Устройство для определения состояния электрического заряда в текучей двухфазной жидкой среде Советский патент 1992 года по МПК G01R5/28 G01N27/60 

Изобретение относится к средствам измерения влияний феномена двойного электрического слоя в гетерогенных электрохимических равновесных состояниях, а именно к безэлектродному устройству, которое можно использовать для получения количественной информации о влиянии двойного электрического слоя в гетерогенных электрохимических системах, в системе потенциала истечения и/или в системе тока истечения.

Известно устройство для непрерывного измерения плотности электрического заряда абсорбированного материала из потока обрабатываемой среды.

Однако работа с этим устройством сложна и требует специального обученного персонала.

Известно устройство для определения состояния электрического заряда в текучей двухфазной жидкой среде, содержащее установленную на технологической емкости ячейку для анализа, датчик с блоком обработки электрического сигнала.

Однако это устройство не позволяет эффективно определять состояние электрического заряда, не полностью уничтожаются все потенциальные гальванические интерференции и не обеспечивается надежная

VI со а со о

CJ

защита против коррозионного действия реакционных химических веществ,

Цель изобретения - повышение эффективности определения.

На чертеже представлено устройство для определения электрического заряда.

Устройство для определения состояния электрического заряда содержит установленную на технологической емкости, например трубопроводе 1, ячейку 2 для анализа и датчик с блоком 3 обработки электрического сигнала. Ячейка 2 выполнена в виде подсоединенного открытым торцом к трубопроводу 1 цилиндра 4 из диэлектрика, второй торец5 которого выполнен глухим. В цилиндре 4 с зазором к его внутренним стенкам установлен сплошной шток 6 из диэлектрика, который проходит через открытый торец цилиндра и закреплен на кулачке 7 с возможностью, возвратно-поступательного перемещения по оси цилиндра 4. С внешней боковой стороны цилиндра расположена соединенная с блоком 3 электростатическая или индуктивная часть 8 датчика для снятия электрического сигнала. Цилиндр 4 окружен клеткой Фарадея 9. При необходимости шток 6 снабжается направляющими (не показаны). Электростатическая или индуктивная часть 8 датчика связана проводами 10 и 11с блоком 3, который, в свою очередь, связан электропроводящей линией 12 с кулачком 7 электромотора. Все стационарные элементы ячейки стабилизированы инертной опорной средой 13 из материала с низкой удельной проводимостью и диэлектрическими свойствами. Блок 3 содержит предпочтительно усилитель, синхронный демодулятор или детектор и преобразователь напряжения в силу тока для посылки сигнала в дисплей (не показаны). Композиция поршня, цилиндра и среда 13 состоят предпочтительно, или из одного, или из композиции следующих материалов: полигалогенированных полимеров и сополимеров, полипсевдогалогенированных полимеров и сополимеров, полиуретанов, кремнезема, оксидов и гидроокислов кремнезема, силикатов, нитридов, карбидов, боратов и боридов, оксидов и гидратов металла, смол, включая смолы винилового сложного эфира, полимерных углеводородов.

Устройство работает следующим образом.

Шток 6 совершает возвратно-поступательное движение с помощью срабатывающего от электромотора кулачка 7. Предпочтительно, чтобы шток 6 совершал возвратно-поступательное движение с малой скоростью, например, при скорости

примерно четыре цикла в секунду. Жидкость входит в отверстие на верхнем торце цилиндра 4 при ходе штока вверх и вытесняется при движении штока вниз. Весь объем жидкости содержится в трубопроводе 1 и цилиндре 4. Таким образом, предназначенная для постоянного контроля текучая двухфазная среда, которая обычно состоит из гетерогенных непроводящих частиц твердого вещества, взвешенных в растворе электролита, вводится через кольцеобразное отверстие между штоком и открытым торцом цилиндра 4. При каждом ходе штока из проходящего или текущего потока отбирается новый образец текучей среды. Движение штока и геометрия кольцеобразного пространства точно регулируется, так чтобы регулировать перепад давления через кольцеобразное пространство измерительной ячейки между штоком и стенками цилиндра 4. Образуемые в результате действия штока механические силы заставляют подвижную жидкую фазу (содержащую одинаковые противоионы) проходить за неподвижную твердую а фазу,

состоящую из абсорбированных взвешенных твердых частиц противоположной полярности заряда на увлажненной поверхности стенок цилиндра 4.

При каждом ходе штока 6 подвижные

противоионы (противоположно заряженные ионы) поочередно группируются на противоположных концах кольцеобразного пространства измерительной ячейки, Совокупный заряд

облика с вытесненными механическим образом ионами раствора имеет достаточную величину, чтобы образовать измеряемое поле электрической силы между противоположными концами измерительной ячейки. Проводники электростатической части датчика располагаются в поле индуцированной силы, но изолированы текучей среды цилиндром 4. Между проводниками образуется электродвижущая сила, которая пропорциональна

величине аккумулированного вытесненного механическим образом заряда и обладает достаточной энергией, чтобы облегчить образование измеряемого сигнала. В упомянутом поле силы можно располагать один

или более проводников.

При выполнении части датчика для снятия сигнала индуктивной после физического вытеснения в результате действия штока 6 подвижных противоионов движение одинаковых зарядов определяется в виде электрического тока. В этом случае в непосредственной близости от цилиндра 4 установлена правильно ориентированная и правильно расположенная электромагнитная катушка, содержащая много витков. Блок 6 обрабатывает образуемые во внешней катушке сигналы, что, в конечном итоге, дает преобразование их в ответный сигнал, пропорциональный величине заряда и скорости движения подвижного иона в кольцеобразном пространстве измерительной ячейки.

Потенциал истечения и сила тока истечения являются электрическими параметрами и являются также функцией электрического за- ряда на непроводящих частицах, находящихся в жидкой среде. Сила тока и потенциал истечения пропорциональные этому состоянию электрического заряда и чередуются с той же частотой, с которой изменяется воз- вратно-поступательное движение штока 6.

Блок 3 обрабатывает электрические сигналы переменного тока таким образом, чтобы они в конечном итоге становились сигналами постоянного тока, которые явля- ются функцией состояний электрического заряда в жидкой среде.

Формула изобретения Устройство для определения состояния электрического заряда в текучей двухфазной жидкой среде, содержащее установленную на технологической емкости ячейку для анализа, датчик с блоком обработки электрического сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности определения, ячейка для анализа выполнена в виде подсоединенного открытым торцом к технологической емкости цилиндра из диэлектрика, второй торец которого выполнен глухим, в цилиндре с зазором к его внутренним стенкам установлены сплошной шток из диэлектрика, который проходит через открытый торец цилиндра и закреплен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси цилиндра, с внешней боковой стороны цилиндра расположена соединенная с блоком обработки электрического сигнала электростатическая или индуктивная часть датчика для снятия электрического сигнала.

Изобретение относится к средствам измерения влияния феномена двойного электрического слоя в гетерогенных электрохимических равновесных состояниях. Цель изобретения - повышение эффективности определения. Устройство для определения состояния электрического заряда в текучей двухфазной жидкой среде содержит установленную на технологической емкости ячейку для анализа, датчик с блоком обработки электрического сигнала. Ячейка для анализа выполнена в виде подсоединенного открытым торцом к технологической емкости цилиндра из диэлектрика, второй торец которого выполнен глухим. В цилиндре с зазором к его внутренним стенкам установлен сплошной шток из диэлектрика, который проходит через открытый торец цилиндра и закреплен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси цилиндра, с внешней боковой стороны цилиндра расположена соединенная с блоком обработки электрического сигнала электростатическая или индуктивная часть датчика для снятия электрического сигнала. 1 ил. СО с

5

4