Устройство для анализа состава многокомпонентных электролитных систем

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИК 9) (1 А 06 РЗОО С 01 М 27/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССР Р 584237, кл. С 01 И 27/02, 1976.Штрауде 3. К вопросу об использовании электродиализа для разделения комплексов тяжелых металлов, - ЕогяЬцп 8 я Ьея 1 сЫе сея Ьапйея Яогппедш - УеяГа 1 еп, 198 1, разд. 3.2 и 3.3., с. 22-25.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА СОСТАВАМНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТНЫХ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к устройтвам автоматического контроля сосстава многокомпонентных электролитных систем. Целью изобретенияявляется улучшение эксплуатационныххарактеристик устройства, Устройствосодержит электродиализную ячейку 1,камеры 23, 24, 27 которой совместнос промежуточными емкостями 15-17 образуют замкнутые контуры. Слив и заполнение контуров осуществляются спомощью клапанов 10-14, управляемыхблоком 22, получающим сигнал о концентрации раствора с блока контроля21, связанного с первичным измерительным преобразователем 18. 2 ил.1 з.п. ф-лы,Изобретение относится к устройствам для автоматического контролясостава многокомпонентных электролитных систем и может быть использованов химической, химико-Фармацевтической,пищевой и других отраслях промьпцленности,Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик. 10На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, на Фиг,2 - схемаблоков управления и контроля.Устройство содержит электродиализную ячейку 1, источник 2 электрическо го питания, к выходным клеммам которого подключены амперметр 3, вольтметр 4 и электроды 5 и 6 электродиализной ячейки 1, насосы 7-9, клапаны10 и 11 заполнения промежуточных емкостей, клапаны 12-14 слива из контуров, промежуточные емкости 15-17,первичный измерительный преобразователь (концентратомер) 18, вторичныйпреобразователь (прибор) 19 с промежуточным преобразователем 20, блок21 контроля экстремального значения,блок 22 управления, обеспечивающийвыполнение заданного алгоритма измерения.ЭОЭлектродиализная ячейка 1 состоитиз трех камер: электродных 23 и 24,образованных электродами 5 и 6 и мем-бранами 25 и 26, и средней камеры 27,заключенной между мембранами 25 и26.Емкости 15-17 совместно с камерами 23, 24 и 27 электродиализнойячейки .1 образуют замкнутые контуры,в которых установлены насосы 7-9,Блок 22 управления состоит из триггеров 28 и 29 с раздельными входами,реле 30-32 запрета, регулируемыхдросселей 33-37, пневмоемкости 38,пневмокнопки 39 и пневмоклапанов40 и 41.Блок 21 контроля состоит из элемента 42 сравнения, пневмоклапана 43,пневмоемкости 44 и регулируемых дросселей 45 и 46,Устройство работает следующим образом.Включают насосы 7-9, которые непрерывно работают, осуществляя потокианализируемого раствора через приэлектродные камеры 23 и 24 и дистиллированной воды через среднюю камеру27 электродиалиэной ячейки 1 по замкнутым контурам: промежуточная емкость - насос - камера - промежуточная емкость. В контуре средней камеры 27 находится первичный измерительный преобразователь 18, связанный с вторичным прибором 19.Включают блок 22 управления и вторичный прибор 19 с промежуточным преобразователем 20, Командами с блока 22 управления включаются клапаны 12- 14 слива, при этом происходит слив растворов предыдущей пробы из контуров циркуляции в сборную емкость (не показана), клапаны 10 и 11 заполнения, при этом через промежуточные емкости 15 и 17 происходит заполнение контуров приэлектродных камер 23 и 24 анализируемым раствором и контура средней камеры 27 через промежуточную емкость 15 дистиллированной водой. Излишние объемы растворов сливаются через сливные трубки до заданного уровня в промежуточных емкостях, после чего включается источник 2 электрического питанияПод действием разности потенциалов, прилагаемых к электродам 5 и 6,.в электродиализной ячейке 1 происхо 1дит перенос ионов анализируемого компонента из приэлектродных камер 23и 24 через мембраны 25 и 26 в среднююкамеру 27 с образованием в ней бинарного раствора (идет электродиализ) .Первичный измерительный преобразователь 18 отрабатывает электрическийсигнал, соответствующий концентрациираствора в средней камере 27, на вторичный прибор 19, шкала которого отградуирована в единицах концентрации,С промежуточного преобразователя20 вторичного прибора 19 пневматический сигнал поступает в блок контроля 21,По мере протекания процесса электродиализа в средней камере 27 происходит нарастание концентрации анализируемого компонента, Моментом полнс 1 го выделения анализируемого компонента из сложной электролитной системы является достижение концентрациейв средней камере 27 максимальной величины. При этом первичный измерительный преобразователь 18 отрабатываетвыходной сигнал по величине, соответствующей максимальной концентрациианализируемого компонента в среднейкамере 27, который поступает во вторичный прибор 19. Как только с промежуточного преобразователя 20 вторич 31339 ного прибора 19 в блок 21 контроля поступает выходной сигнал экстремаль-, ного значения, блок 22 управления отключаетисточник 2 электрического пи 5 тания, прекращая электродиализ. Затем весь цикл заданного алгоритма измерения повторяется для следующей пробыи т.д.Содержание анализируемого компонен 10 та в исследуемой электролитной системе определяют по максимальному значению концентрации в средней камере 27 по кривой измерения концентрации во времени, записанной на вторичном при б боре 19.Блоки 22 управления и 21 контроля выполнены на элементах УСЭППА, соединенных по схеме, приведенной на фиг.2.20Блок управления работает следующим образом.Переключение триггеров происходит только при поочередном появлении единичных сигналов на единичном 47 и ну Б левом 48 входах триггера 29 и аналогичных входах 49 и 50 триггера 28, Повторное появление единичного сигнала на том же входе не меняет состояния триггера. Входы 47 и 49 используются для переключения триггеров, а входы 48 и 50 - для возврата в исходное состояние. При появлении сигнала на входе 47 переключения и на входе 49 этот сигнал проходит через откры 35 тое сопло на выходы 51 и 52, в результате чего на выходах триггеров появляется сигнал, который присутствует до тех пор, пока не появляется командное давление на нулевых входах 48 и 50, после этого давление на выходе 51 стравливается через пневмокнопку 39, а давление на выходе 52 - через камеру с пружиной реле 30 запрета, связанную с атмосферой. При появлении сигнала на входе 53 реле 32 запрета открыто, сигнал на выходе 54 отсутствует, Появление разрешающего сигнала на входе 55 и отсутствие сигнала запрета на входе 56 вызывает появление на выходе 54 единичного сигнала. Этот сигнал присутРствует до тех нор, пока на входе 56 не появляется сигнал запрета, осуществляющий запрет прохождения сигнала с входа 55. В реле 30 и 31 запрета на входы 57 и 58 подается разрешающий сигнал, на входы 59 и 60 - сигнал за 538прета. Выходной сигнал снимается собщего входа 61 и входа 62.Клапаны 40, 41 и 43 коммутируютнепрерывные пневматические сигналы всхеме. На входы 63, 64 и 65 соответственно подается командный сигнал,а с выходов 66, 67 и 68 снимается.Элемент сравнения осуществляетсравнение двух непрерывных сигналов,В исходном состоянии на входе 69 присутствует единичный сигнал, мембранный блок занимает верхнее положение.Как только на входе 70 элемента сравнения появляется сигнал, равный повеличине сигналу на входе 69 задания, мембранный блок занимает нижнее положение, на выходе 71 появляется единичный сигнал. Если сигнал на входе70 становитсяменьше сигнала на входе 69, мембранный блок меняет свое положение, и на выходе 71 сигнал стравливается через камеру элемента, связанную с атмосферой.Регулируемые дроссели 33-37, 45 и 46 и пневмоемкости 38 и 44 осуществляют временные задержки в схеме.Блоки 21 контроля и 22 управления в устройстве работают следующим образом.При нажиме кнопки 39 единичный сигнал поступает на вход 47, в результате чего на выходе триггера 29 появляется непрерывный единичный сигнал, который одновременно поступает на вход 62 реле 31, вход 59 реле 30, вход 53 реле 32, входы 63 и 64 пневмоклапанов 40 и 4 1 соответственно, регулируемые дроссели 35, 36 и 34 и к клапанам 12, 13 и 14, Наличие единичного сигнала на входе 62 не вызывает изменений в положении мембранного блока реле 31, Появление единичного сигнала на входе 59 не вызывает перемещения мембранного блока реле 30. Сигнал на входе 53 реле 32 перебрасывает мембранный блок в левое крайнее положение и открывает сопло, связанное с.атмосферой. На его выходе 54 и в линии к клапанам 10 и 11 сигнал стравливается, клапаны 1 О и 11 заполнения промежуточных емкостей 15- 17 закрываются. Наличие сигнала на входе 63 вызывает перемешение мембранного блока пневмоклапана 40 в нижнее положение, и сообщающееся с атмосферой сопло закрывается. Аналогичносигнал на входе 64 пневмоклапана 4 1 перебрасывает его мембранный блок вверхнее положение и закрывает сопло,связанное с атмосферой. Появившийсяединичный сигнал открывает клапаны12-14 слива растворов предыдущей про"5бы из замкнутого контура циркуляции.Спустя время выдержки, обусловленноерегулируемым дросселем 35, единичный асигнал поступает на вьход 67 пневмоклапана 4 1 и на вход 55 реле 32. Разрешающий сигнал перемещает его мембранный блок в крайнее правое положение, в результате чего закрываетсясопло, сообщающееся с атмосферой, ина выходе 54 появляется единичныйсигнал, открываются клапаны 11 и 10заполнения промежуточных емкостей.Причем заполнение промежуточных емкостей происходит с несколько большимрасходом,чем слив, По истечении времени выдержки, определяемого регулируемым дросселем 37, на вход 56 реле32 поступает единичный сигнал, вследствие чего мембранный блок смещаетсяв крайнее левое положение, открывается сообщающееся с атмосферой сопло,сигнал на вьжоде 54 стравливается,клапаны 10 и 11 заполнения закрываются, т.е, прекращается заливка свежихрастворов, По мере заполнения пневма- З 0тической емкости 38, что зависит отпроводимости регулируемого дросселя34, плавно нарастает давление навходе 48 триггера 29 и на выходе ббпневмоклапана 40,С учетом проводимости регулируемо"35го дросселя 36 на вход 57 с реле 30поступает единичный сигнал, которыйне вызывает перемещения мембранногоблока, так как на входе 59 присутствует сигнал запрета. Как только сигнал на входе 48 триггера 29 достигаетединичного уровня, его мембранныйблок перебрасывается в верхнее положение, триггер возвращается в исходное45состояние, воздух на выходе 51 стравливается. Одновременно воздух стравливается на входе 62 реле 3 1, фвходе53 реле 32, входах 63 и 64 пневмоклапанов 40 и 41 соответственно,Исчезновение сигнала на входе 62реле 31 на положении его мембранногоблока не сказывается. Отсутствие единичного сигнала на входе 53 реле 32не изменяет положения мембранногоблока, Отсутствие единичного сигналана входе 64 пневмоклапана 41 вызываетперемещение его мембранного блока внижнее положение, в результате чего открывается сопло., связанное с атмосферой. Сигнал на выходе 67, и на входе 55 реле 32 стравливается, Отсутствие сигнала на входе 63 пневмоклапана 40 вызывает перемещение его мембранного блока в верхнее положение, вследствие чего открывается связанное с атмосферой сопло, стравливается врздух на выходе бб.пневмоклапана 40, на входе 48 триггера 29 и в пневмоемкости 38, Клапаны 12-14 слива закрываются, Отсутствие сигнала запрета на входе 59 реле 30 при наличии сигнала разрешения на входе 57 вызывает перемещение мембранного блока реле 30 в верхнее положение, в результате чего закрывается сопло, связанное с атмосферой, и на общем выходе 61 появляется единичный сигнал, который поступает на вход 49 триггера 28, в результате чего мембранный блок последнего занимает верхнее положение и на его выходе 52 появляется непрерывный единичный сигнал. Сигнал на входе 57 реле 30 через некоторое время, обусловленное проводимостью регулируемого дросселя 36, стравливается через выход 51 триггера 29, вход 47 и пневмокнопку 39. Мембранный блок реле 30 возвращается в исходное состояние. Единичный сигнал с выхода 52 одновременно поступает на вход 60 реле 31, регулируемый дроссель 33, в пневмолинию 72, на вход 73 блока 21 контроля и вход 74 промежуточного преобразователя 20. Наличие сигнала запрета на входе 60 реле 31 при отсутствии разрешающего сигнала на входе 58 перемещения мембранного блока не вызывает, Единичный сигнал включает блок электропитания, идет электродиалиэ.С входа 73 блока 21 контроля сигнал поступает на регулируемый дроссель 46 и вход 65 пневмоклапана 43. Мембранный блок последнего перемещается в крайнее левое положение и закрывает сообщающееся с атмосферой сопло. При поступлении единичного сигнала на вход 74 промежуточного преобразователя 20 последний отрабатывает пневматический сигнал, пропорциональный концентрации раствора в средней камере 27 электродиализной ячейки 1, Так как, в процессе электродиализа концентрация раствора нарастает, а достигнув максимальной величины, находится на одном уровне,1339538 соответствующим образом меняется давление на выходе 75. Сигнал с выхоца 75 промежуточного преобразователя 20 поступает на вход 69 элемента 42Ь сравнения и на регулируемый дроссель 45. Как только концентрация раствора становится максимальной, а следовательно сигнал на выходе 75 достигает единичного уровня, заполняется пневмоемкость 44, и сигнал на входе 70 элемента сравнения становится равен сигналу на входе 69, элемент сравнения срабатывает, т,е. его мембранный блок смещается в нижнее положение, сопло, 15 связанное с атмосферой, закрывается, а открывается сопло, связанное через . регулируемый дроссель 46 с входом 73 блока 21 контроля, На выходе 71 элемента 42 сравнения появляется единич ный сигнал, который поступает на вход 50 триггера 28, Его мембранный блок занимает исходное состояние.Сигнал на выходе 52, а следовательно, в пневмолинии 72, на входе 73 25 блока 21 контроля, на входе 74 промежуточного преобразователя 20 и на входе 60 реле 31 стравливается, Стравливание сигнала в пневмолинии 72 отключает блок электропитания 2, электродиализ заканчивается, Отсутствие сигналов на входах 73 и 74 отключает соответственно блок 21 контроля и промежуточный преобразователь 20, Спустя время выдержки, определяемое проводимостью регулируемого дросселя 33, на входе 58 разрешения реле 31 появляется единичный сигнал. При отсутствии сигнала запрета на входе 60 реле 31 разрешающий сигнал на входе 58 перебрасывает мембранный блок реле 3 1 в нижнее положение, открывает сопло, сообщающееся с линией питания. На входе 62 появляется единичный кратковременный сигнал, который перебра б сывает триггер 29, в результате чего на выходе появляется непрерывный пневматический сигнал и т.д. Через определенное время, обусловленное проводимостью регулируемого дросселя 33, сигнал на входе 58 и в глухой камере реле 3 1 стравливается через выход 52, вход 49, вход 61, и открытое сопло. Далее цикл повторяется. 55Формула изобретения 1. Устройство для анализа составамногокомпонентных электролитных систем, содержащее электродиализнуюячейку с источником электрическогопитания, промежуточные емкости, включенные в замкнутые контуры с камерамиэлектродиализной ячейки, насосы, установленные в замкнутых контурах,клапаны заполнения промежуточныхемкостей, клапаны слива, установленные на линиях слива из контуров, первичный измерительный преобразователь,например концентратомер, связанныйс вторичным преобразователем, включающим промежуточный преобразователь,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью улучшения эксплуатационных характеристик устройства, оно содержитблок управления, состоящий из двухтриггеров с раздельными входами, трехреле запрета, регулируемых дросселей,пневмоклапаны, пневмоемкости и пневмокнопки, и блок контроля экстремального значения сигнала, вход которого соединен с выходом промежуточного преобразователя, канал питания - с выходом первого триггера с раздельными входами, а выход - с нулевым входом первого триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого реле запрета, а выход - с запрещающим входом второго реле запрета и через первый дроссель с входом второго реле запрета, выход которого соединен с выходом второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом пневмокнопки,нулевой вход - с пневмоемкостью, соединенной с выходом первого пневмоклапана, через второй регулируемый дроссель - с выходом второго триггера, с запрещающим входом первого реле запрета, с входом третьего реле запрета, с управляющими входами первого и второго пневмоклапанов и входами клапанов слива, а через третий регулируемый дроссель с разрешающим входом третьего реле запрета и выходом второго пневмоклапана, вход первого реле. запрета через четвертый регулируемый дроссель соединен с запрещающим входом данного реле, выход третьего реле запрета через пятый регулируемый дроссель соединен с запрещающим входом данного реле и с управляющими входами клапанов заполнения промежуточных емкостей, выход первого триггера с раздельными входами соединен с включающим входом электрического источника питания.10 1339538 2. Устройство по п 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок контроля экстремального значения сигнала состоит из элемента сравнения, регулируемых дросселей, пневмоемкости и пнев= моклапана, причем первый вход элемента сравнения, а второй через первый регулируемый дроссель соединены с вхо"МПООН ЯУ,Я тель О.ГудкоМ.Ходанич Сост Техр орректор С Шекма.Горная Реда одписно каз 54 комитета СССРоткрытий кая наб д, 4/5 ВНИИП по 13035венного тений и 5 р Рауш оектная,предприятие, г, Ужгоро 1 ирИ Государс елам изобр Москва, Жзводственно-полиграфичес дом блока, выход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и выходом пневмоклапана, управляющий вход которого соединен с каналом питания блока и через второй регулируемый дроссель с каналом питания элемента сравнения.