин-формации в датчиках. Сб, РЭлектрическиеметоды автоматического контроля. Новочсибирск, 1962, с. 36-40.2. Авторское свидетельство СССРМ 705317, кл. ( 01 М 25/08, 1979868808 оставитель Л. Дикая ехред С,Мигунова К едактор Т. Мермелштайн ектор С, Шекмар Заказ 8310/59 Т ВНИИПИ Государственного по делам изоб"етений и 113035, Москва, Ж, Рираж 910омитета СССРоткрытийушская наб., д, 4 исное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная