ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автоматические бюретки с уровнемерами из "Автоматизация химических анализов растворов" Бюретки с уровнемерами составляют значительную часть бюреток автоматических производственных приборов для объемного титрования. Уровнемеры делятся на две группы — со следящими системами и параметрические. В уровнемерах со следящими системами имеется элемент, который следует за поверхностью раствора, находящегося в бюретке, и поэтому перемещение этого элемента (оно регистрируется) служит мерой расхода раствора. [c.81] Обычно применяют контактные и фотоэлектрические следящие системы. В первом случае за поверхностью раствора следует контактная игла, перемещаемая специальным приводом таким образом, что конец контактной иглы находится в соприкосновении с поверхностью раствора или в непосредственной близости от нее. Сигналом, который управляет приводом иглы, служит электрический контакт между раствором и иглой. Контактные системы могут применяться для растворов, обладающих заметной электропроводностью, т. е. для подавляющего большинства растворов, употребляемых в качестве титрантов. Чтобы избежать электролиза раствора в индикаторной цепи, используют переменный или постоянный ток очень небольшой силы. Сигнализаторами замыкания контактных электродов обычно служат электронные схемы, действующие надежно в большом диапазоне изменения электропроводности раствора. [c.81] Контактные следящие системы дают возможность контролировать уровень раствора в бюретках с большой точностью — до десятых долей миллиметра. Однако они не могут быть применены на бюретках большой длины или малого диаметра, так как не удается избежать прикосновения контактной иглы к стенкам бюретки. Последнее обычно вызывает такой же эффект, как и касание иглой поверхности раствора, так как стенки трубки покрыты проводящей пленкой раствора. [c.81] Параметрические уровнемеры используют двух типов—-ньезометрические п емкостные. Первый тип уже описан выше (см. стр. 79). Емкостной уровнемер (рис. 50) состоит из высокочастотной электронной схемы, реагирующей на изменение электрической емкости столба раствора относительно металлической трубки, в которую заключена бюретка, при изменении высоты столба. [c.82] В автоматических бюретках с уровнемерами применяют разнообразные запорные устройства, однако в промышленных приборах наиболее практичными оказались мембранные клапанс-г и конусные краны. Для изменения скорости подачи раствор , применяют два запорных устройства с различными сечениям-, или периодическое закрывание запорного устройства. [c.82] На рис. 51 показана следящая система, действующая следующим образом при титровании, когда открыт клапан титрования 1 и уровень раствора в бюретке понижается, электронное реле 7 управляет работой реверсивного двигателя 5, подающего контактную иглу 3 вниз при отрыве поверхности раствора от иглы и останавливающегося при восстановлении контакта. Скорость подачи иглы должна быть больше скорости понижения уровня раствора, поэтому контактная игла следует за поверхностью раствора короткими рывками. При наполнении бюретки электронное реле управляет уже не реверсивным двигателем, который поднимает иглу с постоянной скоростью, а клапаном наполнения 2 таким образом, что клапан открывается при отрыве иглы от поверхности раствора и закрывается при восстановлении контакта. Для осуществления такого режима работы скорость подъ-, ема раствора должна быть больше скорости подъема иглы. Таким образом, при наполнении бюретки игла равномерно поднимается, а поверхность раствора рывками следует за ней. В крайнем верхнем положении иглы, соответствующем начальному моменту титрования, уровень, а следовательно, и объем раствора в бюретке достигает вполне определенной заданной величины. [c.83] Возможна регистрация с использованием печатающих счетчиков оборотов или электрических импульсов. В этих случаях перемещение иглы преобразуется в пропорциональное число оборотов вала или электрических импульсов, которые подаются на печатающий счетчик. [c.84] Вопросы точности различных систем регистрации рассматриваются при описании бюреток с фотоэлектрическими следящими системами (см. стр. 88). Тем же приведены электрические схемы управления приводом следящей системы, которые у контактных и фотоэлектрических уровнемеров имеют много общего. Здесь рассмотрены схемы электронных и тиратронных сигнализаторов контакта между иглой и раствором. [c.84] Непосредственное включение в цепь контактной иглы обмотки чувствительного реле иногда возможно, но не рационально, так как такая схема менее надежна, чем схемы с простыми электронными устройствами. Для предотвращения поляризации контактных электродов и элекролиза раствора в контактной цепи, как правило, используют переменный ток, но в некоторых случаях, когда емкость контактной цепи велика, применяют постоянный ток . [c.84] На рис. 52,а приведена схема реле на электронной лампе Л, анодная и сеточная цепи которой питаются переменными напряжениями И] и /2. Когда внешняя цепь разомкнута, сетка лампы имеет потенциал, близкий к нулю, лампа работает как одно-полупериодный выпрямитель пульсирующий анодный ток , проходя по обмотке реле Р, вызывает притягивание якоря. Обмотка реле шунтируется конденсатором С для уменьшения полного сопротивления анодной цепи и устранения дребезжания якоря реле. При замыкании внешней цепи на сетку лампы попадает переменное напряжения Уз, причем фаза его такова, что когда на аноде плюс, на сетке минус. Анодный ток резко уменьшается, якорь реле отпадает. [c.84] Такой режим при малой величине сопротивления Я вн. Может оказаться невыгодным, так как, кроме значительного увеличения силы тока во внешней цепи, реле будет реагировать на появление сопротивления утечки в этой цепи. Для облегчения выбора наиболее выгодного режима целесообразно ввести в схему переменное сопротивление для регулирования напряжения 11-2 (аналогично сопротивлению Я, приведенному на рис. 526). [c.85] Схема электронного реле с питанием цепи сетки переменным напряжением реагирует не только на замыкание внешней цепи омическим сопротивлением, но и емкостью (показано пунктиром), что создает трудности в эксплуатации приборов при значительной длине проводов входной цепи. Кроме того, в этом случае сильно влияют наводки на провод, соединенный с сеткой лампы, который необходимо тщательно экранировать. Поэтому, если необходимо входную линию иметь длиной несколько метров и более, целесообразно применять для питания цепи сетки лампы постоянное напряжение, как это показано на рис. 52,6. Выпрямление напряжения не представляет трудности, так как расход тока в сеточной цепи очень незначителен. [c.86] В схемах реле, подобных приведенным вьппе, часто вместо электронных ламп применяют тиратроны с накаливаемым катодом. Преимуществом тиратронов по сравнению с электронными лампами является возможность получения значительно больших мощностей в анодной цепи при тех же габаритных размерах прибора, что часто дает возможность осуществить бесконтактное управление мощными электромагнитными устройствами, электродвигателями и т. д. Кроме того, часто удается целесообразно использовать особенность анодносеточной характеристики тиратрона, которая состоит в том, что при определенном значении сеточного потенциала анодный ток скачком возрастает от нуля до рабочего значения. Для большинства релейных схем эта особенность является очень удобной, так как пусковые параметры схемы не зависят от электромагнитного реле, включенного в анодную цепь тиратрона. [c.86] Достоинством фотоуровнемера первого вида является отсутствие необходимости в строго определенном расположении каретки относительно трубки бюретки, недостатком то, что освещение фотоэлемента почти одинаково при прохождении луча выше мениска и ниже его. Поэтому система работает надежно лишь при сравнительно небольших скоростях передвижения каретки. Фотоуровнемер второго вида весьма чувствителен к изменению расположения каретки относительно оси трубки, и поэтому требуется тщательная регулировка системы. [c.87] Каретки фотоуровнемеров передвигаются вдоль трубки бюретки при помощи реверсивных электродвигателей. Системы приводов применяются следующих типов а) вал с микрометрической резьбой и ходовая гайка, соединенная с кареткой б) зубчатая рейка и шестерня в) тросиковая передача. Наибольшее распространение получил первый тип, обеспечивающий достаточную надежность работы при большой точности. Правда, здесь трудно достичь быстрого перемещения каретки, но этого обычно и не требуется. [c.88] Способы регистрации расхода раствора применяют те же, что и в контактных уровнемерах. При этом учитывается особенность фотоуровнемеров — относительно большой ход каретки. Чаще других применяют реостатные датчики со стандартными вторичными приборами, измеряющими сопротивление или силу тока, и цифропечатающие механизмы типа печатающих счетчиков оборотов или импульсов. [c.88] Системы с реостатными датчиками отличаются большой простотой, однако их точность ограничена возможностями стандартных регистрирующих приборов, которые редко обеспечивают точность записи выше 0,5%. Цифропечатающие устройства в этом отношении значительно выгоднее, так как в самой системе регистрации погрешность, как правило, не превышает 0,1%. Кроме того, использование цифровой системы записи часто представляет большие удобства, чем запись пером на диаграмме. [c.88] Ниже описана автоматическая бюретка с фотоуровнемером . На рис. 55 приведена схема бюретки, на которой изображены основные элементы, что дает общее представление о конструкции бюретки и ее кинематической схеме. [c.88] Бюретка состоит из калиброванной стеклянной трубки 3, которая при помощи шарового разъема 2 соединена с электромагнитным клапаном 1 для титрования. Запирающие повер.хности клапана относятся к типу шар—конус. В нижней части трубки имеется капилляр, который через электромагнитный клапан наполнения 4 соединяет бюретку с резервуаром 5 для титранта. [c.88] Когда э.д.с. электродов достигает определенной величины, характеризующей приближение точки конца титрования, электронный сигнализатор вызывает соответствующие переключения в реле 14, в результате чего с этого момента напряжение на обмотку клапана 1 для титрования подается периодически, через короткие промежутки времени. Скорость подачи раствора резко уменьшается. При достижении э.д.с. электродов величины, соответствующей точке эквивалентности, в тиратронно-релейной схеме происходят переключения, в результате которых клапан 1 закрывается, а реверсивный двигатель, изменяя нанравление вращения, начинает поднимать каретку фотоуровнемера с постоянной скоростью. Кроме того, когда фотосопротивление 8 оказывается освещенным, т. е., когда каретка находится над поверхностью раствора, подается напряжение на клапан наполнения 4. В результате этого каретка равномерно поднимается, а вслед за ней короткими рывками поднимается поверхность раствора. [c.90] Вернуться к основной статье