Измерительная ячейка



Измерительная ячейка
Измерительная ячейка

Владельцы патента RU 2690081:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ТЕХНОПРИБОР" (ООО "НПП "ТЕХНОПРИБОР") (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для аналитического контроля физико-химических свойств воды, в том числе и высокой степени очистки, и водных растворов в системах контроля технологических процессов на электростанциях, в аналитических лабораториях и других производствах. Измерительная ячейка состоит из трех последовательно соединенных каналами проточных камер, в которых установлены датчик температуры и электроды, источник подщелачивающего реагента, при этом первая проточная камера снабжена входным штуцером, а третья проточная камера снабжена штуцером для слива пробы, дополнительно содержит блок подщелачивания, в котором источник подщелачивающего реагента выполнен в виде цилиндрической емкости, снабженной герметичной крышкой цилиндроконической формы, под которой установлена газопроницаемая мембрана, образующая с внутренней поверхностью крышки камеру насыщения парами подщелачивающего реагента, канал, подводящий контролируемую среду в камеру насыщения, выполнен тангенциально в нижней части цилиндрической стенки крышки, а канал, отводящий контролируемую среду, выполнен вертикально в верхней конической части крышки, при этом выходной канал первой проточной камеры соединен с входом двухходового переключателя потока, первый выход которого соединен с каналом, подводящим контролируемую среду в камеру насыщения блока подщелачивания, канал, отводящий контролируемую среду из камеры насыщения блока подщелачивания, и второй выход двухходового переключателя потока соединены с входом второй проточной камеры. Техническим результатом является создание портативного малогабаритного надежного устройства для измерения химико-физических параметров пробы с расширенным спектром измерений, обеспечивающего снижение инерционности, повышение точности и стабильности измерений. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для аналитического контроля физико-химических свойств воды, в том числе и высокой степени очистки, и водных растворов в системах контроля технологических процессов на электростанциях, в аналитических лабораториях и других производствах.

Известно устройство для определения активности ионов натрия (СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ИОНОВ НАТРИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, патент на изобретение РФ №2326376, МПК G01N 27/416, 2008 г.). Устройство для определения активности ионов натрия, содержит смесительную камеру, соединенную одним входом с источником контролируемой среды, а другим - с источником подщелачивающего реагента, первую проточную ячейку с установленными в ней индикаторным и опорным электродами, электрически связанными с блоком обработки сигналов, снабжено второй проточной ячейкой с установленным в ней датчиком электропроводности, измерительным блоком и вспомогательным электродом, причем вспомогательный электрод установлен в первой проточной ячейке и электрически связан с входом блока обработки сигналов, вторая проточная ячейка сообщена своим входом с выходом смесительной камеры, а выходом - со входом первой проточной ячейки, причем датчик электропроводности подключен ко входу измерительного блока, выход которого связан с входом блока обработки сигналов, а опорный электрод выполнен в виде рН-электрода. Устройство снабжено датчиком температуры, установленным в первой проточной ячейке и связанным с блоком обработки сигнала.

Недостатком указанного устройства является большая инерционность и низкий КПД, а так же большие габариты устройства, ограничивающие возможность его транспортировки.

Известна ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА АНАЛИЗАТОРА НАТРИЯ (Патент на изобретение РФ №2326373, МПК G01N 27/27, 2008 г.), принятая за прототип, содержащая три последовательно соединенные проточные камеры. В первой камере по потоку среды установлен датчик температуры, во второй - индикаторный электрод, а в третьей - опорный электрод. Первая камера имеет два входных канала, сообщающих ее с источниками контролируемой среды и подщелачивающего реагента. Камера разделена горизонтальной перегородкой с центральным отверстием на две части, в верхней из которых установлен датчик температуры и выполнены входные каналы. В нижней части камеры установлен датчик электропроводности. Входной канал, сообщенный со средой, расположен вблизи верхнего уровня заполнения жидкостью верхней части камеры, при этом ось указанного канала ориентирована тангенциально относительно стенки камеры. Выходное сечение второго входного канала расположено над горизонтальной перегородкой ниже выходного сечения первого входного канала.

Недостатком указанной ячейки являются ограниченный, только возможностью измерения активности ионов натрия, спектр измеряемых показателей качества пробы, а также сложность конструкции, обусловленная наличием кондуктометрического датчика. Кондуктометр подает сигнал на блок управления подщелачиванием, в свою очередь управляющий дозирующим насосом реагента и нагревательным элементом. Такая сложная система нуждается в дополнительной электронике, навыках обслуживающего персонала и периодической настройке.

Техническим результатом является создание портативного малогабаритного надежного устройства для измерения химико-физических параметров пробы с расширенным спектром измерений, простого и удобного в использовании, обеспечивающего снижение инерционности, повышение точности и стабильности измерений.

Технический результат достигается тем, что измерительная ячейка, состоящая из трех последовательно соединенных каналами проточных камер, в которых установлены датчик температуры и электроды, источник подщелачивающего реагента, при этом первая проточная камера снабжена входным штуцером, а третья проточная камера снабжена штуцером для слива пробы, дополнительно содержит блок подщелачивания, в котором источник подщелачивающего реагента выполнен в виде цилиндрической емкости, снабженной герметичной крышкой цилиндроконической формы, под которой установлена газопроницаемая мембрана образующая с внутренней поверхностью крышки камеру насыщения парами подщелачивающего реагента, канал подводящий контролируемую среду в камеру насыщения выполнен тангенциально в нижней части цилиндрической стенки крышки, а канал отводящий контролируемую среду выполнен вертикально в верхней конической части крышки, при этом выходной канал первой проточной камеры соединен с входом двухходового переключателя потока, первый выход которого соединен с каналом подводящим контролируемую среду в камеру насыщения блока подщелачивания, канал отводящий контролируемую среду из камеры насыщения блока подщелачивания и второй выход двухходового переключателя потока соединены с входом второй проточной камеры. В первой проточной камере установлен или датчик растворенного кислорода, или датчик растворенного водорода, и/или датчик температуры. Во второй проточной камере установлен ионоселективный электрод. В третьей проточной камере установлен опорный электрод или комбинированный рН-электрод.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена схема измерительной ячейки.

На фиг. 2 приведен блок подщелачивания измерительной ячейки.

Измерительная ячейка содержит три последовательно соединенные проточные камеры. Первая проточная камера 1 соединена с источником контролируемой среды посредством входного штуцера 2, снабженного вентилем 3 для регулирования расхода пробы. Первая проточная камера 1 соединена с двухходовым переключателем потока 4. Вторая проточная камера 5 соединена каналом с третьей проточная камерой 6, снабженной штуцером для слива пробы 7. Измерительная ячейка дополнительно содержит блок подщелачивания 8, в котором источник подщелачивающего реагента выполнен в виде цилиндрической емкости 9 для реагента 10. Емкость 9 выполнена из химически стойкого материала (стекло, оргстекло, фторопласт и т.п.) цилиндрической формы и снабжена герметичной крышкой 11 цилиндроконической формы. Использование химически стойких материалов повышают износостойкость к агрессивным средам. Под крышкой 11 установлена газопроницаемая мембрана 12 образующая с внутренней поверхностью крышки 11 камеру насыщения 13 парами подщелачивающего реагента. Камера насыщения 13 имеет подводящий 14 и отводящий 15 контролируемую среду каналы. Подводящий контролируемую среду канал 14 выполнен тангенциально в нижней части цилиндрической стенки крышки 11, а отводящий контролируемую среду канал 15 выполнен вертикально в верхней конической части крышки 11. Высоту цилиндрической стенки крышки И выбирают минимально возможной из условия размещения подводящего контролируемую среду канала 14, не более 10 мм. Угол раствора конической части крышки 11 выбирают более 90°. Малый объем камеры насыщения 13 парами подщелачивающего реагента (не более 15 мл) обеспечивает существенное снижение инерционности по сравнению с известными устройствами. Емкость 9 имеет заправочное отверстие 16, снабженное герметичной пробкой 17. Выходной канал первой проточной камеры 1 соединен с входом двухходового переключателя потока 4, первый выход которого соединен с каналом подводящим 14 контролируемую среду в камеру насыщения 13 блока подщелачивания 8, канал отводящий 15 контролируемую среду из камеры насыщения 13 блока подщелачивания 8 и второй выход двухходового переключателя потока 4 соединены с входом второй проточной камеры 5. В первой проточной камере 1 установлен или датчик растворенного кислорода, или датчик растворенного водорода, и/или датчик температуры. На чертеже на фиг.1 приведена схема ячейки с датчиком растворенного кислорода 18. Во второй проточной камере установлен ионоселективный электрод 19 (Na-селективный электрод). В третьей проточной камере установлен опорный электрод или комбинированный рН-электрод. На чертеже на фиг. 1 приведена схема ячейки с опорным электродом 20. Датчики и электроды выполнены с возможностью подключения к измерительному преобразователю.

Измерительная ячейка работает следующим образом.

Ячейка является отдельным переносным изделием, которое в условиях энергетического производства функционирует при ее подключении через входной штуцер 2 к пробоотборной линии и подключении датчиков и электродов к измерительному преобразователю. Предварительно емкость 9 заполняют через заправочное отверстие 16, например шприцем, подщелачивающим реагентом и плотно закрывают пробку 17. Уровень подщелачивающего реагента 10 должен быть ниже газопроницаемой мембраны 12. В качестве подщелачивающего реагента выбирают аммиак 25% или диизопропиламин или другие летучие амины.

Затем гибкой ПВХ трубкой соединяют входной штуцер 2 с точкой ручного отбора пробы. Организуют слив пробы из штуцера для слива пробы 7. Подают пробу на входной штуцер 2 и регулируйте ее расход вентилем 3 до достижения стабильных 3-6 капель в секунду (30-50 мл/мин) на штуцере для слива пробы 7. Проба поступает в первую проточную камеру 1 на установленный в ней датчик растворенного кислорода 18 (фиг. 1), позволяющий измерить массовою концентрацию растворенного кислорода. Если в первой проточной камере 1 установлен датчик растворенного водорода или датчик температуры, либо датчики растворенного кислорода или растворенного водорода совмещенные с датчиком температуры получаю результаты измерений массовой концентрации растворенного кислорода или растворенного водорода и температуры. Затем проба поступает на двухходовой кран 4. Двухходовой кран 4 в первом положении направляет поток пробы во вторую проточную камеру 5. В первом положении двухходового крана 4 (ручка направлена вправо) поток направлен напрямую во вторую проточную камеру 5 на ионоселективный электрод 19 (Na-селективный электрод), затем в третью проточную камеру 6 на комбинированный опорный электрод 20 (фиг. 1) или комбинированный рН-электрод. В описанном режиме работы ячейки получаю результаты измерений рН и осуществляют калибровку канала рН по растворам. Затем проточные камеры ячейки промывают и переключают двухходовой кран 4 во второе положение. Во втором положении двухходового крана 4 поток пробы направлен через блок подщелачивания 8 - режим измерения концентрации ионов натрия и калибровки канала рХ по растворам. Во втором положении двухходового крана 4 проба поступает тангенциально в камеру насыщения 13 блока подщелачивания 8, закручивая поток. В камере насыщения 13 происходит насыщение потока пробы парами подщелачивающего реагента. Пары подщелачивающего реагента диффундируют из емкости 9 через газопроницаемую мембрану 12 и увеличивают рН пробы до уровня рН>11 (подтверждено экспериментально). Применение газопроницаемой мембраны 12 снижает расход реагента, обеспечивает возможность использования истощенного реагента с сохранением эффективности работы устройства. Поток подщелаченной пробы выходит через отводящий контролируемую среду канал 15 в крышке 11. Затем поток поступает во вторую проточную камеру 5 на ионоселективный электрод 19 (Na-селективный электрод), затем в третью проточную камеру 6 на опорный электрод 20 (фиг. 1) или комбинированный рН-электрод. Уровень подщелачивания контролируется с помощью рН-электрода. Данные с датчиков и электродов поступают на измерительный преобразователь. Проба от начала и до конца своего пути находится в герметичном канале ячейки, что предотвращает ее окисление газами СОх. Суммарно гидравлический тракт ячейки имеет пренебрежительно малый объем, что сводит к минимуму инерционность системы. Скорость заполнения всей измерительной ячейки менее 2 секунд при расходе пробы 5 л/ч. Скорость отмывки измерительной ячейки от нескольких тысяч мкг/л до нулевых концентраций натрия менее 2-х минут.

Таким образом, измерительная ячейка позволяет осуществлять измерения водородного показателя (рН), окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), массовой концентрации ионов натрия, растворенного кислорода, растворенного водорода и температуры в чистой и сверхчистой водах в точках ручного отбора пробы. Заявляемая ячейка позволяет одновременного измерять четыре химико-физических параметра пробы. В заявляемой ячейке обеспечена возможность калибровки рН-электрода без изъятия его из ячейки, а так же возможность измерения активности ионов водорода рН до или после измерения концентрации ионов натрия.

1. Измерительная ячейка, состоящая из трех последовательно соединенных каналами проточных камер, в которых установлены датчик температуры и электроды, источник подщелачивающего реагента, при этом первая проточная камера снабжена входным штуцером, а третья проточная камера снабжена штуцером для слива пробы, отличающаяся тем, что содержит блок подщелачивания, в котором источник подщелачивающего реагента выполнен в виде цилиндрической емкости, снабженной герметичной крышкой цилиндроконической формы, под которой установлена газопроницаемая мембрана, образующая с внутренней поверхностью крышки камеру насыщения парами подщелачивающего реагента, канал, подводящий контролируемую среду в камеру насыщения, выполнен тангенциально в нижней части цилиндрической стенки крышки, а канал, отводящий контролируемую среду, выполнен вертикально в верхней конической части крышки, при этом выходной канал первой проточной камеры соединен с входом двухходового переключателя потока, первый выход которого соединен с каналом, подводящим контролируемую среду в камеру насыщения блока подщелачивания, канал, отводящий контролируемую среду из камеры насыщения блока подщелачивания, и второй выход двухходового переключателя потока соединены с входом второй проточной камеры.

2. Измерительная ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что в первой проточной камере установлен или датчик растворенного кислорода, или датчик растворенного водорода, и/или датчик температуры.

3. Измерительная ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что во второй проточной камере установлен ионоселективный электрод.

4. Измерительная ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что в третьей проточной камере установлен опорный электрод или комбинированный рН-электрод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к портативным измерителям концентрации аналита в крови с использованием тест-полоски. Измеритель аналита содержит: отверстие порта для полоски, выполненное с возможностью принимать тест-полоску, причем указанное отверстие проходит до соединителя порта для полоски, который содержит: первый контакт для обнаружения цифрового сигнала обнаружения полоски, когда тест-полоску вставляют в отверстие порта для полоски; и второй контакт для обнаружения цифрового сигнала обнаружения образца, когда образец наносят на вставленную тест-полоску, а также -дисплей, и цепь управления, электрически соединенную с первым и вторым контактами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в ортотропных капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа. Согласно изобретению предложены способ изготовления сенсорного материала и сенсора на его основе путем импритинга гидроксикислотами боронатзамещенного полианилина.

Изобретение относится к способам литохимических поисков золоторудных месторождений. Сущность: проводят отбор и физико-химический анализ проб.

Группа изобретений относится к области контрольно-измерительных систем для измерения аналита в крови. Контрольно-измерительное устройство для измерения аналита включает соединитель порта для тест-полоски, схему входного каскада, электрически соединенную с аналитической тест-полоской и содержащую операционный усилитель, микроконтроллер и сигнальную линию обнаружения тест-полоски, соединенную с источником напряжения питания и с землей, при этом соединение заземления выполнено проходящим через вставленную тест-полоску и через выходной узел операционного усилителя.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам определения натамицина в виноматериалах и винах. Для этого пробу разбавляют водой и центрифугируют.

Изобретение может быть использовано в системе управления двигателем внутреннего сгорания. Предоставлены способы для точного изучения изменчивости показаний датчика кислорода во всасываемом воздухе на впуске или в отработавших газах на выпуске двигателя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из ортотропных листовых капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность изобретения заключается в формировании структуры сенсора газообразных токсичных веществ на основе пленок графена.

Использование: для определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что создают в исследуемом изделии равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя, приводят плоскую поверхность изделия в контакт с импульсным точечным источником растворителя, гидроизолируют эту поверхность, располагают электроды гальванического преобразователя на этой поверхности по концентрической окружности относительно точки импульсного воздействия, при этом фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по определенной математической формуле.

Изобретение относится к конструкции и использованию датчиков твердых частиц в отработавших газах. Целью изобретения является идентификация и отфильтровывание твердых частиц отработавших газов перед выпуском отработавших газов в атмосферу.

Электрод сравнения для датчика кислорода, изготовленного из следующих компонентов в массовых концентрациях в процентах: 40-99,96 мас.% Cr; 0,01-30 мас.% Cr2O3; 0,01-10 мас.% MnO; 0,01-10 мас.% CoO и 0,01-10 мас.% NiO.

Изобретение относится к области ионометрии, а именно к разработке ионоселективных электродов с мембранами на основе полимерных супрамолекулярных систем. Предлагаемое изобретение предназначено для прямого потенциометрического определения активности катионов кадмия в водных растворах и может быть использовано при экологическом мониторинге сточных вод, в технологических и биологических растворах.

Изобретение может использоваться для выявления и измерения микрорельефа поверхности из металлов и диэлектриков, а также с целями дефектоскопии поверхности и обнаружения неоднородности приповерхностных слоев.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения плотности и других физических параметров бурового раствора непосредственно в процессе бурения скважин.

Изобретение относится к области физики, а именно к анализу материалов путем бесконтактного определения удельного электросопротивления нагреваемого в индукторе высокочастотного индукционного генератора металлического образца цилиндрической формы в диапазоне температур 1000-2500 К.

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля состояния стенок трубопроводов. Способ магнитного контроля дефектов трубопровода включает следующие этапы: намагничивание трубопровода по его длине при помощи излучающей катушки, установленной на торце трубопровода и соединенной с генератором широкополосного напряжения; измерение магнитного поля, созданного генератором широкополосного напряжения, при помощи датчика магнитного поля при его перемещении вдоль трубопровода; циркулярное намагничивание трубопровода путём пропускания через него импульсного тока при помощи генератора пилообразного напряжения, подключаемого между торцами трубопровода; измерение магнитного поля, созданного генератором пилообразного напряжения, при помощи датчика магнитного поля при его перемещении вдоль трубопровода; определение по данным измерения магнитного поля созданных полученных на этапах генератором широкополосного напряжения и генератором пилообразного напряжения, остаточной толщины стенки трубопровода и участков трубопроводов с напряжённо-деформированным состоянием.

Изобретение относится к производству алкидных смол, в частности к способу автоматического управления процессом поликонденсации. Способ управления процессом поликонденсации в производстве алкидных смол, состоит в том, что в процессе синтеза образующаяся реакционная вода, удаляется из зоны реакции с помощью ксилола, образующего с реакционной водой азеотропную смесь, затем азеотропная смесь последовательно поступает в теплообменники-конденсаторы и в разделительный сосуд, где происходит конденсация азеотропа и разделение его на реакционную воду и ксилол, после чего ксилол возвращается в реактор через переливную трубу, в течение процесса поликонденсации через каждые 15 сек автоматически производится измерение величины активного сопротивления Rp реакционной массы и передается в блок анализа и управления, где сравнивается со значениями типовой кривой, подготовленной заранее, используя усредненные результаты 15-20 проведенных процессов поликонденсации, при отклонении полученного значения Rp от типового значения подается возвратный ксилол из накопительной емкости в реактор, система настроена таким образом, что при снижении в отдельные моменты скорости поликонденсации регулируемая подача возвратного ксилола в реактор восстанавливает стехиометрическое соотношение ксилол-реакционная вода, и устройство для реализации этого способа.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно - к области средств определения содержания кислорода в жидкости, и может быть использовано в различных областях исследования, где требуется определить содержание кислорода в органической жидкости.

Группа изобретений относится к системам для измерения концентрации глюкозы в образце физиологической жидкости пациента, страдающего сахарным диабетом. Раскрыта система для измерения глюкозы, содержащая тест-полоску, и измеритель глюкозы, включающий в себя корпус, разъем порта для тест-полоски и микропроцессор.
Наверх