na dnia 12 maja 1962 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 45563 Zaklady Elektrochemiczne „Zabkowice" *) Zabkowice Bedzinskie, Polska ^ i i -W Urzadzenie do automatycznej regulacji przeplywu roztworu w procesie elektrochemicznym Patent trwa od dnia 10 grudnia 1959 r.Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do au¬ tomatycznej regulacji natezenia przeplywu roz¬ tworu zasilajacego proces elektrochemiczny, w wyniku której nastepuje zmniejszenie lub wzrost stezenia skladnika krystalizujacego. Dotychczas natezenie przeplywu regulowano jedynie recz¬ nie zaworami, w zaleznosci od ilosciowego przy¬ rostu w elektrolicie skladnika krystalizujacego, ustalanego kazdorazowo w drodze pracochlon¬ nych badan laboratoryjnych pobieranych próbek cieczy.Urzadzenie bedace przedmiotem niniejszego wynalazku kontroluje nieprzerwanie proces krystalizacji i reguluje w sposób ciagly nateze¬ nie przeplywu cieczy. Znajduje ono zastosowa¬ nie do regulacji przeplywu roztworów prostych lub zlozonych, z których jeden skladnik w dal- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa Jan Mrowiec i mgr inz. Kazimierz Wludarski. szym procesie technologicznym ma byc wy¬ krystalizowany. Urzadzenie dziala na zasadzie pomiaru róznicy stezen roztworu pierwotnego w stosunku do roztworu gotowego, na przy¬ klad roztworu zasilajacego kaskade elektrolitycz¬ na w stosunku do roztworu ja opuszczajacego.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ideowy schemat urzadzenia do automatycznej regulacji, wbudowanego do urzadzenia elektrolitycznego, fig. 2 — schemat urzadzenia, fig. 3 — uklad elektryczny zespolu przekaznikowo-regulacyjne- go, fig. 4 — szczegól B z fig. 1 przedstawiajacy w powiekszeniu uklad ideowy dzwigien pomia¬ rowych, a fig. 5 — konstrukcje dzwigien w wi¬ doku z boku i z góry.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z analizatora A dolaczonego rurociagami 1 i 2 do glównego rurociagu 3, przez który prze¬ plywa z kaskady elektrolitycznej E roztwór so¬ lanki wzbogacony w skladzie krystalizujacy,z ukladu dzwigien pomiarowych B wspólpracuja¬ cego bezposrednio z analizatorem i sterownikiem programowym SP, oraz z zespolu przekaznikowo- -regulacyjnego C podlaczonego z jednej strony do czujnika 4 umocowanego do ukladu dzwigien pomiarowych B, a z drugiej do zaworów regu¬ lacyjnych Z,, Z3 i Z4 zabudowanych na rurocia¬ gach 5 doprowadzajacych roztwór solanki do kaskady elektrolitycznej E.Analizator A wyposazony jest w krystalizator 6 oraz w dwa cylindry pomiarowe 7 i 8 wspól¬ pracujace z ukladem dzwigien B. Analizowany roztwór pobierany jest poprzez elektromagne¬ tycznie sterowane zawory 9 i 10 z rurociagu 3.Zaworem 9 pobiera sie roztwór do krystaliza- tora 6, a zaworem 10 i rurociagiem 2 do cylin¬ dra pomiarowego 8. Nadmiar roztworu odprowa¬ dzany jest rurociagami 11 i 12 do kolektora scieków 13. Krystalizator 6 chlodzony jest plasz¬ czem wodnym 14, do którego wode doprowadza rurociag 15. Na przewodzie wylotowym wody chlodzacej 16, zabudowany jest ezektor wodno- -powietrzny 17, przeznaczony do wysysania zra¬ cych oparów przewodem 18 z komory 19. Od dolu krystalizator jest zamykany elektromagne¬ tycznym zaworem 20, umozliwiajacym wymycie krystalizatora 6 po dokonaniu analizy. Mycie krystalizatora 6 przy otwartym zaworze 20 do¬ konuje woda doprowadzana poprzez elektro¬ magnetyczny zawór 21, przewodem rurowym 22 zakonczonym rozpylaczem wielodyszowym 23.Cylindry pomiarowe 7 i 8 wbudowane sa w plaszcz wodny 24 ogrzewany grzejnikiem 25.Stala temperature wody utrzymuje termostat 26. Plaszcz wodny 24 ma na celu utrzymanie jednakowej temperatury roztworu w cylindrze 8 oraz podgrzewa roztwór pokrystalizacyjny, do¬ prowadzany z krystalizatora do cylindra pomia¬ rowego 7 rurociagiem 27 poprzez elektromagne¬ tyczny zawór 28. Utrzymanie jednakowej tem¬ peratury w cylindrach 7 i 8 jest konieczne dla zapobiegniecia wytracaniu sie krysztalów w cy¬ lindrze pomiarowym 8 i unikniecia bledu w po¬ miarze, mogacego powstac przez wytworzenie (przy róznych temperaturach) róznej gestosci analizowanych roztworów. Do plaszcza wodnego wprowadzona jest rurka 30 zakonczona konden- satorkiem oporowym 29, regulujacym cisnienie w ukladzie grzewczym. Opróznienie cylindrów pomiarowych odbywa sie za posrednictwem elek¬ trycznie sterowanych zaworów 31 i 32.W cylindrach pomiarowych 7 i 8 sa zanurzo¬ ne areometry 33 i 34 zawieszone na ramionach dzwigien pomiarowych. Areometry ustalaja po¬ lozenie wzgledem siebie dzwigien pomiarowych 35 i 36. Dzwignia 35 zawieszona jest na dzwigni 36 w przegubie 37. Ciezarek 38 osadzony na nagwintowanym ramieniu 3Q stanowi przeciw¬ wage i zapobiega naciskaniu dzwigni na areo- metr w cylindrze pomiarowym 8. Dzwignia 36 zawieszona jest na stalej osi obrotu 40 i wypo¬ sazona jest,w ramie 41 przeciwwagi z ciezar¬ kiem 42. Przeciwwaga ta zapobiega naciskaniu dzwigni 36 na areometr w cylindrze pomiaro¬ wym 7 i równoczesnie równowazy nacisk dzwig¬ ni 35 na dzwignie 36. Na krótszym ramieniu dzwigni 35 zawieszone sa trzy styki elektryczne 43 czujnika 4, których rózna dlugosc ustalana jest przy regulacji urzadzenia za pomoca pokre¬ tel srubowych nie uwidocznionych na rysunku.Poszczególne styki elektryczne 43 kontaktuja sie oddzielnie w zaleznosci od ruchu dzwigien 35 i 36 z rtecia 44 umieszczona w zbiorniczkach 45, która polaczona jest przewodami elektrycznymi 46 z zespolem przekaznikowo-regulacyjnym 6 uruchamiajacym poszczególne zawory elektro¬ magnetyczne Z2, Zj lub z4.Areometry 33 i 34 sa tak obliczone, aby przy najwiekszych przewidywanych natezeniach roz¬ tworu dzwignie znajdowaly sie w polozeniu po¬ ziomym. Areometr 33 odmierza w cylindrze 8 calkowity ciezar wlasciwy roztworu opuszcza¬ jacego kaskade elektrolityczna, a areometr 34 w cylindrze 7 ciezar wlasciwy tego samego roz¬ tworu po wytraceniu w krystalizatorze 6 sklad¬ nika krystalizujacego. Polozenie styków 43 czuj¬ nika 4 uzaleznione jest tylko od zawartosci skladnika krystalizujacego w roztworze opusz¬ czajacym kaskade elektrolityczna E.Przewody elektryczne 46 wyprowadzone od czujnika 4 polaczone sa w zespole przekazni- kowo-regulacyjnym C z przekaznikami Ru R2 i Rs. Styki ruchome tych przekazników bloko¬ wane sa zamkiem 47 otwieranym przez cewke 48. W stanie beznapiedowym cewki 48, styki ru¬ chome przekazników Ki, Rj i Rs sa zablokowane i nie moga zmieniac swego polozenia. Zaleznie od zawartosci w roztworze skladnika krystalizu¬ jacego (gestosci), kolejno zwiera sie z rtecia najdluzszy, sredni i najkrótszy ze styków 43 czujnika 4, powodujac odpowiednie zadzialanie przekazników Ri, Ra i Ra. Przekazniki zamy¬ kajac obwód elektromagnesów napedowych za¬ worów, otwieraja poszczególne zawory 2*—Zi na przewodach doprowadzajacych solanke do kaskady elektrolitycznej. W czasie normalnej pracy kaskady, zawory Zi i Zj sa stale otwarte (najdluzszy styk 43 styka sie z rtecia). Zawór Z3 jest otwarty lub zamkniety, w zaleznosci od tego, czy w chwili pomiaru roztwór opuszczaja-cy kaskade zawieral za duzo lub za malo sklad¬ nika krystalizujacego w stosunku do wartosci optymalnej. Zawór Z2 w normalnej pracy kas¬ kady jest stale zamkniety, otwiera sie jedy¬ nie wówczas, gdy z jakiegokolwiek przewodu zawartosc skladnika krystalizujacego w roz¬ tworze przekroczy górna granice stezenia ustalonego parametrami procesu technologicz¬ nego. Zawór Z4 zamyka sie jedynie wów¬ czas, gdy stezenie skladnika krystalizujacego zmniejszy sie w roztworze opuszczajacym kas¬ kade ponizej dolnej granicy stezenia ustalonego w procesie technologicznym. Zaworem Zx do¬ plywa do kaskady pewna stala ilosc roztworu.Reczna regulacja tego zaworu umozliwia dosto¬ sowanie juz pracujacego urzadzenia do zmienio¬ nych warunków pracy kaskady (np. gdy zosta¬ nie zmieniona ilosc czynnych elektrolizerów w kaskadzie).Praca poszczególnych zespolów, mechanizmów i zaworów elektrycznych urzadzenia, kieruje znany sterownik programowy SP nie uwidocz¬ niony szczególowo na rysunku, poniewaz moze posiadac rózna postac budowy. Moze byc za¬ stosowany np. sterownik programowy z nape¬ dem synchronicznym, wyposazonym w walec z odpowiednio rozmieszczonymi stykami elek¬ trycznymi.Urzadzenie wedlug wynalazku dziala wedlug ustalonego programu, w sposób opisany ponizej.Przez chwilowe otwarcie zaworów 9 i 10 napelnia sie roztworem krystalizator 6 i cylin¬ der pomiarowy 8. Po uplywie czasu potrzebnego do wytracenia i opadniecia krysztalków na dno krystalizatora 6, sterownik programowy SP otwiera elektromagnetyczny zawór 28 napelnia¬ jac lugami pokrystalizacyjnymi cylinder pomia¬ rowy 7. Po napelnieniu tego cylindra i czasie potrzebnym do wyrównania temperatur w obu cylindrach pomiarowych, sterownik wlacza na¬ piecie na cewke 48 powodujac odblokowanie styków ruchomych przekazników. Rlt R2 i R3, co powoduje zadzialanie zaworów regulacyjnych Z2, Z3 albo Z4 stosownie do wyników analizy.Po dokonaniu tej czynnosci sterownik progra¬ mowy wylacza napiecie z cewki 48 powodujac zablokowanie styków przekazników Ru R2 i R3 unieruchamiajac je w takim polozeniu, w jakim zostaly ustalone czujnikiem 4. Dzieki temu za¬ wory regulacyjne Z2, Z3 i Z4 pozostaja w nie¬ zmienionym polozeniu az do nastepnego cyklu pracy urzadzenia.W dalszym ciagu cyklu pracy urzadzenia, ste¬ rownik otwiera zawory 20, 21, 32 i 31 powodujac opróznienie cylindrów pomiarowych 7 i 8 oraz wymycie krystalizatora 6. Po zamknieciu za¬ worów 20, 21, 32 i 31 urzadzenie jest przygoto¬ wane do nastepnego cyklu pracy. Plan cyklu pracy sterownika programowego przedstawiony jest przykladowo w nizej podanej tablicy: x — oznacza stan otwarcia zaworu, wzglednie istnienie napiecia na zaciskach cewki 48, (kreska) oznacza stan zamkniecia zaworu, wzglednie beznapieciowy stan cewki 48.Kolejnosc operacji 1 2 3 4 5 6 Nr urzadzenia sterujacego wg rysunku 9 X — — — 10 X — — - — 28 X — — 48 — X — 20 — — X 21 — — X 32 — — X 31 — — X Czynnosc pobieranie próbki wykrystalizowanie dozowanie lugu podgrzewanie pomiar i ustawienie zaworów opróznianie i zmywanie Czas 30" 15' 15" 13' 15" 30" PL