Устройство автоматического зондирования параметров капельного уноса из гальванических ванн

Полезная модель относится к области метрологии капельного уноса.
Известно устройство для экспрессного определения дисперсного состава аэрозолей  [Патент RU № 172728, МПК G01N 21/91, опубл. 21.01.2017 г.], содержащее шторный затвор с приводом, корпус, размещенный на оси барабан с количеством граней не менее трех, снабженный механизмом поворота на фиксированный угол и механизмом подъема и опускания при выполнении замера, фиксирующие индикаторные подложки, размещенные в посадочных местах, выполненных в гранях барабана, а барабан выполнен с возможностью извлечения его из корпуса.
Известно устройство для автоматического  контроля проб капельного уноса из гальванических ванн [Патент RU № 179555, МПК G01N 21/91, опубл. 28.05.2018], включающее корпус, шторный затвор с приводом, контейнер с n-ным количеством носителей, трансмиссию для переноса носителей, фотометрический прибор и контейнер для экспонированных носителей.
Известно устройство по способу косвенного измерения заряда капель, выбрасываемых из гальванических ванн [Гаршин В.И. Исследование процессов электроулавливания вредных веществ, выделяемых в воздушную среду гальванических цехов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ростов-на-Дону, 1995. – 17с.], состоящее из генератора, конденсатора, зонда.
Недостатком этих устройств является отсутствие автоматизированной системы процесса измерения заряда капель.
Задачей является автоматизация процесса измерения заряда капель.
Технический результат – обеспечение возможности точного позиционирования генератора относительно плоскости симметрии межэлектродного пространства и измерения элементов траектории капель в электрическом поле.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для автоматического зондирования параметров капельного уноса из гальванических ванн включает генератор одиночных капель, характеризующийся способностью выбрасывать их из одной точки; воздушный плоский конденсатор с карманами для носителей отпечатков капель, зонд, выполненный виде горизонтального стекла и системы автоматического управления.
В предлагаемом устройстве для  автоматического зондирования параметров капельного уноса из гальванических ванн техническая автоматизация процесса достигается применением подъемного и фиксирующего механизма зонда и устройства автоматического счета капель.
На фиг. 1 представлена схема устройства.
На фиг. 2 изображен конденсатор.
Устройство для автоматического зондирования параметров капельного уноса из гальванических ванн, включающее генератор 1 одиночных капель, характеризующийся способностью выбрасывать их из одной точки; воздушный плоский конденсатор 2 с карманами 10 для носителей 11 отпечатков капель, зонд 3, выполненный виде горизонтального стекла и систему автоматического управления (на фиг. не показана).
Воздушный плоский конденсатор 2 может включать в себя корпус 8, электроды 9, карманы 10, носители (стекло предметное) 11, элементы позиционирования зонда 12, визир 6, смотровое стекло 7, регулируемое крепление 13.
Система автоматического управления может включать компаратор, аналого-цифровой преобразователь, дискретный подъемник, исполнительные органы, например, соленоиды.
Заряд капли q определяется из выражения
,
max
где m – масса капли; b–зазор между пластинами конденсатора; r–радиус капли; E–напряженность поля между пластинами; h  - максимальная высота взлета капли; h–ордината падения капли на пластину, отсчитываемая от нижнего ее края.
Устройство работает следующим образом.
Генератор 1 одиночных капель представляет собой стеклянную трубку 5 с водоотталкивающим верхним краем для создания выпуклого мениска рабочего электролита.
Пузырьки воздуха, генерируемые из капилляра 4 генератора 1 одиночных капель, всплывая на вершину мениска, разрушаются с образованием капель. Нижний край стеклянных носителей 11 в карманах 10 электродов совмещается с верхней точкой мениска (или наоборот – верхняя точка мениска совмещается с нижним краем стеклянных пластин в карманах электродов). Для этого предназначен визир 6 на смотровом стекле 7.
Носитель 11 устанавливается в карманы 10, нижним краем фиксируясь на уровне базовой линии визира смотрового стекла. Элементы позиционирования зонда 12 создают возможность дискретного размещения зонда
Расстояние между электродами и параллельность пластин конденсатора 2 устанавливается с помощью регулируемых креплений 13.
max
От уровня верхней точки мениска ведется отсчет максимальной высоты взлета (h) и координаты капли на стекле электрода.
Устройство работает в двух режимах:
max
max
1. Режим измерения максимальной высоты взлета. h выбирается из распределения одиночных последовательных капель по высоте над поверхностью электролита (базовой линией), для чего используется метод счета капель, достигших стекла зонда 3 на фиксированной высоте. При этом, если обеспечить стандартные условия выброса одиночных капель, то за hможно принять минимальную высоту, которой не достигает ни одна капля из ста.
2. Режим измерения заряда. Осуществляется при включенном напряжении. Напряженность E можно регулировать, изменяя напряжение при фиксированном зазоре b или меняя зазор b при фиксированном напряжении.
Под действием электрического поля капля отклоняется к ближайшей пластине, оставляя отпечаток на носителе 11 с координатой h.
Затем носитель 11 извлекается, и осуществляется обмер необходимых параметров r и h (при одиночном замере).
При массовых замерах (много капель) на носителе 11 накапливается несколько капель, отпечатки которых не сливаются друг с другом. В этом случае осуществляется сканирование и цифровая обработка результатов.
Система автоматического управления работает следующим образом.
Автоматическое управление устройством осуществляется через аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
1.  Перемещение зонда по вертикали осуществляется дискретным подъемником;
2. Положение зонда относительно базовой линии определяется с помощью датчика уровня, согласованного с информацией о высоте;
3. Зонд устанавливается в начальной позиции. При этом – генератор капель работает в стандартном режиме, устанавливаемом микрокраном (отдельные последовательные пузыри всплывают на вершину выпуклого мениска жидкости, не сливаясь один с другим, а каждый следующий появляется лишь после разрушения предыдущего с выбросом струи или отдельной капли);
4. В режиме (1) задается число пузырей в одном цикле (например 30 штук);
5. Счетчик 1 считает число пузырей в цикле;
6. Синхронно с ним счетчик 2 зонда считает число капель, достигших стекла зонда. Так происходит после перехода зонда на следующую позицию;
0
0
7. Сигналом о достижении максимальной высоты взлета капель является результат сравнения показаний двух счетчиков и признак  N – 0 = N;
8. Максимальной высотой взлета капель является такая минимальная высота, которой не достигает ни одна капля из заданного числа в цикле (30 или более для увеличения достоверности опыта).
9. В режиме (2) производится фиксация отдельного выброса капель на отдельном стекле в кармане электрода при включенном напряжении, после чего стекло заменяется другим, и опыт повторяется при другом напряжении.
10. Разрешающая способность по высоте взлета – 1 мм;
11. Информацию со стекол из кармана электрода получают сканированием.