Устройство для управления электродиализной установкой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1452 А 3/02 51)4 в П ЕЛЬСТВ Степа цо 256 ьство СССР 13/02 1984 ГОСУДАРСТ 8 ЕНКЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИАПИЗНОЙ УСТАНОВКОЙ(57) Изобретение относится к электрохимической обработке жидкостейэлектролитов методом электродиализас использованием ионоселективныхмембран. Цель изобретения - повыситнадежность срабатывания устройства1для управления электродиализной, установкой (ЭДУ) в режиме реверсирова1452542 ния полярности (РП) и предотвратить попадание образующихся в камерах ЭДУ осадков в обессоленную жидкость, РП осуществляется при срабатывании устройства, управляющего с помощью пьезометрических трубок 11,12 и 13,14 струйными гидропереключателями 1 и 2, а также с помощью ртутного замыкателя 5 тиристорными выпрямителями 47 и 48. Срабатывание устройства обусловлено поочередным заполнением измерительных сосудов 3 и 4 через дозатор 6, воронку 38 и опрокидывающиеся желоба 15 и 16 и ихопорожнением через патрубки 7,8 и Изобретение относится к обработке жидкостей методом электродиализа с использованием ионоселективных мембран, в частности к устройствам для управления электродиализ ной установкой.Цель изобретения - повышение надежности работы установки и качества очистки жидкости.Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено вторым измерительным сосудом, вторым, третьим и четвертым патрубками сифонного сброса, второй, третьей и четвертой пьезометрическими трубками, первым и вторым опрокидывающимися желобами и рычажно-весовой системой, причем первый и второй патрубки сифонного сброса и первая и вторая пьезометрические трубки размещены в первом измерительном сосуде, третий и четвертый патрубки сифонного сброса и третья и четвертая пьезометрические трубки - во втором измерительном сосуде, погиби патрубков сифонного сброса расположены на высоте.отметки верхнего уровня в измерительных сосудах, свободные концы первых и четвертых патрубков сифонного сброса и пьезометрических трубок размещены на высоте отметки промежуточного уровня, свободные концы вторых и третьих .патрубков сифонного сброса и пьезометрических трубок - на высо 9,10 сифонного сброса, вызывающимизменение положения рычажно-весовойсистемы, на которой закреплены воронка 38 и ртутный замыкатель 5, Присрабатывании устройства происходитРП с изменением функций, выполняемыхрабочими камерами ЭДУ, и переключением трубопроводов "К потребителю"и "На сброс" с соответствующими рабочими камерами. Жидкости из обоихтрактов - обессоливания и концентрирования направляются на сброс. Устройство работает без использованияпосторонних источников энергии.1 з.п. ф-лы, 1 ил. те отметки нижнего уровня и в измерительных сосудах, а на выходных концахвторого и четвертого патрубков сифонного сброса установлены калиброванные дроссели, верхние концы первойи второй пьеяометрических трубок сообщейы с входами первых каналов управления, соответственно второго и первого гидропереключателей, вторые каналыуправления которых сообщены своимивходами с верхними концами соответственно третьей и четвертой пьезометрических трубок, первый и второй опрокидывающиеся желоба установлены надсоответственно первым и вторым измерительными сосудами на шарнирных опорахс возможностью возвратно-поворотногодвижения и выполнены так, что центрымасс каждого желоба в заполненномводой и осушенном состояниях расположены по разные стороны относительношарнирной опоры, а рычажно-весоваясистема выполнена в виде верхнего,расположенного над измерительными сосудами, и нижнего, расположенногопод измерительными сосудами, рычагов,размещенных в одной плоскости, установленных своими осями в шарнирныхопорах с возможностью возвратно-пово- ЗО ротного движения и соединенных междусобой двумя гибкими тягами, прикрепленными к концам рычагов, воронки,жестко закрепленной на оси верхнегорычага с возможностью размещения ее50 3 145254 узкого нижнего конца при крайних положениях верхнего рычага поочередно над первым и вторым опрокидывающимися желобами и гидравлически сообь,ающей 5 ся своим расширенным верхним концом с выходом дозатора, а также первого и второго поддонов, закрепленных на противолежащих концах нижнего рычага под выходами патрубков сифонного10 сброса из соответственно первого и второго измерительных сосудов и снабженных сточными отверстиями.На чертеже изображена принципиальная схема устройства для управления 15 электродиализной установкой.Устройство содержит первый 1 и второй 2 струйные гидропереключатели, выполненные в виде бистабильных струйных усилителей, первый 3 и вто рой 4 измерительные сосуда, электро- переключатель 5, гидравлический дозатор 6, первый 7 и второй 8, третий . 9 и четвертый 10 патрубки сифонного сброса, первую 11 и вторую 12, 25 третью 13 и четвертую 14 пьезометрические трубки, первый 15 и второй 16 опрокидывающиеся желоба 15 и 16, установленные на шарнирах 1 и 18 и опирающиеся в крайних положениях З 0 на упоры 19,20 и 21,22, и рычажновесовую систему, Патрубки 7 и 8 сифонного сброса и пьезометрические трубки 11 и 12 размещены в первом измерительном сосуде 3, а патрубки 9 и 1 О сифонного сброса и пьезометрические трубки 13 и 14 - во втором измерительном сосуде 4. Погиби патрубков сифонного сброса расположены на отметке 23 верхнего уровня в иэ мерительных сосудах, свободные концы патрубков 7 и 10 сифонного сброса и пьезометрических трубок 11 и 14 - на отметке 24 промежуточного уровня, а свободные концы патрубков 8 и 9 си фонного сброса и пьезометрических трубок 1 2 и 13 - на отметке 25 нижнего уровня в измерительных сосудах. На выходных концах патрубков 8 и 9 сифонного сброса установлены калиброванные дроссели 26 и 27.Рычажно-весовая система представляет собой верхний 28 и нижний 29 равноплечие рычаги, установленные своими осями в шарнирных опорах 30 и 31, Концы обоих рычагов соединены между собой гибкими тягами соответственно 32 и 33, На нижнем рычаге .установлены симметрично первый 34 и 24второй 35 поддоны. В днищах поддо -нов выполнены сточные отверстия соответственно 36 и 37, Поддон 34 расположен под выходными концами первого 7 и второго 8 патрубков сифонногосброса, а поддон 35 - под выходнымиконцами патрубков 9 и 10 сифонногосброса. На верхнем рычаге 28 и соосно с ним закреплена воронка 38,верхний расширенный конец которой расположен под стоком дозатора 6, а нижний узкий конец при крайних положениях рычагов 28 располагается поочередно над первым 15 или вторым 16опрокидывающимися желобами. Соосно сверхним рычагом 28 на нем закрепленэлектропереключатель 5, выполненныйв виде ртутного замыкателя с двумяпарами клемм 39 и 40, включенными вцепи управления реверсированием лолярности преобразователя тока, Верхние концы пьезометрических трубок сообщаются с каналами управления струйных гидропереключателей, напримерверхние концы пьезометрических трубок 11 и 12 - с первыми каналами управления соответственно первого 1 ивторого 2 струйных гидропереключателей, к вторым каналам управления которых подключены соответственно пьезометрические трубки 13 и 14,Устройство включено в составэлектродиализной установки, содержащей, например, взаимосвязанные электродиализатор 41 с электродами 42 и43, рабочими трактами, выполняющимипоочередно функции трактов обессоливания и концентрирования, выходныетрубопроводы 44 и 45 которьж гидравлически связаны с входными каналамиструйных гидропереключателей 1 и 2.К цепи питания электродов 42 и 43электродиализатора 41 подключен преобразователь 46 тока, содержащий,например, параллельно и встречновключенные тиристорные выпрямители47 и 48, причем клеммы 39 и 40 электропереключателя 5 включены в цепи управления соответствующего тиристорного выпрямителя последовательно с егоуправляющим электродом,Устройство работает следующим образом,При работе электродиалиэной установкой исходная жидкость, напримерприродная соленая вода, поступает вэлектродиализатор 41, Обрабатываемаяжидкость проходит через камеры, вы 5 145 полняющие поочередно 1 после реверсирования полярности) Функции камер обессоливания и концентрирования, выходит из электродиализатора по трубопроводам 44 и 45, а жидкость, промы. вающая электродные камеры и расположенные в них электроды 42 и 43, направляется на сброс.Пусть измерительный сосуд 3 заполнен водой выше промежуточного уровня 24, в измерительном сосуде 4 вода достигает отметки не ниже уровня 25, а рычажка-весовая система наклонена так, что нижний узкий конец воронки 38 располагается над опрокидывающимся желобом 15, а электропереключатель 5 замыкает клеммы 40 в цепи управления тиристорного выпрямителя 47Напряжение управляющего сигнала на управляющем электроде тиристорного выпрямителя 47 изменяет угол зажигания тиристора, последний открывается и на электроды электродиализатора подается напряжение выпрямленного тока, причем электрод 43 становится анодом, а электрод 42 - катодом, Под действием электрического поля выпрямленного тока жидкость в камерах обессоливания опресняется и по трубопроводу 45.поступает во входной канал 49 струйного гидропереключателя 2, а из камер концентрирования концентрат по трубопроводу 44 поступает во входной канал 50 струйного гидропереключателя 1. В то же время нижние концы пьезометрических трубок 11 и 12 находятся ниже уровня воды, а пьезометрических трубок 13 и 14 - выше уровня воды, В струйных гидро- переключателях 1 и 2, таким образом, каналы 51 и 52 управления перекрыты, каналы 53.и 54 управления сообщаются с атмосферой, выходящие из входных каналов 50 и 49 потоки воды вследствие эффекта Коанда отклоняются и выходят через выходные каналы 55 и 56.Обессоленная вода направляется к потребителю по, каналу 57, а концентрат - на сброс по каналу 58. Часть концентрата отбирается дозатором 6 и из него сливается через воронку 38 в опрокидывающийся желоб 15По мере заполнения последнего центр его массы смещается влево относительно шарнирной опоры 17, желоб опрокидывается на упор 19 и порция воды сливается в измерительный2542 6 5 10 15 2 О 25 30 35 45 БО 55 сосуд 3. Центр массы опорожненногожелоба 15 расположен правее шарнирной опоры 1 7, благодаря чему желобвозвращается в исходное положение -на опору 20 и вновь заполняется водой. При повышении уровня воды визмерительном сосуде 3 до верхнейотметки 23 вода в свободных концахпатрубков 7 и 8 сифонного сбросадостигает погиби, сифоны срабатывают и вода из измерительного сосуда3 начинает вытекать через патрубки7 и 8 сифонного сброса в поддон 34,Последний заполняется, поворачиваянижний рычаг 29 на шарнирной опоре31, и. увлекает за собой посредствомтяги 32 верхний рычаг 28. Последний,а вместе с ним воронка 38 и электропереключатель 5 поворачиваются нашарнирной опоре 30. Нижний узкий конец воронки 38 располагается над опрокидывающимся,желобом 16, направляяв него воду из дозатора 6. При повоРоте электропереключателя 5 размыкаются клеммы 40 и замыкаются клеммы39, последовательно включенные вцепь управления тиристорного выпрямителя 48. Вследствие этого, тиристорный выпрямитель 47 закрывается, а тиристорный выпрямитель 48 открывается,пропуская ток в цепи литания электродов 42 и 43 электродиализатора 41в противоположном направлении, Электрод 42 становится анодом, а электрод43 - катодом. Вода из измерительного сосуда 3 быстро вытекает черезпатрубки 7 и 8 сифонного сброса и вто же время вода из дозатора 6 черезворонку 38 поступает в опрокидываю-,щийся желоб 16,При понижении уровня в измерительном сосуде 3 до промежуточной отметки 24 и опрокидывании желоба 16 визмерительный сосуд 4 свободный конец пьезометрической трубки 11 сообщается с атмосферой, а свободный конец пьезометрической трубки 13 оказывается ниже уровня воды, Вследствиеэтого срабатывает струйный гидропереключатель 2, направляя поток водыиз входного канала 49 через выходнойканал 58 в трубопровод сброса концентрата. В этот период функции рабочих камер изменяются благодаря изменению полярности электродов, и из рабочих камер, ставших камерами обесСоливания, вымываются образовавшиесяранее осадки, а из рабочих камер,14525 45 Формула из обре.тения 1. Устройство для управленияэлектродиализной установкой, состояставших камерами концентрирования, выходит вода с повьппающейся концент- рацией солей. Поэтому направление обоих потоков на сброс предотвраща 5 ет возможность поступления к потребителю некондиционной воды, Лальнейщий слив воды из измерительного сосуда 3 происходит только через патрубок 8 сифонного сброса, на свободном 10 конце которого установлен калиброванный дроссель 26. Время снижения уровня в измерительном сосуде от промежуточной отметки 24 до нижней отметки 25, регламентируемое калиброванным 15 дросселем 26, достаточно для указанной промывки рабочих камер от продуктов осадкообразования, Одновременно с этим вода из поддона 34 вытекает через отверстие 36, . 20Снижение уровня в измерительном сосуде 3 до нижней отметки 25 и йовы-. шение уровня в измерительном сосуде 4 до промежуточной отметки 24 сопровождается тем, что свободный конец 25 пьезометрической трубки 12 сообщается с атмосферой, а свободный конец пьеэометрической трубки 14 погружается в воду. При этом срабатывает струйный гидропереключатель 1, направляя З 0 поток воды из рабочих камер, выполняющих Функции камер обессоливания, и трубопровода 44 к потребителю, Постепенно вода из дозатора 6 поступает через воронку 38 и периодически опрокидывающийся желоб 16 в измерительный сосуд 4 и заполняет его до отметки 23 верхнего уровня, Вследствие этого срабатывают патрубки 9 и 10 сифонного сброса и вода начинает 40 вытекать через них из измерительного сосуда 4 в поддон 35, нижний рычаг 29 под тяжестью заполненного водой поддона 35 поворачивается на шарнирной опоре 31 и посредством гибкой тяги 33 поворачивает верхний рычаг 28 с укрепленными на нем воронкой 38 и электропереключателем 5, В дальнейшем устройство управляет работой электродиализной установки аналогично указанному, осуществляя периодическое реверсирование полярности: электродиализатора и переключение его рабочих трактов. 42 8щей из .взаимосвязанных электродиализатора с электродами и размещеннымимежду ними разделенными ионоселективными мембранами чередующимися камерами обессоливания и концентрирования, преобразователя тока, связанного своими выходами с электродами электродиализатора, и трубопроводов дилюата и концентрата, содержащее первыйи второй струйные гидропереключатели, каждяй из которых содержит входной канал, подключенный к выходу трубопроводов соответственно дилюата и кон-.центрата, первые и вторые каналы управления и выходные канали, электро- переключатель, установленньп", в цепяхуправления полярностью преобразователя тока, гидравлический дозатор,первый измерительный сосуд, первый патрубок сифонного сброса и первую пьезометрическую трубку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности работы установки,устройство дополнительно снабжено вторым измерительным сосудом, вторым,третьим н четвертым патрубками сифонного сброса, второй, третьей и четвертой пьезометрическими трубками, первыми и вторыми опрокидывающимися желобами и поддонами, калиброванными дросселями, воронкой и рычажновесовой .системой, при этом первые и вторые патрубки сифонного сброса и пьезометрические трубки размещены в первом измерительном сосуде, третьи и четвертые патрубки сифонного сброса и пьезометрические трубкиво втором измерительном сосуде, погиби патрубков сифонного сброса расположены на высоте отметки верхнего уровня в измерительных сосудах, свободные концы первых и четвертых патрубков сифонного сброса и пьезометрических трубок размещены на высоте отметки промежуточного уровня,свободные концы вторых и третьих патрубков сифонного сброса и пьезометрических трубок - на высоте отметки нижнего уровня в измерительных сосудах, а на выходных . концах второго и третьего патрубков сифонного сброса установлены калиброванные дроссели, верхние концы первой и второй пьезометрических трубок сообщены с входами первых каналов управления соответственно второго и первого гицропереключателей, вторые каналы управления которых сообщены своими входами с14525 Составитель Г.КротковТехред М,Дидык Корректор С.Черни Редактор И,Горная Тираж 6 ОО Заказ 711113 Подписное ВНКЩИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,верхними концами соответственно третьей и четвертой пьезометрических рубок, первый и второй опрокидываюеся желоба установлены над соот 5 Эетственно первым и вторым измерительными сосудами на шарнирных опорах с возможностью воэвратно-,поворотного.движения и выполнены таким образом, что центры масс каждого же оба в заполненном водой и осушеном состояниях расположены по разные тороны относительно шарнирной опоры, рычажно-весовая система выполнена виде верхнего, расположенного над 15 змерительными сосудами, и нижнего, асположенного под измерительными осудами, рычагов, размещенных в одой плоскости, установленных своими сями в шарнирных опорах с возмож остью возвратно-поворотного движея и соединенных между собой двумя ибкими тягами, прикрепленными к конам рычагов, воронки, жестко закреп 421 Оленной на оси верхнего рычага с возможностью размещения ее узкого нижнего конца при крайних положениях верхнего рычага поочередно над первым и вторым опрокидывающимися желобами и гидравлически сообщающейся своим расширенным верхним концом с выходом дозатора, а также первого и второго поддонов, закрепленных на противолежащих концах нижнего рычага под выходами патрубков сифонного сброса из соответственно первого и второго измерительных сосудов и снабженных сточными отверстиями.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю .щ е е с я тем, что электро- переключатель выполнен в виде ртутного замыкателя, жестко закрепленного на верхнем рычаге и снабженного двумя парами клемм, расположенных с воэможностью их поочередного замыкания при крайних положениях верхнего рычага,