УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫ PH ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ Российский патент 1995 года по МПК B27N3/00 B27N3/16 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству древесноволокнистых плит и может быть использовано при приготовлении древесно-волокнистой массы.

Известно устройство для контроля величины pH древесноволокнистой массы, включающее электродную систему с первым и вторым электродами и каркасом и преобразователь pH (Леонов Л.В. и Вороницын В.К. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы в деревообрабатывающей промышленности. М. Лесная промышленность, 1976, с. 203-207), в котором потенциал первого электрода зависит от концентрации водородных ионов в растворе, а второго в процессе измерения остается строго постоянным.

Известно также устройство для контроля величины pH древесноволокнистой массы, включающее электродную систему с первым и вторым электродами и каркасом и преобразователь pH, используемое для непрерывного контроля pH потока древесноволокнистой массы прототип.

Недостатками известных устройств являются недостаточная точность и надежность при непрерывной их работе в потоке древесноволокнистой массы из-за того, что электроды обволакиваются парафином, промежуток между ними забивается волокном, а также из-за влияния нестабильности температуры массы. Кроме того, усложнено обслуживание устройства из-за необходимости очищать электроды и контролировать наличие раствора хлористого калия, подаваемого к сравнительному электроду.

Цель упрощение обслуживания устройства и повышение его точности при непрерывной работе за счет исключения влияния температуры древесноволокнистой массы и за счет самоочищения электродов потоком древесноволокнистой массы.

Это достигается тем, что устройство для контроля величины pH древесно-волокнистой массы, включающее основную электродную систему с первым и вторым электродами, заключенными в каркас и связанными с преобразователем pH и регистратором, снабжено системой термокомпенсации, выполненной в виде дополнительной электродной системы для регистрации величины pH, а электроды выполнены в виде металлических пластин с различными стандартными электродными потенциалами. При этом каркас выполнен в виде герметичной камеры, в основание которой вмонтированы электроды с выступом их рабочих поверхностей, причем пласти пластин электродов находятся в одной плоскости, параллельной основанию каркаса, а преобразователь pH включает первый блок сравнения, система термокомпенсации с третьим и четвертым электродами снабжена вторым блоком сравнения и блоком сложения, а второй и четвертый электроды совмещены, при этом выход первого электрода связан с первым входом первого блока сравнения, со вторым входом которого связан первый выход второго электрода, второй выход последнего связан с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого связан с выходом третьего электрода, первый и второй входы блока сложения связаны с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, а выход блока сложения связан с регистратором.

Отличием является то, что устройство снабжено системой термокомпенсации, выполненной в виде дополнительной электродной системы для регистрации величины pH, а электроды выполнены в виде металлических пластин с различными стандартными электродными потенциалами. При этом каркас выполнен в виде герметичной камеры, в основание которой вмонтированы электроды с выступом их рабочих поверхностей, причем пласти пластин электродов находятся в одной плоскости, параллельной основанию каркаса, а преобразователь pH включает первый блок сравнения, система термокомпенсации с третьим и четвертым электродами снабжена вторым блоком сравнения и блоком сложения, а второй и четвертый электроды совмещены, при этом выход первого электрода связан с первым входом первого блока сравнения, со вторым входом которого связан первый выход второго электрода, второй выход последнего связан с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого связан с выходом третьего электрода, первый и второй входы блока сложения связаны с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, а выход блока сложения связан с регистратором.

Использование предложенного технического решения возможно и будет осуществлено на предприятиях лесной и деревообрабатывающей промышленности.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для контроля величины pH; на фиг. 2 электродная система, фронтальный вид; на фиг.3 электродная система, вид снизу.

Устройство для контроля величины pH древесноволокнистой массы включает основную электродную систему с первым 1 и вторым 2 электродами, заключенными в каркас 3 и связанными с преобразователем pH и регистратором 4. Устройство снабжено системой 5 термокомпенсации. Каркас 3 выполнен в виде герметичной камеры, в основание 6 которой вмонтированы электроды 1 и 2 с выступом их рабочих поверхностей 7 и 8, причем пласти 9 и 10 пластин электродов 1 и 2 находятся в одной плоскости, параллельной основанию 6 каркаса 3. Система 5 термокомпенсации выполнена в виде дополнительной электродной системы с третьим электродом 11 и четвертым, совмещенным со вторым электродом 2. При этом электроды 1, 2 и 11 выполнены в виде металлических пластин с различными электродными потенциалами. Преобразователь pH включает первый блок сравнения 12. Система 5 термокомпенсации снабжена вторым блоком сравнения 13 и блоком сложения 14, при этом выход первого электрода 1 связан с первым входом первого блока сравнения 12, со вторым входом которого связан первый выход второго электрода 2, второй выход последнего связан с первым входом второго блока сравнения 13, второй вход которого связан с выходом электрода 11, первый и второй входы блока сложения 14 связаны с выходами соответственно первого 12 и через инвертор 15 второго 13 блоков сравнения, а выход блока сложения 14 связан с преобразователем pН и регистратором 4.

П р и м е р выполнения. В качестве первого электрода 1 основной электродной системы может служить пластина из никеля, имеющего стандартный электродный потенциал в водном растворе при температуре 25^оС -0,25 В, в качестве второго электрода 2 пластина из железа, имеющего стандартный электродный потенциал -0,44 В, а в качестве третьего электрода 11 пластина из меди, имеющей потенциал +0,337 В. Причем в качестве второго электрода 2 может служить стенка корпуса массопровода или ящика проклеивания древесно-волокнистой массы, а в качестве электрода 11 дополнительной электродной системы часть каркаса 3.

Работа устройства происходит следующим образом. При нахождении электродных систем в потоке древесно-волокнистой массы между электродами 1 и 2, а также между электродами 2 и 11, возникает электродвижущая сила за счет того, что они выполнены из разных металлов, т.е. с различными стандартными электродными потенциалами. Последние являются величинами постоянными при определенных параметрах окружающей среды и функционально зависят от pH среды и ее температуры. Графики этих зависимостей известны (см. Справочник химика, т. 3, М. Химия, 1964, с 739-833). Таким образом, в первом блоке сравнения 12 определяется разница U1 между потенциалами электродов 1 и 2, которая изменяется в зависимости от pH массы и температуры. И на выходе блока сравнения 12 будет присутствовать сигнал, пропорциональный U1, т.е. К1 U1(U2-U1).

Для исключения влияния температуры на результат измерения pH во втором блоке сравнения 13 определяется разница U2 между потенциалами электродов 11 и 2, а на выходе блока сравнения 13 будет присутствовать сигнал К2 U2= K2(U2-U11), значение которого затем вычитается из значения К1 U1. Для чего сигнал К2 U2 инвертируется инвертором 15 и далее суммируется со значением К1 и U2 в блоке сложения 14, откуда сигнал поступает в преобразователь pH и регистратор 4 для его индикации в значении pH. При этом К1 и К2 регулируемые коэффициенты пропорциональности, значение которых задается для каждой конкретной системы с целью выравнивания уровней сигнала величины изменения потенциала от изменения температуры, поступающего от основной электродной системы, и соответствующего сигнала, поступающего от дополнительной электродной системы. В результате, при сложении в блоке 14 эти величины будут скомпенсированы, т. е. результирующая зависимости выходного сигнала от температуры будет сведена к нулю. Поскольку зависимость электродного потенциала от температуры отличается от его зависимости от pH практически для каждого металла, то на выходе блока сложения 14 будет присутствовать сигнал, отличный от нуля и функционально зависящий только от pH.

Однако с целью повышения точности и надежности устройства материал электродов подбирается так, чтобы зависимость выходного сигнала от температуры массы у дополнительной электродной системы отличалась не менее, чем в два раза, чем соответствующая зависимость у основной электродной системы при близких зависимостях выходного сигнала от pH. И наоборот, при близких зависимостях от температуры должно иметь место значительное отличие зависимостей от pH. Либо материал электродов должен быть таким, чтобы уровни выходных сигналов основной и дополнительной электродных систем значительно отличались. Для чего, как в приведенном примере выполнения, стандартный электродный потенциал одного из электродов дополнительной электродной системы выбран положительным при отрицательных электродных потенциалах остальных электродов. В данном случае сигнал на выходе из первого блока сравнения 12 U1=K1{-0,44--(-0,25)} B=-0,19 K1 B, а на выходе второго блока сравнения 13 U2= K2{-0,44-(+0,337)}B=-0,777 K2 B.

При нахождении в кислой среде, как известно, большинство металлов покрывается газовой пленкой, окисляется, т.е. срок работы электродной системы, погруженной в неподвижную массу или же в ее поток, но с конструкцией и установкой отличной от предложенной, ограничен. Кроме того, периодически необходимо производить очистку электродов от пленки, а также от волокна. Однако, при совпадении направления потока массы с пластями 9 и 10 пластин электродов происходит непрерывное очищение последних от пленки волокном этого же потока. Кроме того, движущаяся масса, не позволяет частичкам волокна налипать на них, а зазор между электродами не забивается волокном, так как направление потока совпадает со сквозным направлением зазора.

Использование изобретения позволит упростить конструкцию и обслуживание устройства, повысить продолжительность его работы, надежность и точность.

Использование: в деревообрабатывающей промышленности, в частности в устройствах для приготовления древесноволокнистой массы. Сущность изобретения: устройство для контроля величины pH древесноволокнистой массы включает электродную систему с первым 1 и вторым 2 электродами, выполненными в виде металлических пластин с различными электродными потенциалами, а каркас - в виде герметичной камеры. В основание последней вмонтированы электроды 1 и 2 с выступом их рабочих поверхностей , а система 5 термокомпенсации включает компенсирующий электрод 11, первый 12 и второй 13 блоки сравнения и блок 14 слежения. При нахождении электродной системы в потоке древесноволокнистой массы между электродами 1 и 2, а также между электродами 2 и 11, возникает электродвижущая сила, которая функционально зависит от pH среды и ее температуры. В первом блоке 12 сравнения определяется разница между потенциалами U 1 и U 2 электродов 1 и 2, а для исключения влияния температуры на результат измерения pH во втором блоке 13 сравнения определяется разница между потенциалами электродов 2 и 11, и значение которой затем вычитается из значения в блоке 14 слежения. При этом движущийся поток массы, омывая электроды 1, 2 и 11, не позволяет частицам волокна на них и одновременно очищает последние от окисно-газовой пленки волокном этого же потока. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫ PH ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ, включающее основную электродную систему с первым и вторым электродами, заключенными в каркас и связанными с преобразователем pH и регистратором, отличающееся тем, что устройство снабжено системой термокомпенсации, выполненной в виде дополнительной электродной системы для регистрации величины pH, а электроды выполнены в виде металлических пластин с различными стандартными электродными потенциалами. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каркас выполнен в виде герметичной камеры, в основании которой вмонтированы электроды с выступом их рабочих поверхностей, причем пластины электродов находятся в одной плоскости, параллельной основанию каркаса. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь pH включает первый блок сравнения, система термокомпенсации с третьим и четвертым электродами снабжена вторым блоком сравнения и блоком сложения, а второй и четвертый электроды совмещены, при этом выход первого электрода связан с первым входом первого блока сравнения, с вторым входом которого связан первый выход второго электрода, второй выход последнего связан с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого связан с выходом третьего электрода, первый и второй входы блока сложения связаны с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, а выход блока сложения связан с регистратором.