Первичный преобразователь кондуктометрического устройства

(22) Заявлено 050380 (21) 2890986/18-25с присоединением заявки Йо -(5)М. Кл,з 6 01 й 15/07 Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытий(72) Автор изобретения В. И. Беляков Московский технологический институт мяснОй и.молочай промышленности(54 ) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНЦУКТОМЕТРИЧЕСКОГОУСТРОЙСТВА Изобретение относится к дисперсному анализу микрочастиц в эмульсияхи суспензиях и может быть использовано в химической, абразивной, атом.ной, топливной, текстильной, фармацевтической, парфюмерной, пищевой,молочной и бумагоделательной отрасляхнародного хозяйства, в производствекрасителей, керамики и огнеупоров,строительных материалов, порошковой 10металлургии, медицине, биологии имикробиологии,Известен первичный преобразователькондуктометрических устройств длядисперсионного анализа микрочастиц 15в эмульсиях и суспензиях, принципдействия которого заключается в том,что разбавленная в специальном электролите взвесь микрочастиц под действием разрежения или давления про Опускается через микроотверстие (диафрагму или капилляр) в разделительной диэлектрической перегородке,соединяющей два электрически изолированных сосуда, с противоположных 25сторон которой установлены два электрода, подключенные к источникустабилизированного постоянного тока.При этом каждая частица, проходя че-.рез микроотверстие; изменяет сопро тивление между электродами, что приводит к появлению импульса напряжения, количество которых характеризует число подсчитанных микрочастиц, а амплитуда (высота) импульса - размер (объем) микрочастицы ГЦ .Недостатком этого преобразователя является то, что на точность дисперс" ного анализа микрочастиц большое влияние оказывает неравномерность рабочего электрического поля внутри микроотверстия вдоль его оси и в радиальном направлении. Поэтому амплитуда импульса напряжения от микро- частицы, проходящей через микроотверстие вблизи от его периферийной поверхности, будет заметно отличаться от величины импульса напряжения от частицы, проходящей через микро- отверстие в его центральной части, и, следовательно, не может точно характеризовать размеры (объем) микрочастицы. Это вызйвает погрешность при измерениях размеров микрочастиц. Лишь при Ь 9. / 31 р. 2 (где (, и 3.- соответственно, длина и"диаьйтр микроотверстия) происходит вырав,нивание напряженности электрического поля внутри полости микроотверстия. Однако при данном соотноше 883710йии геометрических параметров микроотверстия имеет место дополнительная погрешностьизмерения вследствии ошибки совпадения из-за одновременного счета и измерения двух иболее микрочастиц, достигающая 3 отобъема частиц дисперсной фазы.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является первичный преобразователь кондуктометри;ческого устройства для дисперсногоанализа микрочастиц, содержащий дваэлектрически изолированных сосуда,разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон которого установленыдва электрода, подключенные к источнику тока, и установленный соосномикроотверстию электропроводящий элемент, При этом происходит разделениерабочего электрического поля такимобразом, что часть его силовых линийзаьыкается через столбик электролитавнутри полости микроотверстия, а другая часть - через электропроводящийэлемент, Электрические сопротивлениястолбика жидкости внутри микроотвер- .стия и металлического кольца подбираются таким образом чтобы силовыелинии проходили равномерно черезмикроотверстие по его длине 23 .Однако в этом устройстве регулирование (изменение) начального сопротивления микроотверстия или микроотверстия и металлического кольцаосуществить нельзя и они являются постояннымв, Приращения сопротивленийна электродах при попадании частицывнутрь микроотверстия для преобразователя только с микроотверстиемЬ 2 р. и для преобразователя с микроотверстием и металлическим кольцомЬ 9 соответственно равныЧЬВ=, - -1"щ Чбр 1 Ь Еф щ Ва амплитуды импульсов напряжений отизмеряемых сферических частиц (без,учета теории поля) для Ф Ур1 ьзу,т ( ь.-рфф ф.ь у 47 Р,".гФФ ЯуЯ " соответственно, сопротивления микроотвер"стия, металлическогокольца,и нагрузки всхеме включения преобразователя;3 " ток преобразователя;Р,Р- удельные сопротивления,соответственно, микрочастицы и дисперсионной среды;45 50 55 60 65 На фиг. 1 показан первичный преобразователь в разрезе, общий вид;на фиг. 2 и 3 - варианты изолирования штырьевых электропроводящих элементов индивидуальными съемными диэлектрическими колпачками.Первичный преобразователь кондук"тометрического устройства для диспероного анализа микрочастиц содержитвыполненное в разделительной диэлектрической перегородке 1 микроотверстие 2 (диафрагму или капилляр), два электрически изолированных сосуда 3 и 4, электропроводящие штыри 5, съемные диэлектрические колпачки 6, электроды 7 и сопротивление 8 нагрузки.Через микроотверстие 2 (диафрагму или капилляр), соединяющее два электрически изолированных сосуда 3 и 4, наполненных разведенной в специальном буферном электролите эмульсией или суспензией, под действием, например разрежения, создаваемого в 6 - площадь поперечногосечения микроотверстия;У - объем микрочастицы 13. - коэффициент, завися щий от . и йн,Й,п - коэффициент, зависящий от%у,Яц и ДПри У) полярность импульсовнапряжений от измеряемых микрочастиц 10 изменяет свой знак на противоположный, что вызывает необходимость переналадки прибора. Таким образом, обарассмотренные типа кондуктометрических преобразователей целесообразноиспользовать лишь для измерения частиц, однородных по электропроводностиКроме того, при использовании различных видов электролитов (изменением )изменяется начальное сопротивлениепреобразователя, которое невозможно 20 регулировать, следовательно, изменяется и чувствительность прибора.Цель изобретения - повышениеточности измерения дисперсности микрочастиц в полидисперсных средах, 25 гетерогенных по электропроводности,Указанная цель достигается тем,что в первичном преобразователе кондуктометрического устройства длядисперсного анализа микрочастиц, З 0 содержащем два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон которого установлены два электрода, подключенные к источнику тока, и установленный соосно микроотверстию электропроводящий элемент, последний выпол"нен в виде установленных симметричнопо окружности вокруг, микроотверстияи проходящих через перегородку шты рей, снабженных объемными колпачками из диэлектрического материала.сосуде 3 (или давления, создаваемого в сосуде 4), пропускается взвесь микрочастиц. В разделительную диэ,лектрическую перегородку 1 соосно с микроотверстием 2 вмонтированы электропроводящие элементы 5, например двенадцать штырьков. Каждый электро- проводящий штырьевой элемент снабжен индивидуальным диэлектрическим колпачком 6. Между электродами 7, помещенными в сосуды 3 и 4, под действием 10 стабилизированного источника постоянного тока, протекает ток.Кондуктометрический преобразователь может работать в следующих трех режимах:1. Все штырьевые электропроводящие элементы изолированы индивидуальными колпачками из диэлектрического материала, и силовые линии электрического поля заикаются только через микроотверстие, В этом случае преоб разователь работает в режиме традиЦионных кондуктометрических преобразователей.2. Все штырьевые электропроводящие элементы освобождены от диэлектри ческих колпачков, и силовые линии электрического поля между электродами завнкаются как через микроотверстие, так и через электропроводящие штырьевые элементы. В данном случае преоб- З 0 разователь работает в режиме кондуктометрического преобразователя с разделенным нерегулируемым электрическим полем (электрическим сопротивлением)3. Штырьевые электропроводящие элементы изолированы индивидуальными диэлектрическими колпачками, например через один элемент (фиг. 2) или через три элемента (фиг. 3) и т.д. В этом случае преобразователь 40 работает в режиме кондуктометрического преобразователя с разделенным регулируемым электрическим полем (электрическим сопротивлением). В таком же режиме работает преобразователь, если все или часть штырьевых элементов изолируется колпачками не по всей длине стержня, а, например на 1/5, 1/4, 1/3, 1/2 и т,д, его длины, считая от наиболее удаленного от разделительной перегородки конца штыря. При этом длины выступающих частей штырьевых элементов (изолированных или оголенных) могут иметь одинаковую или разную (например через один, два, три и т,д. элемент ) величину.Электрическое сопротивление микро- отверстия для всех режимов работы коидуктометрического преобразователя изменяется при прохождениимйкро частицы пропорционально ее объему. Поэтому каждая частица суспенэии или эмульсии, проходя через микроотверстие, изменяет сопротивление между электродами 7 и с сопротивления 65 8 нагрузки снимается импульс напря.жения, величина которого характеризует размер (объем) микрочастицы.Применение одного из трех режимовработы преобразователя позволяет исключить переналадку прибора в целомпри измерениях дисперсности частицгетерогенных по электропроводности,Например, при перемене электролитаили при измерениях дисперсности биологических объектов (например живыхи мертвых клеток, электрические сопротивления которых отличаются другот друга) можно использовать третийрежим работы, регулируя (дискретноизменяя) начальное сопротивление преобразователя таким образом, чтобыимпульсы, например от живых клеток,были положительными (регистрируютсяприбором), а импульсы от мертвых клеток были бы бесконечно малы (не регистрируются прибором).Таким образом, данный первичныйпреобразователь кондуктометрическогоустройства для дисперсного анализамикрочастиц позволяет осуществитьизмерения дисперсности микрочастицв полидисперсных средах,.гетерогенныхпо электропроводности, расширить область его применения и может бытьтакже использован для оценки качества и эффективности ряда технологических процессов, в которых имеет место изменение (измельчение, агрегирование и т.д. или разделение дисперсной фазы, например, процессов сепарирования,гомогенизации,кларификсации,выпарки,сушки распылением и др).Формула изобретенияПервичный преобразователь кондуктометрического устройства длядисперсного анализа микрочастиц, содержащий два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон ко"торого установлены два электрода,подключенные к источнику тока, иустановленный соосно микроотверстиюэлектропроводящий элемент, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерениядисперсности микрочастиц в полидисперсных средах, гетерогенных поэлектропроводности, электропроводя,щий элемейт выполнен в виде установленных симметрично по окружностивокруг микроотверстия и проходящихчерез перегородку штырей, снабженныхсъемными колпачками из диэлектрического материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рабинович Ф. М. Кондуктометрический метод дисперсного анализа,Л., "Химия", 1970, с. 12-15.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2772106/18-25 от 15.11,79,кл, С 01 М 15/06 (прототип).883710 идА Составитель Л, ДикаяОртутай Техред С.Мйгунова Карре Редакт Бокшан аказ 10 н лиал ППП "Патент ", г. Ужгород, ул. Проектная,1/б 4 Тираж ВНИИПИ Государств по делам иэобре 113035, Москва, Ж10 Подпного комитета СССний и открытий5, Рауюская наб.,