Устройство для измерения давленияпАРОВ PACTBOPOB жидКОСТЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N7/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерительным устройствам физико-химических параметров жидких сред и может быть использовано длп автоматического измерения давления- паров растворов жидкостей, исследования динамики установления равновесного давления паров растворов жидкостей в лабораторных условиях.

Известно устройство для измерения давления паров жидкостей, содержгицее термостат, установленные внутри термостата вакуум-эксикаторы с бюксами эталонной жидкости и исследуемых растворов и мешалки, связанные с вакуум-эксикаторами, вакуумную установку, подключенную поср,едством вентиля к термостату, и регистратор.давления 1.

Недостатком известного-устройства является длительность процесса измерения (3-5 сут.). Кроме того,- мешалки, использованные в известном устройстве, представлядот собой громоздкий механизм,, включающий зубчатую передачу с кривошипно-шатунным механизмом. j

Цель изобретения - ускорение процесса измерения достижения требуемой

чувствительности и требуемого диапазона измерения давления.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит установленные в термостате пневмозлектрический. преобразователь, переменную пневматическую емкость и электропневматические преобразователи . блок переключателей, электричес0кий блок питания, генератор синусоидальных электрических сигналов, связанный первым входом с одним из выходов электрического блока питания, электрическую измерительную схему,

5 подключенную первым входом к другому выходу электрического блока питания, при этом блок переключателей подключен к соответствующим электрическим входам электропневмопреобразователей

0 первый пневматический вход пневмоэлектропреобразователя через электрогневматические преобразователи соединен с бюксами исследуемых растворов , второй пневматический вход пнев5моэлектропреобразователя связан с переменной пневматической емкостью и с электропневмопреобразователем, подключенным к бюксу с эталонной жидкостью, а выход пневмоэлектропреобра0зователя подключен к второму входу генератора синусоидальных электрических сигналов и к второму входу электрической измерительной схемы,в ход которой связан с регистратором давления, кроме того, пневмоэлектри ческий преобразователь выполнен в в де дифференциального емкостного дат чика с регулируевшми расстояниями между пластинами и предварительным натяжением мембраны, а мешалки выполнены магнитными. На фиг. 1 приведена структурная схема устройстаа для измерения давления паров растворов жидкостей; на фиг. 2 - конструкция дифференциалbного емкостного датчика устройства. Устройство (фнг. 1) состоит из термостата 1, внутреннее пространст во которого через вентиль 2 соедине но с вакуумной установкой 3. Внутри термостата в вакуум-эксикаторах 4 установлены бюксы с исследуемыми растворами жидкостей 5 и бюкс с эта лонной жидкостью 6, магнитные мешал ки 7 ,. пневмоэлектрический преобразо ватель 8, электропневм тические пре образователи 9-13, переменная емкость 14. Внутренние пространства бюксов с исследуе к1ми растворами- жи костей через электропневматические преобразователи 107-12 герметически раздельно соединены с первым входом пневмоэлектрического преобразовател 8 и через электропневматический пре образователь 9 с внутренним пространством термостата 1. Второй вход пневмоэлектропреббразователя 8 соеди нен герметически 1с переменной емкостью 14 и с внутренним пространст вом бюксов с эталонной жидкостью и через электропневмопреобразователь 13 с внутрен ним пространств-ом термостата 1. Кроме того, устройство содержит электрический блок 15 питания генератор 16 синусоидальных электрических сигналов, электрическую измерительную схему 17, регистратор 18 давления со средней нулевой точкой (например КСП-4) и блок 19 переключателей электропневматическими преобразователями 9-13, включающий выключатели В1....В5. В качестве элект ропневматических преобразователей испопьзованы преобразователи ЭП системы УСЭППА, а вместо переменной емкости - емкость П-115 той же системы. . . Пневмоэлектричёский преобразователь 8 выполнен в виде дифференциаль ного емкост:ного датчика (фиг. 2) и состоит из двух крышек 20, резиновых уплотнительиых колец 21, пластин 22 с регулируемым расстоянием между ним и мембраны 23.с регулируемым предварительным её натяжением. Устройство для измерения давления паров растворов жидкостей работает следующим образом. в бюксы 5 наливают в одинаковом количестве исследуемые растворы и в бюксе б - эталонную жидкость с известным давлением паров. Устанавливают бюксы в вакуум-эксикаторы 4 и закрывают их герметично крышками. С помощью переменной емкости 14 устанавливают равенстг э суммарного объема внутреннего пространства нижних полостей электропневмопреобразователей 9-12, внутреннего пространства левой части пневмозлектропреобразователя 8, внутреннег о пространства соединительных пневматических линий от нижних камер электропневмопреобразователей 9-12 до левой внутренней полости пневмоэлектропреобразователя 8 и суммарного объема внутренней полости переменной емкости 14, внутреннего пространства нижней полости электропневмопреобразователя 13, енутреннего пространства правой части пневмоэлектропреобразователя 8 и внутреннего пространства соединительной линии от нижней полости электропневмопреобразователя 13 до правой части пневмоэлектропреобразователя 8. Это дает возможность компенсировать влияние объемов пространств над исследуемым раствором и эталонной жидкостью на результаты измерения. Герметично закрывают термостат 1 и с помощью блока 19 переключателейв зключателями ВЗ, В4 и В5 подают постоянное напряжение на электрические обмотки электропневмопреобразователей 10, 11 и 12. В результате внутренние пространства всех полостей 10-12 дифференциального пневмоэлектропреобразователя 8, соединительных пневматических линий и бюксов с исследуемыми растворами 5 и эталонной жидкостью 6 сообщаются с внутренним пространством термостата 1. Включают вакуумную установку 3 при открытом вентиле 2 и устанавливают медленно вакуум внутри термостата до значения 0,1 мм рт,ст. после чего закрывают вентиль 2,включают вакуумную установку 3, обеспечивают с помощью ВЗ, В4 и В5 электромагниты электропневмопреобразователей 10-12, в результате чего внутренние пространства всех- бюксов с исследуемыми растворами разобщеш-л между собой и внутренним пространством термостата. В этот же момент включают выключатели в1 и В2, что приводит к перемещению заслонок электропневмопреобразователей 9 и 13 в верхнее положение, а в результате к разобщению внутренних полостей дифференциального емкостного пневмоэлектропреобразователя 8 от внутреннего пространства термостата и к сообщению правой части преобразователя 8 только с внутренним пространством бкжса 4 с эталонной жидкостью. При этом все магнитные мешалки 7 устройства включены (не показаны схелвл включения мешалок). Выбирают исследуемый раствор, дав ление паров которого необходимо измерить. Для этого включают соответст вующим выключателем один иэ электро пневмопреобразователей 10-12, который дает возможность сообщить только внутреннее пространство бюкса с выбранным исследуемым раствором с левой полостью пневмопреобразователя 8 Таким образом дифференциальный пневмоэлектропреобразователь 8 подключен на измерение давления паров исследуе мого раствора путем сравнения его с давлением паров эталонной жидкости. Включают; питание электрической ча ти измерения перепада давления на пневмоэлектропреобразователе 8. При этом электрическую схему 17 измерения настраивают таким образом, что при отсутствии перепада давле шя на входах пневмоэлектропреобразователя 8 стрелка регистратора 18 давления находится на нулевой отметке. В даль нейшем, за счет разности в давлениях паров исследуемого раствора и эталонной жидкости возникает перепад да ления на пневмоэлектропреобразователе 8, что приводит к возникновению сигнала на входе регистратора 18 дав ления. Конструкция дифференциального пневмоэлектропреобразоватсля 8 за счет регулирования расстояния между ,ластинами 15 и натяжениям мембраны 16 вместе с электрическоГ; схемой 17 измерения позволяет достигнуть требуом1 й измepяe ый диапазон перепада давления паров от 10 Па до Па, и более, что во многих случаях удовлетворяет условиям измерения. Шкала вторичного прибора 18 отградуирована в единицах измерения давления паров. Так как объемы газовых пространств от поверхностей исследуемого раствора и эталонной жидкости в бюксах до мембраны пневмоэлектропреобразователя 8 одинаковы, так же как и одинаковыми являются температурный режим и начальные условия, то процессы установления равновесия в этих пространствах как в бюксе 5 с исследуемым раствором, так и в бюксе 6 с эталонной жидкостью происходит в одинаковых условиях. Поэтомуизмеренное значение установившегося пере пада давления с учетом известного давления паров эталонной жидкости оп ределяет давление паров исследуемого раствора при данной температуре в термостате. I Если давление паров,исследуемого раствора больше известного давления паров эталонной жидкости, что имеет место при перемещении стрелки вторич ного прибора вправо от О, то значе ние давления паров исследуемого раст вора определяк)Т как сумму измеренного перепада давления и известного зн чения давления паров эталонной жидкости. Если давление паров исследуемого раствора меньше известного давления паров этсшонной жидкости, о чем судят по перемещению стрелки вторичного прибора 18 влево от О, то давление паров исследуемого раствора определяют как разность между известным давлением паров эталонной жидкости и измеренным перепадом давления. Измерение давления паров другого исследуемого раствора производят аналогично, предварительно подключив его вместо предыдущего исследуемого раствора к пневмоэлектропреобразователю 8.. Вюкс 6 с эталонной жидкостью должен быть подключен к второму входу пневмоэлектропреобразователя 8 на протяжении процесса измерения давления паров всех исследуемых растворов 5, установленных внутри термостата Ij. Применение изобретения дает возможность исследовать динамику установления равновесного давления паров в исследуе1«ых растворах, значительно сохранить Время его измерения, автоматизировать процесс измерения. Формула изобретения 1. Устройство для измерения давле НИН паров растворов жидкостей, содержащее термостат, установленные внутри термостата ваку м-эксикаторы. с бюксами эталонной жидкости и исследуемых растворов и мешалки, связанные с вакуум-эксикаторами, вак умную установкуf подключенную посредством вентиля к термостату, регистратор давления, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса измерения, устройство дополнительно . содержит установленные в термостате пневмоэлектрический преобразователь , переменную пневматическую емкость и электропкевматические преобразователи, блок переключателей, электрический блок питания-, ге.нератор синусоидальных электрических сигналов, связанный первым входом с одним из выходов электрического блока питания, электрическую измерительную схему, подключенную первым входом к другому выходу электрического блока питания, при этом- блок переключателей подключен к соответствующим электрическим входам электропнезмопреобразователей, первый пневматический вход пневмоэлектропреобразователя через электропневматические преобразователи соединен с бюксами исследуемых растворов, второй пневматический вход пневмоэлектропреобразователя связан с переменной пневматической емкостью и с электропневмопреобразователем, подключенным к вюксу с эталонной жидкостью, а выход

пневмоэлектропреобразователя подключен к второму входу генератора синусоидальных электрических сигналов и к второму входу электрической измерительной схемы/ выход которой связан с регистратором давления.

2. Устройство по п. 1, отлич. ающееся тем, что, с целью достижения требуемой чувствительности и требуемого диапазона измерения давления паров исследуемых растворов пневмоэлектрический преобразователь выполнен в виде дифференциального

емкостного датчика с регулируемыми расстояниями между пластинами и предварительным натяжением мембраны.

3. Устройство по п. 1, от л и чающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов, мешалки выполнены магнитными.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Микулин г.И. Вопросы физической химии растворов электролитов.Л., Химия, 1968, с. 222-229.

гтп

г/

9ыг.1

20