{publikowano dnia 12 maja 1962 r. Opublikowano dn L A POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 45562 Zaklady Elektrochemiczne „Zabkowice"*) Zabkowice Bedzinskie, Polska KI. 42 q, 4 ^2 4f/0*f Urzadzenie do automatycznej regulacji przeplywu roztworu w procesie elektrochemicznym, dzialajace na zasadzie pomiaru ilosci wytraconego krysztalu Patent trwa od dnia 10 grudnia 1959 r.Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do automatycznej regulacji natezenia przeplywu roztworu zasilajacego proces elektrochemiczny, w wyniku której nastepuje zmniejszenie lub wzrost stezenia skladnika krystalizujacego. Do¬ tychczas przeplyw roztworu regulowano jedy¬ nie recznie zaworami w zaleznosci od stezenia skladnika krystalizujacego, ustalanego kazdora¬ zowo w drodze pracochlonnych badan laborato¬ ryjnych pobieranych próbek cieczy.Urzadzenie bedace przedmiotem niniejszego wynalazku dziala w oparciu o pomiar ilosci wy¬ traconego skladnika z roztworu glównego, w postaci krysztalu. Urzadzenie przystosowane jest do nieprzerwanej kontroli procesu krystalizacji i reguluje w sposób ciagly natezenie przeplywu *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa Jan Mrowiec i mgr inz.Kazimierz Wludarski. cieczy. Znajduje zastosowanie do regulacji prze¬ plywu roztworów prostych lub zlozonych, z któ¬ rych jeden skladnik w. dalszym procesie tech¬ nologicznym ma byc wykrystalizowany. Za po¬ moca urzadzenia wedlug wynalazku mozna np. oznaczyc zawartosc chloranu potasowego w lu¬ gach opuszczajacych ostatni elektrolizer kaska¬ dy i w zaleznosci od jego zawartosci, spowodo¬ wac odpowiednie dla wyznaczonego wyniku analizy, zadzialanie regulatora przeplywu roz¬ tworu, wlaczajac lub wylaczajac zawory regu¬ lujace na doplywie roztworu do pierwszego w kaskadzie elektrolizera.Kazda wykonana czynnosc analizatora jest zapisana automatycznie na tasmie diagramowej rejestratora, co jest konieczne dla szybkiej i wlasciwej oceny przyczyny ewentualnych za¬ burzen w procesie elektrolizy.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ideowyschemat urzadzenia do automatycznej regulacji, polaczonego z kaskada elektrolityczna, fig. 2 — schemat urzadzenia do automatycznej regula¬ cji z ukladem elektrycznym zespolu przekazni¬ kowo-regulacyjnego.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z analizatora A polaczonego rurociagami 1 i 2 z ostatnim czlonem kaskady elektrolitycznej E, mechanizmu napedowego B, zespolu przekaz- nikowo-sterowniczego C, rejestratora D oraz z automatycznie sterowanych zaworów Z2, Z3 i Z4 umieszczonych na rurociagach 3 doprowa¬ dzajacych roztwór do kaskady elektrolitycznej.Analizator A jest wyposazony w czesci dolnej w krystalizator 4, a w czesci górnej w elektrycz¬ ne urzadzenie czujnikowo-pomiarowe. Analizo¬ wany roztwór jest pobierany poprzez elektro¬ magnetycznie sterowany zawór 5 z rurociagu 1 i 2 do czasu napelnienia zbiornika krystaliza- tora. Nadmiar roztworu jest odprowadzany do kolektora scieków rurociagiem przelewowym 6.Krystalizator 4 jest chlodzony woda za pomoca plaszcza wodnego 7, do którego wode doprowa¬ dza sie rurociagiem 8. Na przewodzie wyloto¬ wym wody chlodzacej 9 jest umieszczony ezek- tor wodnopowietrzny 10 do wysysania zracych oparów z komory 11. Od dolu krystalizator jest zamykany elektromagnetycznym zaworem oku¬ larowym %2, umozliwiajacym oczyszczenie krys- talizatora 4 po dokonanej analizie. Mycie krys- talizatora przy otwartym zaworze 12 dokonuje sie woda doprowadzana poprzez elektromagne¬ tycznie sterowane zawory 13 i 14 rurociagami 15 i 16. Rurociag 16 zakonczony jest dysza 17, z której silny strumien wodny rozbija krysztal ulozony na dnie krystalizatora 4 po kazdej ana¬ lizie.Elektryczne urzadzenie czujnikowo-pomiaro¬ we umieszczone w czesci górnej analizatora A sklada sie z tloczka pomiarowego 18 zamocowa¬ nego na dragu 19, glowicy pomiarowej 20, w któ¬ rej zawieszony jest na stykach elektrycznych 21 drag 29 tloczka pomiarowego, oraz z dwóch zespolów przelaczajacych zaopatrzonych kazdy w szyne slizgowa i równolegla do niej listwe z uszeregowanymi, odizolowanymi dzialkami, przekazujacych polozenie tloczka w krystali za¬ torze, przy czym szyna 22 i listwa 23 polaczone sa z opornikiem 37 i rejestratorem D, a szyna 24 i listwa 25 z zespolem przekaznikowo-sterow- niczym C. Styki 21 umieszczone w glowicy po¬ miarowej posiadaja polaczenie slizgowe z szyna 22 i listwa 23, a styki 26 z szyna 24 i listwa 25.Pq wprowadzeniu do krystalizatora badanego roztwory i .poddaniu krystalizacji, opuszcza sie tloczek 18 az do oparcia o krysztal znajdujacy sie na dnie. Tloczek jest wyposazony w otworki, dla latwiejszego przesuwania sie w roztworze.Przesuwaniu sie tloczka na dól pomaga takz* ciezarek 27 umieszczony na dragu 19.Opuszczanie i podnoszenie glowicy pomiaro¬ wej 20 wraz z dragiem 19 i tloczkiem 18 odby¬ wa sie za pomoca liny 28 mechanizmu napedo¬ wego B,. skladajacego sie z silnika elektryczne¬ go 29 na prad staly, bebna nawojowego 30 i krazków napinajacych 31. Beben 30 napedza¬ ny jest silnikiem elektrycznym 29, a hamowany jest luzownikiem elektromagnetycznym. 32.Uzwojenie stojana silnika 29 podlaczone jest na stale do napiecia zasilajacego, co pozwala na uzyskanie dwukierunkowej pracy silnika dla opuszczania i podnoszenia tloczka pomiarowego 18 przez zmiane biegunowosci napiecia przylo¬ zonego do twornika poprzez szczotki.Silnik elektryczny 29 sterowany jest styczni¬ kami WD i WG. Przy zalaczonym styczniku WD nastepuje opuszczanie draga 19 do chwili zwar¬ cia styków 26, nastepujacego w wyniku oparcia sie tloczka 18 o mase krysztalu w krystalizato- rze 4. Przy zalaczonym styczniku WG nastepuje podniesienie draga 19 i tloczka do polozenia górnego. Krancowe górne i dolne polozenie tloczka ogranicza wylacznik krancowy 33 kon¬ taktujacy sie ze zderzakami 34 i 35 umieszczo¬ nymi na bebnie 30.Elektromagnetycznie sterowane zawory Z2, Z3 i Z4 reguluja doplyw roztworu do elektrolitycz¬ nej kaskady E. W stanie beznapieciowym za¬ wory Z2, Zs i Z4 sa zamkniete. W czasie normal¬ nej pracy kaskady zawory Zi i Z4 sa stale otwar¬ te. Zawór Z3 jest otwarty lub zamkniety, zalez¬ nie od tego, czy w chwili dokonywania po¬ miaru roztwór opuszczajacy kaskade zawieral za duzo lub za malo skladnika krystalizujacego, w stosunku do wartosci optymalnej. Zawór Z2 w czasie normalnej pracy kaskady jest stale zamkniety, otwiera sie jedynie wówczas, gdy z jakiegokolwiek powodu zawartosc skladnika krystalizujacego w roztworze opuszczajacym kaskade przekroczy górna dopuszczalna granice stezenia ustalonego parametrami procesu tech¬ nologicznego. Zawór Z4 zamyka sie jedynie wów¬ czas, gdy stezenie skladnika krystalizujacego w roztworze opuszczajacym kaskade, zmniejszy sie ponizej dolnej dopuszczalnej granicy ustalo¬ nego stezenia.Zaworem Zx doplywa pewna stala ilosc roz¬ tworu zasilajacego. Reczne nastawianie tego za¬ woru ma na celu dostosowanie pracujacego juz — 2urzadzenia do zmienionych warunków pracy kas¬ kady, np. przy zmianie ilosci czynnych elektro- lizerów w kaskadzie.Zawory Z2, Z3 i Z4 sterowane sa zespolem prze- kaznikowo-sterowniczym Ru R2, R3 i R4. Z chwi¬ la zrównowazenia sie nacisku tloczka 18 z sila oporu krysztalu podczas wykonywania analizy, ulegaja zwarciu styki 26 w glowicy 20. Na skutek tego nastepuje zwarcie jednego ze styków listwy slizgowej 25 z szyna slizgowa 24. W za¬ leznosci od ilosci wytraconego krysztalu, jeden z przekazników Ru R2, R3 lub R4 otrzymuje na¬ piecie powodujac zadzialanie zaworów regula¬ cyjnych Z2, Z3 lub Z4. Równoczesnie za posred¬ nictwem styków Ri-1, R2-l, R3-I lub R4-l od¬ nosnych przekazników, nastepuje wylaczenie stycznika WD i zahamowanie bebna 30 luzow- nikiem 32. Styki R^3 przekaznika Rx i styki R3-3 przekaznika Rs, konieczne sa do prawidlo¬ wej pracy urzadzenia po przerwie w zasilaniu napieciem sterowniczym U. Styki S w obwodzie zasilania zespolu przekazników Ru R2 R* i Ra a znajdujace sie w wylaczniku WD, maja na celu blokowanie systemu regulacyjnego podczas my¬ cia krystalizatora 4.Rejestrator D sklada sie z samopiszacego wol¬ tomierza 36 oraz zespolu oporników 37 i 38.Woltomierz 36 mierzy spadek napiecia powsta¬ jacy wskutek przeplywu pradu przez czesc opor¬ ników 37, okreslona polozeniem glowicy 20. Na¬ piecie na woltomierzu 36 jest zalezne od po¬ lozenia glowicy 20, wyznaczanego iloscia wy¬ krystalizowanego krysztalu w krystalizatorze 4.Napiecie z oporników podawane jest do wolto¬ mierza z odpowiedniej dzialki listwy slizgowej 23, przez styki 21 na szyne slizgowa 22. Wynik analizy na tasmie diagramowej rejestratora wy¬ znacza jej czesc niezakreslona. Opornik regula¬ cyjny 38 sluzy do regulacji maksymalnego wy¬ chylenia woltomierza 36 przy najnizszym poloze¬ niu glowicy 4. Styki S w obwodzie zasilania woltomierza, znajdujace sie w wylaczniku WD wylaczaja woltomierz w chwili oparcia sie tlocz¬ ka o krysztal.Praca poszczególnych zespolów i mechaniz¬ mów urzadzenia kieruje sterownik programo¬ wy SP, który nie jest szczególowo uwidoczniony w rysunku i nie omówiony w opisie z uwagi na jego typowosc i znana konstrukcje. Zastosowano mianowicie sterownik programowy z napedem synchronicznym, wyposazonym w walec ze sty¬ kami o odpowiedniej dlugosci.Urzadzenie wedlug wynalazku dziala wedlug ustalonego programu, w sposób opisany ponizej.Przez chwilowe otwarcie zaworu 5 krystali- zator 4 napelnia sie roztworem. Po uplywie czasu potrzebnego do wytracenia i opadniecia krysztalów na dno krystalizatora, sterownik programowy zawiera styki St-D powodujac uru¬ chomienie silnika 29 i opuszczenie tloczka po¬ miarowego 18. Z chwila oparcia sie tloczka o krysztal, nastepuje zatrzymanie mechanizmu B oraz odpowiednie ustawienie zaworów regula¬ cyjnych Z2, Zs lub Z4 oraz wykreslenie wyniku analizy na tasmie diagramowej rejestratora D.Po zadzialaniu zaworów regulacyjnych, sterow¬ nik programowy SP otwiera zawory 13 i 14 oraz zawór okularowy 12, po czym odbywa sie usuniecie krysztalu i wymycie krystalizatora.Nastepnie sterownik programowy SP zamyka zawory 13, 14 i 12 oraz zwiera styki St-G po¬ wodujac powrót tloczka pomiarowego w jego górne polozenie. Od tej chwili rozpoczyna sie nastepny cykl pracy urzadzenia. Plan pracy sterownika programowego przedstawiony jest przykladowo w nizej podanej tablicy: x — oznacza stan otwarcia zaworu, wzglednie zwarcie styków, oznacza stan zamkniecia zaworu, wzgled¬ nie rozwarcie styków.Kolejnosc operacji | 1 2 1 3 1 4 1 5 6 Nr urzadzenia sterujacego wg rysunku 5 X — — — 13 — X — 14 — X — 12 — X X ST-D X — — ST-G — — X X Czynnosc Pobieranie próbki Wykrystalizowanie Pomiar i rejestracja Opróznienie i mycie Przygotowanie do nastepnego cyklu pracy Czas 20" 15' V 2' 30" — 3 — PL