Первичный преобразователь кондуктометрического устройства

Первичный преобразователь кондуктометрического устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n)883710 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 050380 (21) 2890986/18-25 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет

Опубликовано 2311.81. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 2 31 1-81 (53)М. Кл.з

G 01 и 15/07

Государственный коинтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (53) УДК543.275. 3 (088. 8) (72) Автор изобретения

В. И. Беляков

Московский технологический институт мяснОй и -.молечнюй промышленности (71) Заявитель (54 ) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНЦУКТОМЕТРИЧЕСКОГО

УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к дисперсному анализу микрочастиц в эмульсиях и суспензиях и может быть использо— вано в химической, абразивной, атомной, топливной, текстильной, фармацевтической, парфюмерной, пищевой, молочной и бумагоделательной отраслях народного хозяйства, в производстве красителей, керамики и огнеупоров, строительных материалов, порошковой металлургии, медицине, биологии и микробиологии.

Известен первичный преобразователь кондуктометрических устройств для дисперсионного анализа микрочастиц 15 в эмульсиях и суспензиях, принцип действия которого заключается в том, что разбавленная в специальном электролите взвесь микрочастиц под действием разрежения или давления про- 2О пускается через микроотверстие (диафрагму или капилляр) в разделительной диэлектрической перегородке, соединяющей два электрически изолированных сосуда, с противоположных 25 сторон которой установлены два электрода, подключенные к источнику стабилизированного постоянного тока.

При этом каждая частица, проходя че-. рез микроотверстие; изменяет сопро- Зр тивление между электродами, что приводит к появлению импульса напряжения, количество которых характеризует число подсчитанных микрочастиц, а амплитуда (высота) импульса — размер (объем) микрочастицы j1$ .

Недостатком этого преобразователя является то, что на точность дисперсного анализа микрочастиц большое влияние оказывает неравномерность рабочего электрического поля внутри микроотверстия вдоль его оси и в радиальном направлении. Поэтому амплитуда импульса напряжения от микрочастицы, проходящей через микроотверстие вблизи от его периферийной поверхности, будет заметно отличаться от величины импульса напряжения от частицы, проходящей через микроотверстие в его центральной части, и, следовательно, не может точно характеризовать размеры (объем) микрочастицы. Это вызйвает погрешность при измерениях размеров микрочастиц.

Лишь при 9. / 1011 . 2 (где (, и 3 соответственно, длина и"диаьЖтр микроотверстия) происходит вырав,нивание напряженности электрического поля внутри полости микроотверстия. Однако при данном соотноше883710 йии геометрических параметров микроотверстия имеет место дополнительная погрешность измерения вследствии ошибки совпадения из-за одновременного счета и измерения двух и более микрочастиц, достигающая 3% от объема частиц дисперсной фазы.

Г

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является первичный преобразователь кондуктометри; ческого устройства для дисперсного анализа микрочастиц, содержащий два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоёоложных сторон которого установлены два электрода, подключенные к источнику тока, и установленный соосно микроотверстию электропроводящий элемент. При этом происходит разделение рабочего электрического поля таким образом, что часть его силовых линий замыкается через столбик электролита внутри полости микроотверстия, а другая часть. — через электропроводящий элемент. Электрические сопротивления столбика жидкости внутри микроотвер- . стия и металлического кольца подбираются таким образом чтобы силовые линии проходили равномерно через микроотверстие по его длине Г23 .

Однако в этом устройстве регулирование (изменение) начального сопротивления микроотверстия или микроотверстия и металлического кольца осуществить нельзя и они являются постояннымк. Приращения сопротивлений на электродах при попадании частицы внутрь микроотверстия для преобразователя только с микроотверстием

Ь Rp и для преобразователя с микроотверстием и металлическим кольцом

gap< соответственно равны

Ч

АКу=Я - — - )

Я ы Ч

h- gap ) Ъ % ф. щ 8 а амплитуды импульсов напряжений от измеряемых сферических частиц (без, учета теории поля) для ® Ур

1 9, * т1 («А1.3Ф ф1. ф.

id JPi

,+ щ уф Яу, „, R - соответственно, сопротивления микроотверстия, металлического кольца, и нагрузки в схеме включения преобразователя; ток преобразователя; удельные сопротивления, соответственно, микрочастицы и дисперсионной среды;

S0

На фиг. 1 показан первичный преобразователь в разрезе, общий вид; на фиг. 2 и 3 — варианты изолирования штырьевых электропроводящих элементов индивидуальными съемными диэлектрическими колпачками.

Первичный преобразователь кондуктометрического устройства для диспероного анализа микрочастиц содержит выполненное в разделительной диэлектрической перегородке 1 микроотверстие 2 (диафрагму или капилляр), два электрически изолированных сосуда 3 и 4, электропроводящие штыри 5, съемные диэлектрические колпачки 6, электроды 7 и сопротивление 8 нагрузки.

Через микроотверстие 2 (диафрагму или капилляр), соединяющее два электрически изолированных сосуда 3 и 4, наполненных разведенной в специальном буферном электролите эмульсией или суспензией, под действием, например разрежения, создаваемого в

6 — площадь поперечного сечения микроотверстия;

У вЂ” объем микрочастицы

d. — коэффициент, завися5 щий от g+ и Ид, 4, — коэффициент, зависящий от Яу. Q и Д

При у «р полярность импульсов напряжений от измеряемых микрочастиц 0 изменяет свой знак на противоположный, что вызывает необходимость переналадки прибора. Таким образом, оба рассмотренные типа кондуктометрических преобразователей целесообразно использовать лишь для измерения частиц, однородных по электропроводности»

Кроме того, при использовании различных видов электролитов (изменением ), изменяется начальное сопротивление преобразователя, которое невозможно

20 регулировать, следовательно, изменяется и чувствительность прибора.

Цель изобретения — повышение точности измерения дисперсности микрочастиц в полидисперсных средах, 25 гетерогенных по электропроводности.

Указанная цель достигается тем, что в первичном преобразователе кондуктометрического устройства для дисперсного анализа микрочастиц, З0 содержащем два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон которого установлены два электрода, подключенные к источнику тока, и установленный .соосно микроотверстию электропроводящий элемент, последний выполнен в виде установленных симметрично по окружности вокруг, микроотверстия и проходящих через перегородку шты40 рей, снабженных объемными колпачками из диэлектрического материала.

883710

55 сосуде 3 (или давления, создаваемого в сосуде 4), пропускается взвесь микрочастиц. В разделительную диэ.лектрическую перегородку 1 соосно с микроотверстием 2 вмонтированы электропроводящие элементы 5, например двенадцать штырьков. Каждый электропроводящий штырьевой элемент снабжен индивидуальным диэлектрическим колпачком 6. Между электродами 7, помещенными в сосуды 3 и 4, под действием 10 стабилизированного источника постоянного тока, протекает ток.

Кондуктометрический преобразователь может работать в следующих трех режимах:

1. Все штырьевые электропроводящие элементы изолированы индивидуальными колпачками из диэлектрического материала, и силовые линии электрического поля заикаются только через микроотверстие. В этом случае преоб- 20 разователь работает в режиме традиЦионных кондуктометрических преобразователей.

2. Все штырьевые электропроводящие элементы освобождены от диэлектри- 25 ческих колпачков, и силовые линии электрического поля между электродами завнкаются как через микроотверстие, так H через электропроводящие штырьевые элементы. В данном случае преоб- З0 разователь работает в режиме кондуктометрического преобразователя с разделенный нерегулируемым электрическим полем {электрическим сопротивлением) °

3. Штырьевые электропроводящие элементы изолированы индивидуальными диэлектрическими колпачками, например через один элемент (фиг. 2) или через три элемента {фиг. 3) и т.д. В этом случае преобразователь . 40 работает в режиме кондуктометрического преобразователя с разделенным регулируемым электрическим полем (электрическим сопротивлением). В таком же режиме работает преобразователь, если все или часть штырьевых элементов изолируется колпачками не по всей длине стержня, а, например на 1/5, 1/4, 1/3, 1/2 и т.д. его длины, считая от наиболее удаленного от разделительной перегородки конца штыря. При этом длины выступающих частей штырьевых элементов (изолированных или оголенных) могут иметь

:одинаковую или разную (например через один, два, три и т.д. элемент ) величину.

Электрическое сопротивление микроотверстия для всех режимов работы коидуктометрического преобразователя изменяется при прохождении мйкро- 60 частицы пропорционально ее объему.

Поэтому каждая частица суспенэии или эмульсии, проходя через микроотверстие, изменяет сопротивление между электродами 7 и с сопротивления 65

8 нагрузки снимается импульс напря.жения, величина которого характеризует размер (объем) микрочастицы.

Применение одного из трех режимов работы преобразователя позволяет исключить переналадку прибора в целом при измерениях дисперсности частиц гетерогенных по электропроводности.

Например, при перемене электролита или при измерениях дисперсности биологических объектов (например живых и мертвых клеток, электрические сопротивления которых отличаются друг от друга) можно использовать третий режим работы, регулируя (дискретно изменяя) начальное сопротивление преобразователя таким образом, чтобы импульсы, например от живых клеток, были положительными (регистрируются прибором), а импульсы от мертвых клеток были бы бесконечно малы (не регистрируются прибором).

Таким образом, данный первичный преобразователь кондуктометрического устройства для дисперсного анализа микрочастиц позволяет осуществить измерения дисперсности микрочастиц в полидисперсных средах,.гетерогенных по электропроводности, расширить область его применения и может быть также использован для оценки качества и эффективности ряда технологических процессов, в которых имеет место изменение (измельчение, агрегирование и т.д. или разделение дисперсной фазы, например, процессов сепарирования,гомогенизации,кларификсации,выпарки,сушки распылением и др).

Формула изобретения

Первичный преобразователь кондуктометрического устройства для дисперсного анализа микрочастиц, содержащий два электрически изолированных сосуда, разделенных диэлектрической перегородкой с микроотверстием, с противоположных сторон которого установлены два электрода, подключенные к источнику тока, и установленный соосно микроотверстию электропроводящий элемент, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения дисперсности микрочастиц в полидисперсных средах, гетерогенных по электропроводности, электропроводя,щий элемейт выполнен в виде установленных симметрично по окружности вокруг мнкроотверстня и проходящих через перегородку штырей, снабженных съемными колпачками из диэлектрического материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рабинович Ф. M ° Кондуктометрический метод дисперсного анализа.

Л., "Химия", 1970, с. 12-15.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2772106/18-25 от 15.11.79, кл. G 01 М 15/06 (прототип).

Фиа 1

Вид А

Фие.3

Составитель Л. Дикая

Редактор П. Ортутай Техред С.Мйгунова Корректор Л. цокщан

Заказ 10211/64 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент ", г. Ужгород, ул. Проектная, 4