Устройство для анализа состава многокомпонентных электролитных систем Советский патент 1987 года по МПК G06D3/00 G01N27/02 

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического контроля состава многокомпонентных электролитных систем и может быть использовано в химической, химико-фармацевтической пищевой и других отраслях промьшшен- ности.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого, устройства, на фиг,2 - схема блоков упр авления и контроля.

Устройство содержит электродиализную ячейку 1р 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, клапаны 10 и 11 заполнения промежуточных ем- костеЙ9 клапаны 12-14 слива из контуров, промежуточные емкости 15-17, первичный измерительный преобразователь (концентратомер) IS-j вторичный преобразователь (лрибор) 19 с промежуточным преобразователем 20, блок 21 контроля экстремального значения, блок 22 управления, обеспечивающий выполнение заданного алгоритма измерения.

Электродиализная ячейка 1 состоит из трех камер: электродных 23 и 24, образованных электродами 5 и 6 и мембранами 25 и 26, и средней камеры 27 заключенной между мембранами 25 и 26,

Емкости 15-17 совместно с камерами 23, 24 и 27 электродиализной ячейки .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, регулируемых дросселей 33-37, пневмоемкости 38, пневмокнопки 39 и пневмоклапанрв 40 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 поток анализируемого раствора через при- электродные камеры 23 и 24 и дистиллированной воды через среднюю камеру 27 электродиализной ячейки 1 по замкнутым контурам: промежуточная ем

1

10

20

25

,

-15,

, 3395382

кость - насос - камера - промежу гоч- ная 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 1214слива, при этом происходит слив растворов предыдущей пробы из контуров циркуляции в сборную емкость (не показана), клапаны 10и 11 заполнения, при этом через промежуточные емкости

15и 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 питания

Под действием разности потенциалов, прилагаемых к электродам 5 и б,/ в электродиализной ячейке 1 происходит перенос ионов анализируемого компонента из приэлектродных камер 23 и 24 через мембраны 25 и 26 в среднюю камеру 27 с образованием в ней бинарного раствора (идет электродиализ),

Первичный измерительный преобразователь 18 отрабатывает электрический сигнал, соответствующий концентрации раствора в средней камере 27, на вторичный прибор 19, шкала которого отградуирована в единицах концентрации,

С промежуточного преобразователя 20 вторичного прибора 19 пневматический сигнал поступает в блок контроля 2 1 ,

По мере протекания процесса элек- 4g тродиализа в средней камере 27 происходит нарастание концентрации анализируемого компонента. Моментом пол- Hqro выделения анализируемого компонента из сложной электролитной системы является достижение концентрацией в средней камере 27 максимальной величины. При этом первичный измерительный преобразователь 18 отрабатывает выходной сигнал по величине, соответствующей максимальной концентрации анализируемого компонента в средней камере 27, который поступает во вторичный прибор 19о Как только с-промежуточного преобразователя 20 вторич30

ав

40

50

55

ного прибора 19 в блок 21 контроля поступает выходной сигнал экстремального значения, блок 22 управления отключает источник 2 электрического питания, прекращая электродиализ. Затем

весь цикл заданного алгоритма измерения повторяется для следующей пробы и т.д.

Содержание анализируемого компонен-iQ сравнение двух непрерывных сигналов.

В исходном состоянии на входе 69 присутствует единичный сигнал, мембранный блок занимает верхнее положение. Как только на входе 70 элемента сравта в исследуемой электролитной системе определяют по максимальному значению концентрации в средней камере 27 по кривой измерения концентрации во времени, записанной на вторичном при- 15 нения появляется сигнал, равный по

боре 19.

Влоки 22управления и 21 контроля выполнены на элементах УСЭППА, соединенных по схеме, приведенной на фиг.2.

Влок управления работает следующим образом.

Переключение триггеров происходит только при поочередном появлении единичных сигналов на единичном 47 и ну- 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 использу- ются 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 открытое сопло на выходы 51 и 52, в результате чего ни 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 присутствует до тех пор, 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

9538

прета. Выходной сигнал сни мается с общего входа 61 и входа 62.

Клапаны 40, 41 и 43 коммутируют непрерывные пневматические сигналы в схеме. На входы 63, 64 и 65 соответственно подается командный сигнал, а с выходов 66, 67 и 68 снимается.

Элемент сравнения осуществляет

5

0

5 Q

5

0

5

0

5

велич ине сигналу на входе 69 задания, мембранный блок занимает нижнее положение, на выходе 71 появляется единичный сигнал. Если сигнал на входе 70 становится меньше сигнала на входе 69J 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.

Влоки 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 пнев- моклапанов 40 и 41 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 10 и 11 заполнения промежуточных емкостей 1.5- 17 закрываются. Наличие сигнала на входе 63 вызывает перемещение мембранного блока пневмоклапана 40 в нижнее положение, и сообщающееся с атмосферой сопло закрывается. Аналогично сигнал на входе 64 пневмоклапана 41 перебрасывает его мембранный блок в

513

верхнее положение и закрывает сопло; связанное с атмосферой. Появившийся единичный сигнал открывает клапаны 12-14 слива растворов предыдущей пробы из замкнутого контура циркуляции . Спустя время вьщержки, обусловленное регулируемым дросселем 35, единичный сигнал поступает на выход 67 пневмо

15

клапана 41 и на вход 55 реле 32. Раз- ю вается врздух на выходе 66 пневмо- решающий сигнал ,перемещает его мембранный блок в Крайнее правое положение, в результате чего закрывается сопло, сообщающееся с атмосферой, и на выходе 54 появляется единичный сигнал, открываются клапаны 11 и 10 заполнения промежуточных емкостей. Причем заполнение промежуточных емкостей происходит с несколько большим расходом,чем слив. По истечении времени выдержки, определяемого регулируемым дросселем 37, на вход 56 реле 32 поступает единичный сигнал, вследствие чего мембранный блок смещается

20

клапана 40, на входе 48 триггера 29 и в пневмоемкости 38. Клапаны 12-14 слива закрываются. Отсутствие сигна запрета на входе 59 реле 30 при нал чии сигнала разрешения на входе 57 вызывает перемещение мембранного бл ка 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 мембр ный блок последнего занимает верхне положение и на его выходе 52 появля

в крайнее левое положение, открывает- 25 ется непрерывный единичный сигнал, ся сообщающееся с атмосферой сопло, Сигнал на входе 57 реле 30 через не- на выходе 54 стравливается.

сигнал

клапаны 10 и 11 заполнения закрываются, т.е. прекращается заливка свежих растворов. По мере заполнения пневматической емкости 38, что зависит от проводимости регулируемого дросселя 34, плавно нарастает давление на . входе 48 триггера 29 и на выходе 66 пневмоклапана 40.

С учетом проводимости регулируемого дросселя 36 на вход 57 с реле 30 поступает единичный сигнал, который не вызывает перемещения мембранного блокар так как на входе 59 присутствует сигнал запрета. Как только сигнал на входе 48 триггера 29 достигает единичного уровня, его мембранный блок перебрасывается в верхнее положение, триггер возвращается в исходное состояние, воздух на выходе 51 страв ливается. Одновременно воздух стравливается на входе 62 реле 31, входе 53 реле 32, входах 63 и 64 пневмо- клапанов 40 и 41 соответственно.

Исчезновение сигнала на входе 62 реле 31 на положении его мембранного блока не сказывается. Отсутствие единичного сигнала на входе 53 реле 32 не изменяет положения мембранного блока. Отсутствие единичного сигнала на входе 64 пневмоклапана 41 вызывает перемещение его мембранного блока в нижнее положение, в результате чего

30

35

40

45

50

55

которое время, обусловленное проводи мостью 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 поступа ет 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. Единичны .сигнал включает блок электропитания, идет электродиализ.

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 сре;дней камере 27 злектродиализной ячейки 1, Так как, в процессе электродиализа концентрация раствора нарастает, а достигнув максимальной ве личины, находится на одном уровне.

открывается сопло, связанное с атмосферой. Сигнал на выходе 67, и на входе 55 реле 32 стравливается. Отсутствие сигнала на входе 63 пневмо- клапана 40 вызывает перемещение его мембранного блока в верхнее положение, вследствие чего открывается связанное с атмосферой сопло, стравли

вается врздух на выходе 66 пневмо-

клапана 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 появля5 ется непрерывный единичный сигнал, Сигнал на входе 57 реле 30 через не-

0

5

0

5

0

5

которое 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 электродиализ.

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 сре;дней камере 27 злектродиализной ячейки 1, Так как, в процессе электродиализа концентрация раствора нарастает, а достигнув максимальной величины, находится на одном уровне.

13

соответствующим образом меняется давление на выходе 75. Сигнал с выхода 75 промежуточного преобразователя 20 поступает на вход 69 элемента 42 сравнения и на регулируемый дроссель 45. Как только концентрация раствора становится максимальной, а следовательно, сигнал на выходе 75 достигает

единичного уровня, заполняется пневмо-Ю ные на линиях слива из контуров, пер- емкость 44, и сигнал на входе 70 эле- вичный измерительный преобразователь,, мента сравнения становится равен сигналу на входе 69, элемент сравнения

например концентратомер, связанный с вторичным преобразователем, включающим промежуточный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик устройства, оно содержит блок управления, состоящий из двух триггеров с раздельными входами, трех

срабатывает, т.е. его мембранный блок

15

например концентратомер, связанный с вторичным преобразователем, включающим промежуточный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик устройства, оно содержит блок управления, состоящий из двух триггеров с раздельными входами, трех

смещается в нижнее положение, сопло, 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- 20 реле запрета, регулируемых дросселей, ный сигнал, который пос тупает на вход 50 триггера 28. Его мембранный блок занимает исходное состояние.

Сигнал на выходе 52, а следовательно, в пневмолинии 72, на входе 73 25 преобразователя, канал питания - с блока 21 контроля, на входе 74 проме- выходом первого триггера с раздельнымокнопки, и блок контроля экстремального значения сигнала, вход которого соединен с выходом промежуточного

жуточного 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 за прета на входе 60 реле 31 разрешаюп ий сигнал на входе 58 перебрасывает мембранный блок реле 31 в нижнее положение, открывает сопло, сообщающееся с линией питания.

На входе 62 появляется единичный кратковременный сигнал, который перебра- сывает триггер 29, в результате чего на выходе появляется непрерывньш пневматический сигнал и т.д. Через определенное время, обусловленное проводимостью регулируемого дросселя 33, сигнал на входе 58 и в глухой камере реле 31 стравливается через выход 52, вход 49, вход 61, и открытое сопло. Далее цикл повторяется.

Формула изобретения

1. Устройство для анализа состава многокомпонентных электролитных сисячейку с источником электрического питания, промежуточные емкости, включенные в замкнутые контуры с камерами электродиализной ячейки, насосы, установленные в замкнутых контурах, клапаны заполнения промежуточных емкостей, клапаны слива, установленные на линиях слива из контуров, пер- вичный измерительный преобразователь,,

например концентратомер, связанный с вторичным преобразователем, включающим промежуточный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик устройства, оно содержит блок управления, состоящий из двух триггеров с раздельными входами, трех

реле запрета, регулируемых дросселей,

реле запрета, регулируемых дросселей,

преобразователя, канал питания - с выходом первого триггера с раздельнымокнопки, и блок контроля экстремального значения сигнала, вход которого соединен с выходом промежуточного

ми 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 пневмо- емкостью, соединенной с выходом первого пневмоклапана, через второй регулируемый дроссель - с выходом второго триггера, с запрещающим входом первого реле запрета, с входом тре- тьего реле запрета, с управляющими входами первого и второго пневмокла- панов и входами клапанов слива, а через третий регулируемый дроссель - с разрещающим входом третьего реле запрета и выходом второго пневмокла g

50

55

пана, вход первого реле, запрета чере 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 промежуточньпс емкостей, выход первого триггера с раздельными входами соединен с включающим входом электрического источника питания.

2 Устройство по П.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок контроля экстремального значения сигнала, состоит из элемента сравнения регулируемых дросселей, пневмоемкости и пнев- моклапанйд причем первый вход элемента сравнения, а второй через первый регулируемый дроссель соединены с входом блокад выход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и выходом пневмоклапа- на, управляющий вход которого соединен с каналом питания блока и через второй регулируемый дроссель с каналом питания элемента сравнения.

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля состава многокомпонентных электролитных систем. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства. Устройство содержит электродиализную ячейку 1, камеры 23, 24, 27 которой совместно с промежуточными емкостями 15-17 образуют замкнутые контуры. Слив и заполнение контуров осуществляются с помощью клапанов 10-14, управляемых блоком 22, получающим сигнал о концентрации раствора с блока контроля 21, связанного с первичным измерительным тгреобразователем 18. 2 ил. 1 3.п. ф-лы. с ф 1СЛ . Риг. 1

Л источнику питание 2 - JZ

А КАопанам ЮЛ

4/ к КАапанвм

Редактор И.Горная

Составитель О.Гудкова Техред М.Ходанич

Заказ 5456Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35р Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектнаяj 4

А .1

Фт.г

Корректор С.Шекмар