Устройство для контроля концентрации компонентов в многокомпонентных растворах

«« .

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

301557

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.Ч.1966 (№ 1076897/26-25) с присоединением заявки № 1365950/18-10)

Приоритет

Опубликовано 21,1Ч.1971. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 08.Х.1971

МПК G 01h 5/00

Комитет по делам изобретеиий и открытий при Сввете Мииистров

СССР

УДК 681.121;534.85 (088,8) Авторы изобретения

М, А. Авербух, Г. И. Биргер, Н. И. Бражников, С. П. Михайлов и Б. М. Стернберг

Специальное конструкторское бюро «Цветметавтоматика»

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

КОМПОНЕНТОВ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРАХ

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-решающим 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, работ ающи м и н а сж атие.

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 трубопровода. Конструкция акустического преобразователя позволяет устанавли10 вать его на трубопроводах любых диаметров.

Генератор 1 вырабатывает короткие импульсы электрического напряжения со стабильной частотой следования, которые одновременно подаются на акустический преобра15 зователь (датчик) 2, установленный непосредственно на трубопроводе с контролируемым раствором, и на эталонную линию задержки 8 любого типа.

Акустический преобразователь 2 состоит из

20 двух жидкостных акустических камер с керамическими пьезоэлементами, установленных на наружной поверхности трубопровода. Ввод ультразвуковых колебаний в контролируемый раствор и вывод колебаний из него осуществ25 ляются через фторопластовые мембраны, запресованные в стенки трубопровода и обработанные заподлицо с его внутренней поверхностью.

Эталонная линия задержки 8 задерживает

S0 импульсы генератора 1 на время, равное вре301557 ра, следовательно напряжение на вторичнои обмотке измерительного трансформатора 14, 40

50

65

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

Принятый электрический сигнал с акустического преобразователя 1 и сигнал с выхода линии задержки 8 подаются на соответствующие усилители 4 и 5, а затем на формирователи импульсов б и 7 и на триггер 8, образуя последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна разности времен прохождения сигналов в линии задержки 8 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 кги, питает первичную обмотку трансформатора питания 12 блока 10. Вторичной обмоткой этого трансформатора служит жидкостной виток 18, 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 18 прямо пропорциональна электропроводности контролируемого раствопропорциональное 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-реш ающего блока lб.

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

Для обеспечения требуемой точности измерения, работоспособности и эксплуатационной надежности конструкция погружного трансформаторного блока 70 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 повышен ной тем пературе. Вместе с тем дентральная трубка, геометрические размеры которой определяют омическое сопротивление жидкостного витка, должна быть выполнена

35 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 вы. полнена 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-12о7 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 ооеспечивает 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 и резиновых манжет.

Защита электрических выводов осуществ: ляется трубкой 22 из нержавеющей стали., приваренной к корпусу нержавеющим электродом.

Предмет изобретения

Устройство >тля 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, устанавливаемыми снаружи технологического трубопровода, выходной каскад которого соединен со счетно-решающим блоком, а трансформаторный блок измерителя электропроводности помещен внутрь технологического трубопровода и центральная трубка из диэлектри301557

Фиг. 2

Составитель И. М. Гельденберг

Редактор С. И. Хейфиц Техред Т. П, Курилко Корректор Л. А. Царькова

Заказ 2646/11 Изд. № 1059 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ка соединена герметично с кожухом гибкими манжетами, армированными в местах уплотнения кольцевыми пружинами, работающими на сжатие.