CS237046B1

CS237046B1 - Fotosedimentometer

Info

Publication number: CS237046B1
Application number: CS841061A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ersepke
Original assignee: Zdenek Ersepke
Priority date: 1984-01-15
Filing date: 1984-01-15
Publication date: 1985-06-13
Also published as: CS106184A1

Abstract

Řešení se týká fotosedimentometru, který sestává ze stabilizovaného zdroje (2) elektrického proudu, který je vodivě připojen k válcovému světelnému zdroji (1) umístěnému do ohniskové přímky válcové sedimentační kyvety (3) a ze sběrného světlovodu (6j umístěného svou podélnou osou rovnoběžně s protilehlou ohniskovou přímkou válcové sedimentační kyvety (3), přičemž k výstupným propustným čelům sběrného světlovodu (6J je připojeno fotoelektrické čidlo (10), jehož elektrické vývody jsou vodivě spojeny se svorkami elektrického měřicího přístroje (12). Mezi propustná čela sběrného světlovodu (6) a fotoelektrické čidlo (10 ) je vložen spektrálně selektivní optický filtr (15). Světlovod (6) tvoří bud skleněná tyč (7), jejíž válcová plocha je opatřena reflexní vrstvou (8), v níž je vytvořen štěrbinový výřez (9) rovnoběžný s podélnou osou skleněné tyče (7), nebo ohebné světelné vodiče (14), jejichž vstupní konce jsou orientovány na ohniskové přímce válcové sedimentační kyvety (3) a výstupní konce světelných vodičů (14) jsou uspořádány do svazku (13).The solution relates to a photosedimentometer, which consists of a stabilized source (2) of electric current, which is conductively connected to a cylindrical light source (1) located in the focal line of a cylindrical sedimentation cuvette (3) and a collecting light guide (6j located with its longitudinal axis parallel to the opposite focal line of the cylindrical sedimentation cuvette (3), while a photoelectric sensor (10) is connected to the output transmissive faces of the collecting light guide (6J), the electrical terminals of which are conductively connected to the terminals of an electrical measuring device (12). A spectrally selective optical filter (15) is inserted between the transmissive faces of the collecting light guide (6) and the photoelectric sensor (10). The light guide (6) is formed either by a glass rod (7), the cylindrical surface of which is provided with a reflective layer (8), in which a slot cutout (9) parallel to the longitudinal axis of the glass rod (7) is formed, or flexible light guides (14), the input ends of which are oriented on the focal lines of the cylindrical sedimentation cuvette (3) and the output ends of the light guides (14) are arranged in a bundle (13).

Description

Vynález se týká fotosedimentometru, přístroje určeného k provádění sedimentační analýzy.The present invention relates to a photosedimentometer, an apparatus for performing sedimentation analysis.

V různých průmyslových oborech, v chemickém, hornickém a hutnickém průmyslu, při těžbě rud i ve vodním úpravárenství je často používána sedimentační analýza, jíž se sleduje, měří a vyhodnocují sedimentační vlastnosti nepatrných částic pevných látek rozptýlených v kapalině. Metodu je možno provádět ručně tím, že se v pravidelných časových intervalech pipetují části zkoumané kapalinné suspenze nabo strojně pomocí sedimentačních vah. Nejrychlejší metodou je zjišťování sedimentačních vlastností fotosedimentometrem na principu prosvěcování ploché kyvety s vzorkem a měřením proměnné intenzity absorpce světla. Manuální sedimetační analýza je velmi pracná a nepřesná a fotosedimenty jsou velmi nákladné přístroje.In various industries, chemical, mining and metallurgical industries, ore mining and water treatment, sedimentation analysis is often used to monitor, measure and evaluate the sedimentation properties of minute particles of solids dispersed in a liquid. The method can be performed manually by pipetting portions of the test liquid suspension or machine by means of sedimentation scales at regular time intervals. The fastest method is to determine the sedimentation properties of the photosedimentometer on the principle of transillumination of a flat cuvette with a sample and measurement of variable intensity of light absorption. Manual sedimation analysis is very laborious and inaccurate and photosediments are very expensive instruments.

Uvedené nedostatky řeší fotosedimentometr podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze stabilizovaného zdroje elektrického proudu, který je vodivě připojen k válcovému světelnému zdroji umístěnému v ohniskové přímce válcové sedimentační kyvety, a dále sestává ze sběrného světlovodu umístěného svou podélnou osou rovnoběžně s protilehlou ohniskovou přímkou válcové sedimentační nádoby, přičemž k výstupným propustným čelům sběrného světlovodu je připojeno fotoelektrické čidlo, jehož elektrické vývody vodivě jsou spojeny se svorkami elektrického měřicího přístroje. Mezi propustná čela sběrného světlovodu je v některých případech možno vřadit vhodný spektrálně selektivní optický filtr. Podle vynálezu tvoří sběrný světlovod buď skleněná tyč, jejíž válcová plocha je opatřena reflexní vrstvou, v níž je vytvořen štěrbinový výřez, který je rovnoběžný s podélnou osou skleněné tyče, nebo je tento světlovod tvořen ohebnými světelnými vodiči, jejichž vstupní konce jsou orientovány na ohniskové přímce válcové sedimentační nádoby a jejich výstupní konce jsou uspořádány do svazku.The above-mentioned drawbacks are solved by a photosedimentometer according to the invention, which consists of a stabilized source of electric current, which is conductively connected to a cylindrical light source located in the focal line of a cylindrical sedimentation cuvette. the focal line of the cylindrical sedimentation vessel, wherein a photoelectric sensor is connected to the output transmissive faces of the collecting light guide, the electrical terminals of which are conductively connected to the terminals of the electrical measuring instrument. In some cases, a suitable spectrally selective optical filter may be included among the permeable faces of the collecting light guide. According to the invention, the collecting light guide consists of either a glass rod, the cylindrical surface of which is provided with a reflective layer in which a slit is formed which is parallel to the longitudinal axis of the glass rod, or the light guide is formed by flexible light conductors. the cylindrical sedimentation vessels and their outlet ends are arranged in a bundle.

Fotosedimentometr podle vynálezu je jednoduchým, levným a velmi přesným přístrojem, svými výkony plně srovnatelným s komplikovanými a nákladnými fotosedimentometry známých konstrukcí.The photoedimentometer according to the invention is a simple, inexpensive and very precise instrument, fully comparable in performance to the complicated and expensive photosedimentometers of known designs.

Příklady provedení vynálezu jsou znázorněny na připojených výkresech, na nichž obr. 1 představuje jedno konstrukční provedení fotosedimentometru a obr. 2 znázorňuje řez místem A—A v přístroji z obr. 1. Na obr. 3 je znázorněna konstrukční obměna částí fotosedimentometru se sběrným světlovodem složeným z tenkých světelných vodičů. Přístroje podle obr. 1 i podle obr. 3, jmenovitě světelný zdroj, válcová kyveta i sběrný světlovod jsou ustaveny ve společné svislé rovině.Examples of embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a construction of a photoedimentometer, and Fig. 2 shows a cross-section through A-A in the apparatus of Fig. 1. of thin light conductors. The apparatus of FIG. 1 and FIG. 3, namely the light source, the cylindrical cuvette and the collecting light guide, are set up in a common vertical plane.

Fotosedimentometr podle obr. 1 a obr. 2 sestává z válcového světelného zdroje 1, například zářivky, napájené ze stabilizovaného zdroje 2 elektrického napětí. Proti válcovému světelnému zdroji 1 je ustavena válcová sedimentační kyveta 3 s transparentními stěnami 4, například skleněný válec, nebo skleněná láhev obsahující suspenzi sedimentačního vzorku 5. Válcová sedimentační kyveta 3 zastává funkci válcové čočky, v jejíž jedné ohniskové přímce je umístěn válcový světelný zdroji 1. Do protilehlé ohniskové přímky válcové sedimentační kyvety 3 je ustaven sběrný světlovod 6. Tímto sběrným světlovodem 6 je na obr. 1 skleněná tyč 7, jejíž válcová plocha je opatřena reflexní vrstvou 8, například postříbřením nebo vakuovým žárovým hliníkováním. V reflexní vrstvě 8 je vytvořen výřez 9 propouštějící světlo procházející válcovou sedimentační kyvetou 3 do skleněné tyče 7 (obr. 2], přičemž sběrný světlovod 6 je fokusován do ohniskové přímky světelných paprsků vycházejících z válcové sedimentační kyvety 3. Štěrbinový výřez 9 je vstupem pro světelný tok; veškeré paprsky dopadající k ose skleněné tyče 7 jsou odraženy zpět, ale takových paprsků, je relativně velmi málo. Paprsky, které na skleněnou tyč 7 nedopadají kolmo ani přesně vodorovně, projdou dovnitř a probíhají skleněnou tyčí 7 četnými odrazy až k oběma nepostříbřeným, světlo propustným čelům, z nichž vystupují do fotoelektrických čidel 10, například fotoodporům nebo výhodněji fotodiodám, které mají relativně malou časovou konstantu, a neuplatňují se u nich paměťové jevy. Výstupní elektrický signál z fotoelektrických čidel 10 se zesílí v zesilovači 11 a jeho velikost i průběh se pozoruje nebo zaznamenává elektrickým měřicím přístrojemThe photosedimentometer of Figures 1 and 2 consists of a cylindrical light source 1, for example a fluorescent lamp, powered by a stabilized power supply 2. A cylindrical light source 1 is arranged against a cylindrical light source 3 with transparent walls 4, for example a glass cylinder or a glass bottle containing a slurry of sedimentation sample 5. The cylindrical sedimentation cuvette 3 acts as a cylindrical lens with one cylindrical light source 1. In the opposite focal line of the cylindrical sedimentation cuvette 3, a collecting light guide 6 is established. This collecting light guide 6 in FIG. 1 is a glass rod 7, the cylindrical surface of which is provided with a reflective layer 8, for example. In the reflective layer 8, a cut-out 9 transmitting light passing through the cylindrical sedimentation cuvette 3 to the glass rod 7 (FIG. 2) is formed, wherein the collecting light guide 6 is focused into the focal line of the light rays coming out of the cylindrical sedimentation cuvette 3. all the beams incident to the axis of the glass rod 7 are reflected back, but there are relatively few such beams, rays which do not fall perpendicularly or exactly horizontally to the glass rod 7 pass through and pass through the glass rod 7 numerous reflections to both unpainted, light transmissive faces from which they emerge to the photoelectric sensors 10, for example photo resistors, or more preferably photodiodes, having a relatively small time constant and do not have memory phenomena. The output electrical signal from the photoelectric sensors 10 is amplified in the amplifier 11 and its magnitude the course is also observed or recorded by an electrical measuring instrument

12. I když je celý fotosedimentometr popisován jako měřicí přístroj, může být velmi snadno doplněn nebo nahrazen elektrický měřicí přístroj 12 zapisovacím přístrojem s časovou základnou a přístroj pak pracuje jako fotosedimentograf. V alternativním provedení přístroje podle obr. 3 nahrazuje skleněnou tyč 7 sběrného světlovodu 6 svazek 13 ohebných světelných vodičů 14, jejichž vstupní konce jsou orientovány do přímky shodné s ohniskovou přímkou světelných paprsků vycházejících z válcové sedimentační kyvety 3. Spektrální selektivitu je možno v případě potřeby u obou konstrukcí fotosedimentometrů zvýšit použitím spektrálně selektivního optického filtru 15, který se vkládá mezi fotoelektrická čidla 10 a světlo propustná čela skleněné tyče 7 sběrného světlovodu 6 (obr. 1) nebo mezi fotoelektrické čidlo 10 a čelo svazku 13 světelných vodičů 14.12. Although the entire photosedimentometer is described as a measuring instrument, it can very easily be supplemented or replaced by an electrical measuring instrument 12 with a time base recording apparatus, and the instrument then operates as a photoedimentograph. In an alternative embodiment of the apparatus of Fig. 3, the glass rod 7 of the collecting light guide 6 replaces a bundle 13 of flexible light conductors 14 whose inlet ends are oriented in a straight line with the focal line of light rays emanating from the cylindrical sedimentation cuvette 3. Spectral selectivity Both photoedimentometer constructions can be increased by the use of a spectrally selective optical filter 15 which is inserted between the photoelectric sensors 10 and the light transmissive face of the glass rod 7 of the collecting light guide 6 (Fig. 1) or between the photoelectric sensor 10 and the face of the light guide 14.

Na počátku měření jsou sedimentující částice zkušebního vzorku 5 rovnoměrně rozloženy po celé výšce válcové sedimentační kyvety 3. Při sedimentaci ubývá částic v její horní části a naopak přibývá jich v části spodní. Absorbance suspenze je složitou funkcí počtu, velikosti a zbarvení částic. V dolní části absorbance roste a v dolní klesá. Protože pro koncentrované roztoky ne237 platí zákon Lambert-Baerův, integrovaná hodnota absorbance po celé délce válcové sedimentační kyvety 3 proto klesá a z křivky závislosti absorbance na čase lze vyhodnotit rychlost sedimentace a odtud granulometrické rozdělení.At the beginning of the measurement, the sedimenting particles of the test sample 5 are evenly distributed over the entire height of the cylindrical sedimentation cuvette 3. During sedimentation, the particles decrease in its upper part and vice versa in the lower part. The absorbance of the suspension is a complex function of the number, size and color of the particles. Absorbance increases at the bottom and decreases at the bottom. Since the Lambert-Baer law applies to concentrated ne237 solutions, the integrated absorbance value along the entire length of the cylindrical sedimentation cuvette 3 decreases and the sedimentation rate and hence the particle size distribution can be evaluated from the absorbance versus time curve.

Claims

SUBJECT

Photoedimentometer for carrying out sedimentation analysis, characterized in that it consists of a stabilized source (2) of electric current, which is conductively connected to a cylindrical light source (1j) placed in the focal line of the cylindrical sedimentation cuvette (3) and further, a collecting light guide (6). ) located by its longitudinal axis parallel to the opposite focal line of the cylindrical sedimentation cuvette (3), and to the output permeable faces of the collecting light guide (6) is connected a photoelectric sensor (10) whose electrical connections are conductively connected to the terminals of the electric measuring device (12).

2. Photoedimentometer according to claim 1, characterized in that between the permeable collector fronts

YNALEZU light guide (6) and photoelectric sensor (10) is inserted spectrally selective optical filter (15).

Photoedimentometer according to Claims 1 and 2, characterized in that the collecting light guide (6) comprises a glass rod (7), the cylindrical surface of which is provided with a reflective layer (8j) in which a slit (9) parallel to the longitudinal axis of the glass rod is formed. (7).

Photoedimentometer according to Claims 1 and 2, characterized in that the collecting light guide (6) consists of flexible light conductors (14) whose inlet ends are oriented at the focal line of the cylindrical sediment cuvette (3) and the outlet ends of the light conductors (14) are arranged. into a bundle (13).