УСТРОЙСТВО для КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ в МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРАХ Советский патент 1971 года по МПК G01H5/00 

Изобретение относится к области автоматического измерения состава вещества в производственных условиях и может быть, в частности, применено при анализе алюминатных растворов глиноземного производства.

Известные устройства для аналогичных целей, содержащие датчики плотности и электропроводности, требуют измерения плотности с очень высокой точностью и применения специальных пробоотборников, причем в них используются контактные датчики.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено измерителем скорости ультразвуковых колебаний с камерами, устанавливаемыми снаружи технологического трубопровода, выходной каскад которого соединен со счетно-рещающим блоком, а трансформаторный блок измерителя электропроводности помещен внутрь технологического трубопровода и центральная трубка из диэлектрика соединена герметично с кожухом гибкими манжетами, армированными в местах уплотнения кольцевыми пружинами, работающими на сжатие.

Указанные отличия позволяют повысить точность контроля концентрации компонентов в многокомпонентных растворах и производить измерения непосредственно в технологическом трубопроводе.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - конструкция трансформаторного блока.

Измеритель скорости ультразвука выполнен

по импульсной схеме. Акустические преобразователи расположены в горизонтальной плоскости на наружной поверхности технологического труболровода. Конструкция акустического преобразователя позволяет устанавливать его на трубопроводах любых диаметров. Генератор 1 вырабатывает короткие импульсы электрического напряжения со стабильной частотой следования, которые одновременно подаются на акустический преобразователь (датчик) 2, установленный непосредственно на трубопроводе с контролируемым раствором, и на эталонную линию задержки 3 любого типа.

Акустический преобразователь 2 состоит из

двух жидкостных акустических камер с керамическими пьезоэлементами, установленных на наружной поверхности трубопровода. Ввод ультразвуковых колебаний в контролируемый раствор и вывод колебаний из него осуществляются через фторопластовые мембраны, запресованные в стенки трубопровода и обработанные заподлицо с его внутренней поверхностью. Эталонная линия задержки 3 задерживает

мени прохождения ультразвуковых колебаний в акустическом преобразователе, при скорости ультразвука, соответствующей началу требуемого диапазона измерений.

Принятый электрический сигнал с акустического преобразователя / и сигнал с выхода линии задержки 3 подаются на соответствующие усилители 4 к 5, г. затем н.а формирователи импульсов и 7 и на триггер 8, образуя последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна разности времен прохождения сигналов в линии задержки 3 и акустическом преобразователе 2 и, следовательно, пропорциональна изменению скорости ультразвука в контролируемом растворе. Импульсы триггера 8 поступают на вход выходного каскада 9, где они ограничиваются по амплитуде и с помощью интегрирующей цепи преобразуются в напряжения постоянного тока, пропорциональное длительности импульсов триггера 8, и, следовательно, изменению скорости ультразвука в контролируемом растворе.

Измерение удельной электропроводности осуществляется измерителем электропроводности с трансформаторным блоком 10 погружного типа. Генератор 11 непрерывных колебаний повышенной частоты, например 4 кгц, питает первичную обмотку трансформатора питания 12 блока 10. Вторичной обмоткой этого трансформатора служит жидкостной виток 13, образованный контролируемой средой. Этот жидкостной виток охватывает также измерительный трансформатор 14 блока 10 и служит его первичной обмоткой. При постоянном напряжении питания сила тока в жидкостном витке 13 прямо пропорциональна электропроводности контролируемого раствора, следовательно напряжение на вторичной обмотке измерительного трансформатора 14, пропорциональное ампервиткам жидкостного контура, также пропорционально измеряемой электропроводности. Напряжение со вторичной обмотки измерительного трансформатора 14 поступает на измерительный преобразователь 15, на выходе которого вырабатывается напряжение постоянного тока, подаваемое на вход счетно-решающего блока 16.

Напряжения с выхода счетно-решающего блока 16, пропорциональные концентрациям двух компонентов контролируемого раствора, подаются на регистрирующий прибор 17.

Для обеспечения требуемой точности измерения, работоспособности и эксплуатационной надежности конструкция погружного трансформаторного блока 10 измерителя электропроводности должна удовлетворять ряду частично противоречивых требований. Вся конструкция в целом должна быть достаточно прочной и жесткой в условиях высокого давления и агрессивной среды в трубопроводе при -повышениой температуре. Вместе с тем дентральная трубка, геометрические размеры которой определяют омическое сопротивление жидкостного витка, должна быть выполнена

из неэлектропроводного, но достаточно жесткого материала и иметь гладкую несмачиваемую поверхность во избежание зарастания. Наряду с желательностью обеспечения разборности конструкции блока 10 должна быть обеспечена надежная герметизация внутренней полости блока 10 в течение по меньшей мере нескольких месяцев. Для обеспечения всех этих требований

предлагается разборная конструкция блока 10, составные части которой выполнены из различных материалов. Корпус 18 блока 10 выполнен из нержавеющей стали. Внутри корпуса расположены два тороидальных

трансформатора питания 12 и измерительный 14. Центральная трубка 19 блока 10 выполнена из фторопласта и имеет гладкую внутреннюю поверхность. Несмачиваемость фторопласта предохраняет трубку от зарастания.

Уплотнение блока 10 осуществляется двумя одинаковыми манжетами 20 из резины, стойкой в условиях контролируемой среды, например, из теплостойкой и щелочестойкой реЗИНЫ марки ИРП-1257 для алюминатных растворов. С целью обеспечения достаточного уплотняющего усилия, особенно при уменьшении упругости резины вследствие ее старения при высокой температуре, в местах уплотнения (по поверхностям корпуса и трубки) манжеты армированы плоскими пружинами, скрепленными в кольцо 21, навитыми из стальной проволоки. Такое уплотнение обеспечивает надежную герметичность блока в

течение длительного периода времени (по экспериментальным данным до одного года) в широком диапазоне изменений давления и температуры контролируемой среды; минимальные габариты трансформаторного блока;

разборность конструкции, в частности возможность легкой замены центральной трубки Я резиновых манжет.

Защита электрических выводов осуществ,ляется трубкой 22 из нержавеющей стали,

приваренной к корпусу нержавеющим электродом.

Предмет изобретения

Устройство т.я контроля концентрации компонентов в многокомпонентных растворах., содержащее счетно-решающий блок и измеритель электропроводности с центральной

трубкой и кожухом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и измерения непосредственно в технологическом трубопроводе, оно снабжено измерителем скорости ультразвуковых колебаний с камерами, устапавливаемыми снаружи технологического трубопровода, выходной каскад которого соединен со счетно-решающим блоком, а трансформаторный блок измерителя электропроводности помещен внутрь технологического трубо5ка соединена герметично с кожухом гибкими манжетами, армированными в местах уплот6нения кольцевыми пружинами, работающими на сжатие.