СИГНАЛИЗАТОР ПАРОВ ЩЕЛОЧИ
ALKALI VAPOUR SIGNALLING DEVICE

Изобретение - сигнализатор паров щелочи относится к измерительной технике в области газового анализа вредных паров щелочи. Сигнализатор может быть использован для измерения концентрации паров и сигнализации о содержании паров в рабочей зоне при химической обработке (травлении) металлоизделий при повышенных температурах раствора травления.
-4
-1
3
среды
Известен прибор "Экотест-2000" - иономер жидкостной на 16 ионов, в том числе концентрации иона натрия, калия, кальция. Недостаток - измеряет в растворе, в котором происходит определение концентрации иона натрия, калия, кальция, а не газовоздушной смеси, а не паров щелочи. Диапазон измерения 10-10 моль/дм; pH>8; t 45-80°C [1].
++
++
++
++
2
Устройство "Экотест-2000" содержит корпус, платформу держатель электродов, шлангов, реакционный сосуд, в который налит раствор, в т.ч. раствор щелочи, в сосуде размещен селективный электрод на Na, либо K, либо Ca, либо Mgво внутреннем пространством реакционного сосуда, электрическая связь электрода с устройством обработки и отображение результата измерения. Для обеспечения правильности результатов измерений pH должны быть обеспечены уход и обслуживание электродов, проверка целостности и механических дефектов стеклянной мембраны, в порядке ли эталонный электролит электрода, не загрязнен ли электрод, электрод должен быть промыт, осушен, отведено влияние газа CO, который всегда находится в окружающей среде, сухие ли электрический контакты разъемов электрода и устройства обработки информации. В эксплуатации устройство сложно.
Известны также pH-метры/ионометры "Та-Ион", "Итан" фирмы ООО "НПП "Томьаналит" [2] и анализаторы фирмы "Testo AG", "Testo 205", "Testo 206", "Testo 230","Testo 325-350" [3] на растворы.
Известен газоанализатор "ГАНК-4" для контроля вредных веществ в воздухе. Содержит встроенный насос, датчик - оптронно-фотометрический, либо электрохимический, либо твердоэлектролитический.
Анализируемый воздух просасывается с помощью микронасоса через химкассету. Степень потемнения бумажной ленты фиксируется оптическим датчиком, который через устройство управления производит запоминание и хранение информации, индикации на дисплее [4]. Питание прибора от сети переменного тока напряжением 220 В с отклонением в пределах плюс 10 до минус 15% с частотой от 49 до 51 Гц; от аккумулятора напряжение 12 В; температура окружающего воздуха от 5°C до 50°C для модификации переносного или стационарного типа без термостата. При превышении установленного уровня срабатывает звуковая и световая сигнализация.
Недостаток - сложен, громоздок, не точен, не предусматривает измерение паров щелочи.
Известны также другие измерительные приборы: ионный хроматограф "Стаер А" фирмы ЗАО "ЛОИП" [5], "Tea 4000" фирмы "Advanced Word wide Technologies" [6], "MemoSenc" фирмы "РРМ Systems-Knik" [7], "Кондуктометрический детектор НПО "Химавтоматика" [8].
Известно устройство для автоматизированного анализа газообразных сред [9], содержащее многоходовой кран-переключатель, реверсивный насос, реакционную емкость, детектор, отличающееся тем, что к реакционной емкости подключен аспиратор для подачи газообразной пробы через двухходовой кран-переключатель в реакционную емкость с поглотительным раствором, который подается через один из каналов многоходового крана-переключателя с помощью реверсивного насоса, остальные каналы многоходового крана-переключателя являются каналами для подачи реагентов и раствора аналитической формы на детектор.
Устройство, в котором в качестве реакционной емкости используется стеклянная трубка, заполненная гранулами политетрафторэтилена диаметром 2-3 мм.
Устройство, в котором в качестве детектора используется электрохимическая ячейка.
Известен пост пробоотборный [10], содержащий корпусную панель, находящуюся в окружающем воздухе, на которой закреплена система отбора проб токсичных примесей воздуха, включающая пробоотборное устройство, пневматическое соединение с элементом, задающим расход воздуха, и воздушным насосом, отличающееся тем, что воздушный насос выполнен в виде эжектора, нагнетающий патрубок которого соединен с пневматической сетью сжатого воздуха, а всасывающий патрубок - с пробоотборным устройством, при этом эжектор имеет регулируемый дроссель, устанавливающий заданный максимальный расход воздуха через нагнетающий патрубок и соответственно через пробоотборное устройство, а пробоотборное устройство выполнено в виде съемного сменного поглотительного сосуда с твердым сорбентом или поглотительной жидкостью, выбираемых в зависимости от вида токсичных примесей.
Несмотря на наличие широкого спектра ионометров и газоанализаторов - в технической и патентной литературе сигнализатора паров щелочи, а тем более собственно в производственной линии обработки (травления) металла не просматривается.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить сигнализацию количества паров щелочи в атмосфере агрегатов травления производственной линии обработки металла в горячих ваннах при температуре 60-80°C раствора. Конструкция включает пробоотборник - газопровод паров из атмосферы над травильной ванной, прокачку отобранного газового потока через чистый раствор деонизированной воды, растворение паров щелочи, измерение pH в растворе комбинированным измерительным электродом реакционного раствора сосуда, электрическую связь комбинированного измерительного и температурного электродов с устройством обработки информации и отображения результатов измерения ионов, вспомогательных операций, очистку измерительного электрода, промыв его и прокачку и наполнение чистой деонизированной водой реакционной емкости, отвод газов в атмосферу.
Конструкция сигнализатора представлена на рис.1 и содержит:
1. Ванна со щелочью при температуре 70°C - 80°C
2. Пары щелочи в пространстве над ванной
3. Пробоотборник
4. Реакционный сосуд
5. Платформа-держатель электродов, шлангов
6. Электрод комбинированный измерительный
7. Раствор щелочи в реакционном сосуде в приборе
8. Температурный электрод
9. Трубопроводы, шланги
10. Тройник
11. Клапан нормально закрытый
12. Насос
13. Дополнительный сосуд (емкость) с деонизированной водой
14. Связь электрическая комбинированного измерительного и температурного электродов с устройством управления, обработки информации и отображения
15. Второй клапан нормально открытый
16. Эжектор
17. Компрессор либо система сжатого воздуха объекта
18. Трубопроводы, шланги
19. Устройство управления вычислительное и отображения
20. Устройство управления
21. Вычислительное устройство
22. Устройство отображения, звуковая и цифровая индикация
23. Корпус сигнализатора паров щелочи
Сигнализатор работает следующим образом: над раствором щелочи, например NaOH, имеющим температуру до 70-80°C, ванны 1 выделяются пары щелочи 2. В пары щелочи 2 введен газоотбор 3 и по газопроводу и шлангам 9 перекачивают пары 2 в реакционный сосуд 4, в котором периодически по циклу измерения закачен требуемый объем деонизированной воды 7. Пары щелочи 2 растворяются в чистой деонизированной воде 7 и становятся электролитом - раствором щелочи. В этом растворе находятся измерительный комбинированный электрод 6 и температурный электрод 8. Электрод 6, реагирующий на содержание pH ионов Na, K, Ca, Mg, температуру раствора, изменяя электрический потенциал в цепи 14. Электроды 6, 8, шланги 9, подводящий пары 2 и отводящий размещены на платформе-держателе 5, укрепленном в корпусе 23 сигнализатора. Через шланг 9 с помощью компрессора 17, клапана нормально открытого 15, эжектора 16 по трубопроводам - шлангам 18 происходит просасывание паров и выброс остатков атмосферы над ванной травления.
Насос 12 из дополнительной емкости 13, в которой размещена деонизированная вода, последняя через тройник 10 и шланги 18 закачивает определенный объем деонизированной воды в промытый реакционный сосуд 4 при нормально закрытом клапане 11. Программное устройство 20 обеспечивает следующие стадии управления: откачивается раствор деонизированной воды с растворенными газами и сливается, производится последовательная двойная промывка реакционного сосуда 4 и селективного электрода 6 и слив; производится заполнение объема реакционного сосуда деонизированной водой; пропускаются пары щелочи через объем деонизированной воды и отсос выделившихся газов; фиксируется измерение концентрации pH-раствора реакционного сосуда; обрабатывается результат измерения и сравнивается с заданными уровневыми параметрами концентрации щелочи Na, K, Ca, Mg в атмосфере ванны. Насыщенная парами щелочи 2 деонизированная вода становится электролитом и находящиеся в ней измерительный электрод 6 и термоэлектрод 8 по связи 14 изменяют электрические напряжения, которые поступают в блок управления 20 спецустройства 20-21-22, где сигналы преобразуются в уровень концентрации ионов натрия либо калия, либо кальция, либо магния, затем поступают на устройства отображения звуковой 21 сигнализации, индикации цифровой 22.
По окончанию стадии измерения и обработки информации 20-22 поступает сигнал, по которому прекращается прокачка паров через реакционный сосуд 7, а клапан 11 открывается и через него электролит из 7 сливается.
Затем включен насос 12 и закрыт клапан 11 и из емкости 13 в сосуд 4 снова закачивает деонизированная чистая вода, которая промывает сосуд 4, электроды 6 и затем через открытый клапан 11 сливает воду, промывая систему 12-10-4-11. Эта операция повторяется дважды для тщательной обработки системы. После чего цикл полностью повторяется.
В качестве компрессора используется компрессор "Матимэкс" либо система сжатого воздуха объекта; в качестве эжектора использован эжектор "Camozzi VED09" либо эжектор ОАО "Союзцветметавтоматика"; в качестве клапана использован клапан фирмы "Burkert" либо "Tromafluf Nodvol МРС"; в качестве насоса использован насос фирмы "Watson - Marlow" либо "Tromafluf Nodvol AS3311, ST13488"; в качестве реакционного сосуда и дополнительной емкости использованы сосуды из полиэтилена, силилкона либо стекла, в качестве устройства управления, обработки и отображения использовано специализированное устройство ОАО "Союзцветметавтоматика" либо другое удовлетворяющее устройство от "Экотест-2000" фирмы "Эконикс"; в качестве измерительного электрода на щелочь использован электрод комбинированный ЭСК-10603, либо электрод фирмы "Testo".
Предложенное устройство имеет изобретательный уровень, так как разработан новый сигнализатор паров щелочи, который имеет отбор паров из надводного пространства с горячей щелочью и доставку паров в реакционный сосуд; организован цикл измерения ионного потенциала, включая подготовку, заполнение реакционного сосуда, промыв системы; разработано специализированное устройство управления, обработки и отображения результатов измерения, выполнены связи.
Предложенное устройство ново, подобных по известному техническому уровню нет.
Предложенное устройство широко применимо для контроля и сигнализации состояния атмосферы над ваннами травления в производственных процессах.
Литература
1. Каталог фирмы "ЭКОНИКС", 2010 г., "Экотест-2000".
2. Каталог фирмы OOO НПП "Томьаналит", "ТА-Ион", "Итан", 2010 г.
3. Каталог фирмы "TestoAG, Testo-240", 2011 г.
4. Каталог фирмы "TestoAG, Газоанализатор "ГАНК-4", 2009 г.
5. Каталог фирмы ЗАО "ЛОИП", 2008 г. Ионный хроматограф "Стайер А".
6. Каталог фирмы "Advanced Word wide Technologies", "Tea 4000", 2011 г.
7. Каталог фирмы "РРМ System-Knick" MemoSenc, MemoLink, MemoRail, 2011 г.
8. Каталог фирмы НПО "Химавтоматика" "Кондуктометрический детектор", 2011 г.
9. Патент РФ на полезную модель №59248 G01 №1/00 БИ №34, 10.12.06.
10. Патент РФ на полезную модель №34739 G01 №1/02 БИ, 10.12.03.