РН-метр с автоматической очисткой и регенерацией стеклянного электрода Советский патент 1985 года по МПК G01N27/38 

Изобретение относитсяк измерительной технике, а именно к устрой ствам измерения рН- жидких сред (растворов, эмульсий, суспензий), имеющих в своем составе кристаллизующиеся, осмаливающие, образующие пленки примеси, а также содержащие различные вещества, отравляющие стеклянный электрод,и может быть использовано в химической, пищетвой промышленности и других отраслях народного хозяйства. Известен рН-метр, содержащий устройство для механической очистк стеклянного электрода, измерительный электрод, обтирочное звено из эластичного материала и привод, перемещающий обтирочное звено вдоль оси электрода l . Однако указанный рН-метр не может использоваться в периодических процессах, включающих операции опо рожнения аппаратов, при КОТОЕ«Х возникают резкие колебания температуры, приводящие стеклянный электрод к негодности. ; Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является рН-метр с автоматической очисткой и регенерацией стеклянного электрода, содержащий-датчик с электродами, насадку и трубопрово .подвода реагента 2J . Очистка электродов в указанном устройстве производится посредством реагента, поступающего циклически по командам программного блока из емкости через распределительную насадку на рабочи поверхности электродов. Недостатком данного технического решения является узкая область использования : невозможно использование этого рН-мётра в условиях периодич ских производств, которым характерны .операции опорожнения аппаратов, а следовательно, и резкие изменения параметров процесса, что приводит обычно к образованию прочных пленок на рабочих поверхностях электродов, трудно удаляемых реагентами, совместимыми с рабочими средами аппаратов. Кроме того, технологические процессы могут иметь на некоторых стадиях недопустимые для стеклянного электрода рН-метра значения своих параметров, наприме высокую температуру, что приводит стеклянный электрод к негодности. Некоторые технологические процессы имеют в составе реакторных сред ток сичные для стеклянного электрода ве щестйа, KOTOf ie достат.очно быстро приводят к отравлению электрода, вызывая погрешности измерения и выход рН-метра из строя. В.таких случаях периодическое обмывание реагентом рабочих поверхностей элек.voдoв, как правило, цели не достигает. Цель изобретения - расширение области применения устройства. .Поставленная цель достигается тем, что в рН-метре с -автоматической очисткой и регенерацией стек-лянного электрода, содержащем датчик с электродами, насадку и трубопровод подвода реагента, стеклянный электрод рН-метра снабжен защитным кожухом, соединенным с насадкой которая выполнена в виде стакана, в нижней части которого размещена перфорированная перегородка, имеющая в центральной части выступ с плоским срезом и образующая с дном стакана распределительный коллектор, соединенный с трубопроводом подвода реагента, причем в нижней части защитного кожуха и в верхней части насадки выполнены соответственно перепускные и рабочие окна, к внутри насадки расположен поршень, имеющий симметричную относительно его оси профилированную проточку шарообразной формы. На фиг.1 изображена функциональная схема рН-метра; на фиг.2 конструкция узла автоматической очистки и регенерации стеклянного электрода. рН-метр содержит последовательно соединенные датчик 1 с узлом автоматической очистки и регенерации стеклянного электрода, управляемый ключ 2, блок Пс1мяти 3, измерительный прибор 4, а также последовательно соединенные программный блок 5, электропневматический клапан 6 и регулирующий клапан с исполнительным механизмом 7. Причем на второй вход исполнительного механизма поступает реагент, а выход клапана соединен с входом датчика 1, на второй вход электропневматического клапана б поступает воздух, посредством которого програ1имный блок 5 управляет работой исполнительного механизма 7. Выход программного бло-г уа 5 соединен также с вторым входом управляемого ключа 2, КОТОЕ ЛЙ является исполнительным устройством, им управляет программйый блок 5,который формирует для этого сигналы в виде импульсов определенной длительности и частоты. Узел автоматической очистки включает в себя поршень 9, насадку 10, выполненную в виде стакана с дном 11, перегородку 12, сальник 13, причем насадка 10 установлена на нижней части защитного кожуха 14. Насадка имеет рабочие окна в виде отверстий, расположенных по окружности, лежа-, щей на поверхности насадки в верхней ее части. Шарик измерительного

электрода находится внутри насадки в геометрическом центре этой окружности. Поршень 9 помещен внутрь насадки.

рН-метр с автоматической очисткой и регенерацией стеклянного электрода работает следующим образом.

Предлагаемый рН-метр является автоматическим прибором циклического действия. Цикл работы прибора включает две следующие одна за другой операции: измерение и очистку с регенерацией стеклянного электрода. Чередованием названных операций рН-метра управляет программный блок 5 посредств.ом управляемого ключа 2, электропневмоклапана 6 и исполнительного механизма 7. При выполнении операции измерения поршень 9 узла регенерации и очистки находится в крайнем нижнем положении. При этом реагент в узел очистки и регенерации не поступает, а рабочие окна насадки 10 открыты и через них конт ролируемая среда протекает через насадку, омывая шарик стеклянного электрода. На этой стгддии программный блок 5 командные сигналы не выдает, поэтому управляемый ключ 2 открыт, так как является носялально открытым, а электропневмоклапан б и механизм 7 закрыты, поскольку являются нормально закрытыми. Проточка поршня при этом закрыта снизу выступом перегородки 12, что препятствует проникновению контролируемой среды в распределительный коллектор, т.е. в пространство между перегородкой 12 и дном 11. Электрический сигнал, пропорциональный активности ионов водорода контролируемой среды, поступает из датчика 1 через управляемый ключ 2 и блок памяти 3 непосредственно в измерительный прибор 4. Таким образом выполняется операция измерение рН.

Программный блок 5 формирует электрические импульсы, частота и длительность которых подбирается инди.вкдуально для различных сред.. Эти электрические импульсы открывают клапан 6 и одновременно закрывают ключ 2. Последнее приводит к тому, что на время очистки и регенерации сигнал с датчика 1 на измерительный прибор 4 не поступает и прибор фиксирует последнее, записанное в блоке памяти 3 перед нача:лом этой операции значение рН контролируемой среды. Э то же время электропневмоклапан б открлвает доступ к воздуху в исполнительный механизм 7. В результате этого реагейт с входа исполнительного механизма 7 поступает в коллектор узла очистки и регенерации.Реагент проходит через отверстия перегородки 12 и воздействует на поршень 9.

При нахождении поршня в верхнем положении пеагент через проточку,обтекая шарик, поднимается по насадке и уходит наружу в контролируемую среду через перепускные окна 15.При этом реагент растворяет образуквдиеся на шарике стеклянного электрода пленки, абсорбирует с поверхности измерительной части электрода отравляющие его вещества.

0

Длительность и частота актов очистки и регенерации устанавливаются таковыми, чтобы качество очистки электрода .7и десорбции отравляющих его веществ были удовлетворительными. Если процесс периодический и изме5рение рН среды требуется выполнять только на определенной его стадии, то только на этой стадии и следует производить измерение, а на все остальное время стеклянный электрод,

0 можно изолировать от контролируемой среды, включив посредством программного блока операцию очистки и регенерации. При этом контролируемая среда внутрь насадки проникнуть не

5 может, так как реагент имеет избыточное по сравнению с ней давление. Кроме того, реагент протекает через зазор метаду поряанем и внутренней поверхностью насадки, уходя в конт0ролируемую среду через перепускные окна. Одновременно реагент растворяет вещества, высаживающиеся при выполнении операции измерения на внутренних поверхностях насадки.

5

Обеспечение высоких скоростей протекания реагента через проточку позволяет интенсифицировать процес сы очистки и регенерации. В качестве реагента, используемого в предлагаемом рН-метре, необходимо приме0нять жидкости, совместимые с контролируемой средой, причем дозировка их должна быть допустимой условиями выделения технологических процессов. В предлагаемом рН-метре до5зировка реагента может быть coKpameti на за счет минимизации в допустимых: пределах давления реагента зазором между шариком стеклянного электрода и стенками проточки, а также

0 между поршнем и внутренней поверхно ностью насадки, а в необходимых случаях и за счет изменения длительности и частоты операций измерения и очистки. Потери реагента можно

5 сократить, если собрать его в коллектор на выходе из перепускных окон, вывести из аппарата и вновь направить в насадку, т.е. заставить циркулировать его по замкнуто

0 му контуру.

Завершение операции очистки и регенерации определяет программный блок 5, прекращая подачу на электpoпнeв 4oклaпaн управляющего сигнала. В результате этого исполни5

рН-МЕТР С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКОЙ И РЕГЕНЕРАЦИЕЙ СТЕКЛЯННОГО ЭЛЕКТРОДА, содержащий датчик с электродами, насадку и трубопровод подвода реагента, отличающийс я тем, что, с целью расширения области применения устройства, стеклянный электрод рН-метра снабжен защитным кожухом, соединенным с на- . садкой, которая выполнена в виде стакана, в нижней части которого размещена перфорированная перегородка, имеющая в центральной части выступ с плоским срезом и образующая с дном стакана распределительный коллектор, соединенный с трубопроводом подвода реагента, причем в нижней части защитного кожуха и в верхней части насадки выполнены соответственно перепускные и рабочие окна, а внутри насадки расположен поршень, имеющий симметричную относительно его оси профилированную проточку g шарообразной формы. (/ /fezZfiWT/ 01/г.1