Устройство для управления электродиализной установкой Советский патент 1986 года по МПК B01D13/02 G05D27/00 

Изобретение относится к электрохимической обработке жидкостей-электролитов методом электродиализа с использованием ионо- селективных мембран и, в частности, к устройствам для управления электродиализной установкой.

Целью изобретения является повышение надежности и ресурса устройства и снижение его материалоемкости.

На чертеже изображена нринципиальная схема устройства для управления электродиализной установкой.

Устройство для управления электродиализной установкой содержит электропереключатель 1, блок 2 переключения и реле времени 3. Электропереключатель 1 представляет собой второй тиристорный выпрямитель, включенный в преобразователе тока параллельно и встречно первому тиристор- ному выпрямителю. Блок 2 переключения содержит первый и второй гидропереключатели 4 и 5, входы 6 и 7 рабочих -сред, дилюатный и концентратный выходы 8 и 9. Гидропереключатели 4 и 5 представляют собой моностабильные струйные усилители, включающие соответственно входные каналы 10 и 11, камеры 12 и 13 взаимодействия, прямые выходы 14 и 15, инверсные выходы 16 и 17 и первые каналы 18 и 19 управления. Гидропереключатели 4 и 5 дополнительно снабжены Е торыми каналами 20 и 21 управления, примыкающими к ка- мера.м 12 и 13 взаимодействия со стороны инверсных выходов 16 и 17.

Первые каналы 18 и 19 управления обоих усилителей сообщены с атмосферой. Реле времени 3 содержит измерительный сосуд 22, в котором установлен патрубок 23 сифонного сброса, пьезометрическую трубку 24, верхний конец которой связан с входами вторых каналов 20 и 21 управления гидропереключателей 4 и 5, а нижний свободный конец опущен в измерительный сосуд

22до уровня, расположенного между коленом 25 и свободным концом 26 патрубка

23сифонного сброса, две пары электродов 27 и 28, установленные в трубопроводах концентрата на инверсном выходе 16 гидропереключателя 4 и на прямом выходе 15 гидропереключателя 5, и дозатор 29. Дозатор 29 представляет собой промежуточный сосуд 30 с входом 31, подключенным к концентратно- му выходу 9 блока 2 переключения камер, переливным отверстием 32 и выходом 33, капельницу 34 и дроссель 35, последовательно подключенные к выходу 33 про.межуточно- го сосуда 30 и сообщенные с измерительным сосудом 22. Устройство входит в состав электродиализной установки, включаюп-1,ей электродиализатор 36 с электродными камерами 37 и 38 и разделенными ионоселек- тивными мембранами 39 рабочими камерами 40 и 41 (обессоливания и концентрирования), и преобразователь 42 тока, вклю

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чающий, напри.мер, трансформатор 43 и пер- зый тиристорный выпрямитель 44. Одна г руп- па рабочих камер электродиализатора 36, iia- пример камеры 40, связана Н1)1ходом .с входом 6 блока 2 переключения и через нег о -- с входным каналом 10 гидропереключателя 4, а другая группа камер 41 связана своим выходом с входом 7 блока 2 переключения и через него с входным каналом И гид- ропереключатсля 5. 11реобразО| ате, ;ь 42 тока подключен своими выходами .к электродам электродиализатора 36. Электродь; 27 реле времени 3 включены в цепь 4Г} управления второго тиристорного вьифя.мителя 1, а электроды 28 - в цепь 46 управле1 ия первого тиристорного вьщрямителя 44.

Устройство рабо 1 ает с.чедующим образом.

При работе электродиализной установки исходная жидкость, наприме() пр ироллая со. вода, поступает и электродиалязн- тор 36 в рабочие камерь 40 и 41 и па промывку электродных камер 37 и 38. Раст- Bopi) из рабочих камер 40 и 41 поступают, соответственно на входы 6 и 7 блока 2 переключения и с них во входные каналы 10 и 11 гидроиереключателей 4 и 5. Уоо- вень жидкости в из.мерите.:1.;-,.1ом сг) 22 пах(;дится ниже С юбодно1 (; копн.ь iibe;;o- метрической трубки 24, поэтому оба кана/;;-; управления 18, 20 и 19, 21 гидро1;ореклю- чателей 4 и 5 сооб цаются с атмосферой к струи, истекающие из выходных капалов 10 и 1 в камерь: 12 и 13 взаимодействия, направляются вдоль creiifm, С :;и;)ижеп- пых с ирямыми выходами ;4 и 15. Мз поя MOi O выхода 14 гидропе)ек, Очате.:1я 4 c ipyH поступает па диалютиый выхол. 8 олсжя 2 переключения, а из прямого выхода 15 ,- ропе)еключателя 5 струя омынаст -. ды 28 и поступает в копце1гграт 1ЫЙ вьгхо; 9. Ж идкость-электро,|г-гг заполпяс 1 пространство меж;1у электро; ами 28, замг-.кая n.ei;) 46 управления ocisoeiioro тирпстор;101Х) выпрямителя 44. На управ.мяющсм э. 1е1-;1 р)Дг isbi- прямителя 44 появляется напряжение упран- ляюп1его сигнала, изменяется угол зажига- пия тиристора. Выпрямитс, 1Ь 44 хзткрываотся и на э,пектроды электрод;1, по.чает- ся постоянное папряжепие. прч чтг-.м э;|ект- род в камере 38 становится г., а электрод в камере 37 катодом. По;; ;1ейстзисм электрического ic-jiH жи;1.кость в ;(аме1)ах 40 обессоливается, а в от; елсгиьг от lijix иопоселективпы.ми мембранами камерах 41 концентрируется солевой Юствор-. /Ь /гюат из камер 40 через прямой вьгход 14 гидропереключателя 4 и ;и1люатп11|й г глхо;:, блока 2 переключения паправляе;-ся iiOTueoH- телю, а концен-; р;- |- из камер 41 через прямой выход 15 гидропереключа еля i;, к;и м- мы 28 и концентрятный выход 9 блока 2 переключения поступает в ;;озатоо 29 ре.че времени 3 в ппоме)к точп1з1Й со( 30 через его Bxo;i 31 я вытекает из пего через ггрс- ливпое отверстие 32, кг торое можГ Т -; )ьг1-ь

выполнено в виде среза переливного патрубка или в виде отверстия в боковой стенке- сосуда, создавая при этом в промежуточном сосуде 30 постоянный уровень. Некоторая часть концентрата через выход вЗ вытекает в капельницу 34 и через дроссель 35 стекает в измерительный сосуд 22. Производительность дозатора 29 устанавливается дросселем 35. В зависимости от заданной производительности дозатора устанавливается продолжительность заполнения изме- рительного сосуда 22. Повышение уровня в измерительном сосуде 22 сопровождается поступлением концентрата в свободный конец 26 патрубка 23 сифонного сброса, в вос.ходящей ветви которого уровень равен уровню в измерительном сосуде 22. При повьпнении уровня до свободного конца пьезометрической трубки 24 трубка и вторые каналь 20 и 21 управления гидронереклю- чателей 4 и 5 отсекаются от атмосферного давления, вследствие чего под действием од- постороннего атмосферного давления в первых каналах 18 и 19 управления струи жидкости из входных каналов 10 и 11 отклоняются в камерах 12 и 13 взаимодействия к стенкам, сопряженным с инверсными выходами 16 и 17, «прилипают к этим стенкам и поступают в инверсные выходы 16 и 17. Из инверсного выхода 17 гидропереключателя 5 раствор через дилюатный выход 9 направляется к потребителю. Раствор прекращает поступать на электроды 28, цепь 46 управления тиристорного выпря- мителя раз.мыкается и сигнал напряжения на его управляющем электроде пропадает, уменьЪая угол зажигания, и тиристор закрывается. Одновременно с этим из инверсного выхода 16 переключателя 4 раствор протекает через электроды 27 и через кон- центратный выход 9 направляется в дозатор 29 командоаппарата 3. Раствор между электродами 27 замыкает цепь 45 управления второго тиристорного .мителя 1 и с появлением напряжения на его управ- ляющем электроде выпрямитель 1 открывается, пропуская выпрямленный ток в противоположном направлении. Электрод в камере 37 электродиализатора 36 становится анодом, а электрод в камере 38 катодом. Соответственно изменяются и функции рабочих камер электродиализатора. Камеры 40, исполнявщие ранее функции камер oбeccoливaJ ия, становятся камера.ми концентрирования, а в камерах 41 вместо происходившего ранее концентрирования происходит обессоливание раствора. Таким об- разом, при повьплении уровня концентрата

в измерительном сосуде 22 выше свободного конца пьезометрической трубки 24 происходит реверсирование полярности электродна- лизатора с одновременной сменой трактов обессоливания и концентрирования. После этого реле времени 3 и его дозатор 29 продолжают работать описанным образом, и уровень в измерительном сосуде 22 продолжает повыщаться с прежней скоростью, постепенно заполняя сосуд и сообщающуюся с ним восходящую ветвь патрубка 23 сифонного сброса. Повышение уровня до колена 25 патрубка 23 сифонного сброса сопровождается перетеканием раствора через колено 25 в нисходящую ветвь патрубка и его сбросом са.мотеком из измерительного сосуда 22 через патрубок 23. Понижение уровня ниже раз.мещения свободного конца 26 патрубка 23 обусловливает нарушение сплошности потока и прекращение сброса раствора. В тот момент, когда уровень раствора в измерительном сосуде становится ниже свободного конца пьезометрической трубки 24, вторые кана.лы 20 и 21 гидро 1ереключателей 4 и 5 сообп,ают- ся с атмосферным давлением и происходит скачкообразное переключение потока из и |версных выходов 16 и 17 в прямые выходы 14 и 15, ос) 1пение пространства между электрода.ми 27 и заполнещ о пространства .между электродами 28 с соотвст- ствующи.ми размыканием цени 45 управления тиристорного выпрямителя 1 и замыканием цепи 46 управления тиристорного выпрямителя 44, изменение функций электродов в камерах 37 и 38 и рабочих камер 40 и 41, т. е. обратное реверсирование полярности электродиализатора со сменой функций обессоливания и концентрирования ка.мер 40 и 41. В дальнейщем снова начинается заполнение измерительно1 о сосуда 22 и повьппение в нем уровня, и устройство работает описанным образом в том же порядке. Время повьцпения уровня в измерительном сосуде 22 достаточно велико и устанавливается с помощью дросселя 35, а время понижения уровня сравнительно невелико. Продолжительность работы электродиализатора 36 на «прямой и «обратной полярности определяется продолжительностью пахождения уровня вьипе или ниже свободного конца пьезометрической трубки 24 и при его расположении на равных расстояниях от колена 25 и свободного конца 26 патрубка сифонного сброса продолжительности работы электродиализатора на «пря.мой и «обратной полярностях будут равны.