PL59984B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.V.1970 59984 KI. 42 1, 3/55 MKP G 01 n UKD Wspóltwórcy wynalazku: inz. Andrzej Broda, inz. Maria Chodkowska- -Broda, mgr inz. Ewa Mackiewicz, mgr inz.Stanislaw Mecych Wlasciciel patentu: Centralne Laboratorium Przemyslu Bawelnianego, Lódz (Polska) Sposób ilosciowego oznaczania substancji o róznych stalych dielektrycznych w mieszaninach Przedmiotem wynalazku jest sposób ilosciowego oznaczania substancji o róznych stalych diele¬ ktrycznych w mieszaninach za pomoca ukladów elektrycznych, sluzacy do okreslenia zawartosci wody, alkoholi, kwasów itp. w dielektrykach sta¬ lych i plynnych. Wynalazek stosuje sie równiez do pomiaru zdolnosci ochronnej i stopnia zuzycia przeciwkorozyjnych powlok ochronnych nalozonych na przewodzace prad elektryczny podloze. Sposób stanowiacy przedmiot wynalazku moze byc rów¬ niez wykorzystany do kontroli procesu suszenia oraz nawilgacania, rektyfikacji, ekstrakcji itp., szczególnie do pomiaru wilgotnosci wyrobów wló¬ kienniczych.Do ilosciowego oznaczania substancji w miesza¬ ninie, szczególnie do oznaczania zawartosci wody w materialach, wykorzystuje sie zaleznosci miedzy wielkosciami nieelektrycznymi a wielkosciami ele¬ ktrycznymi, takimi jak opornosc elektryczna mie¬ szaniny, pojemnosc kondensatora wypelnionego mieszanina, tlumienie i przesuniecie fazowe mikro¬ fal przenikajacych przez mieszanine itp. Dla okre¬ slenia zawartosci wody w wyrobach wlókienni¬ czych stosuje sie najczesciej pomiar opornosci skrosnej to jest opornosci elektrycznej miedzy ele¬ ktrodami umieszczonymi po obu stronach wyrobu przy przylozeniu stalego napiecia pomiarowego.Istnieje zaleznosc miedzy opornoscia elektryczna wyrobu a jego wilgotnoscia. Zaleznosc ta jest rózna dla róznych surowców wlókienniczych, w zwiazku 10 15 20 25 z czym miernik wyposazony jest w odrebne skale dla poszczególnych surowców. Opornosc elektrycz¬ na wyrobu zalezy równiez od masy powierzchnio¬ wej (masa 1 m2), zawartosci srodków wypelniaja¬ cych, sily docisku elektrod, predkosci ruchu wyro¬ bu. Zaleznosc opornosci od wymienionych czynni¬ ków powoduje blad pomiaru wilgotnosci okolo ± 3°/o.Celem wynalazku jest sposób ilosciowego ozna¬ czania substancji w mieszaninach, w kitórych beda wyeliminowane bledy zwiazane z zaleznoscia wy¬ ników od predkosci ruchu danego wyrobu, nierów- nomiernosci jego grubosci lub opakowania. Aby osia¬ gnac ten cel wytyczono sobie zadanie analizy zalez¬ nosci podstawowych wielkosci elektrycznych od skladu ilosciowego danej mieszaniny dla ilosciowe¬ go okreslenia tej zaleznosci.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie spo¬ sobu ilosciowego oznaczania substancji wedlug wy¬ nalazku, w którym za pomoca znanych ukladów elektrycznych mierzy sie kat przesuniecia fazy pra¬ du przeplywajacego przez badana mieszanine w stosunku do fazy napiecia doprowadzanego do ba¬ danej mieszaniny i porównuje z wartosciami katów przesuniecia fazy pradu przeplywajacego przez wzorcowe mieszaniny w stosunku do fazy napiecia doprowadzonego do wzorcowych mieszanin. War¬ tosci mierzonych wielkosci mieszanin wzorcowych zestawia sie w tabele porównawcze.Zaleta sposobu ilosciowego oznaczania substan- 599843 cji w mieszaninach, wedlug wynalazku, Jest'wyeli¬ minowanie wplywu predkosci ruchu badanej mie¬ szaniny, jej grubosci, oraz wymiarów i sily docisku elektrod, na wynik pomiaru.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy- 5 kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ukladu do pomiaru kata prze¬ suniecia fazy pradu w stosunku do fazy napiecia, fig. 2 — uklad do pomiaru róznicy katów przesu¬ niecia fazy napiec, fig. 3 — graficzny obraz zalez- 10 nosci .miedzy kaitem przesuniecia fazy pradu wzgle¬ dem fazy napiecia a wilgotnoscia tkaniny bawel¬ nianej, a fig. 4 — graficzny obraz zaleznosci mie¬ dzy katem przesuniecia faz napiec a zawartoscia acetonu w mieszaninie acetonu z benzenem. 15 Wynalazek polega na stwierdzeniu i ustaleniu zaleznosci pomiedzy katem przesuniecia fazy pradu wzgledem fazy napiecia, lub róznicami katów prze* suniecia faz napiec lub pradów przy przeplywie pra¬ du przez materialy o malej przewodnosci, a skladem 20 ilosciowym mieszaniny substancji rózniacych sie wartosciami stalych dielektrycznych ofaz na wy¬ korzystaniu tej zaleznosci do ilosciowego oznacza¬ nia substancji w mieszaninie.Sposób ilosciowego oznaczania substancji wedlug 29 wynalazku polega na tym, ze mierzy sie kat prze¬ suniecia fazy pradu przeplywajacego przez badana mieszanine w stosunku do fazy napiecia, doprowa¬ dzonego do badanej mieszaniny lub mierzy sie róznice katów przesuniecia fazy napiecia lub pradu 30 na dzielniku napiecia utworzonym przez badana mieszanine i porównuje z wartosciami katów prze¬ suniecia fazy pradu przeplywajacego Jrzez wzorco¬ we mieszaniny w stosunku do fazy napiecia do¬ prowadzonego do wzorcowych mieszanin lub z 35 wartosciami róznicy katów przesuniecia fazy na¬ piecia lub pradu na dzielniku napiecia utworzo¬ nymi przez wzorcowe mieszaniny.Wartosci mierzonych wielkosci dla mieszanin wzorcowych zestawia sie w tabele porównawcze. 40 Tak samo dla oznaczenia stopnia zuzycia badanej powloki przeciwkorozyjnej lub jej zdolnosci och¬ ronnej wedlug wynalazku mierzy sie kat przesu¬ niecia fazy pradu przeplywajacego przez badana powloke przeciwkorozyjna W stosunku do fazy na- 45 piecia doprowadzonego do badanej powloki prze¬ ciwkorozyjnej lub mierzy sie róznice katów prze¬ suniecia fazy napiecia lub pradu na dzielniku na¬ piecia utworzonym przez badana powloke przeciw¬ korozyjna i porównuje z wartosciami tych samych, 50 wielkosci otrzymanymi przy przeplywie pradu przez wzorcowe powloki przeciwkorozyjne, ozna¬ czajac tym samym zawartosc agresywnych sklad¬ ników srodowiska w powloce ochronnej, która to zawartosc jest traktowana jako czynnik okresla- 55 jacy stopien zuzycia powloki. Wartosci mierzonych Wielkosci dla powlok przeciwkorozyjnych wzorco¬ wych zestawia sie w tabele porównawcze.Uklad do pomiaru kata w stosunku do fazy napiecia zestawia sie z czujni- 60 ka pomiarowtego 1, o dwóch elektrodach 2 i 3, opo¬ rnika 4, generatora pradu sinusoidalnie zmiennego 5, wzmacniaczy 6 i 7, oraz miernika 8 przesuniecia fazy. Napiecie z generatora 5 przyklada sie do ga¬ lezi utworzonej przez czujnik 1 oraz opornik 4. 65 4 ".''.'Z* Spadek naciecia ha oporniku 4 jest w fazie z pra¬ dem plynacym przez czujnik 1. Napiecie z genera¬ tora 5 doprowadza sie do wejscia Wzmacniacza 6, natomiast spadek napiecia na oporniku 4 doprowa¬ dza sie do wejscia wzmacniacza 7. Wyjscia'wzma¬ cniaczy 6 17 laczy sie z miernikiem 8 kata przesu¬ niecia fazy.Uklad do pomiaru róznicy kata a przesuniecia fazowego miedzy przebiegami napiec Itaib pradów zestawia sie z czujnika pomiarowego 9 o trzech elektrodach 10, 11 i 12, generatora pradu sinuso¬ idalnie zmiennego 5, wzmacniaczy 6 i 7 oraz mier¬ nika 8 przesuniecia fazy. Napiecie z generatora 5 doprowadza sie do elektrod 10 i 12. Warstwy mie¬ szaniny (cieczy) miedzy elektrodami tfWbrza dziel¬ nik napiec. Napiecie miedzy elektrodami ID i 12 do¬ prowadza sie do wejscia wzmacniacza 8* a napie¬ cie miedzy elektrodami 11 i 12 doprowadza sie da wejscia wzmacniacza 7. Wyjscia Wzmacniaczy 6- i 7 laczy sie z miernikiem 8 kata przesuniecia fazy.Podczas pomiaru próbke 13 mieszaniny umie¬ szcza sie miedzy elektrodami 2 i 3, czujnika 1, lub miedzy elektrodami 10, 11 i 12 czujnika 9 i na ska¬ li miernika 8 odczytuje sie wartosc kata q przesu¬ niecia fazy miedzy przebiegami napiec lub pradów.Dla ilosciowego oznaczenia substancji o róznych stalych dielektrycznych w mieszaninie najpierw wykonujie sie szereg pomiarów kata q dla wzorco¬ wych mieszanin o znanym skladzie ilosciowym substancji i ustala zaleznosc zmiany kata q w fun¬ kcji ilosciowego udzialu danej substancji w mie¬ szaninie. Dane te zestawia sie w tabeli lub ujmu¬ je graficznie na wykresie fig. 3 i 4. Wykres wyko¬ nuje sie na osiach wspólrzednych prostokatnych, przy czym na osi odcietych odklada sie w przyje¬ tych jednostkach wartosc skladu ilosciowego sub¬ stancji, a na osi rzednych odpowiadajace im war¬ tosci kata (p w stopniach lub radianach.Pomiary te przeprowadza sie kilkakrotnie z za¬ stosowaniem róznych czestotliwosci pradu i usta¬ la sie czestotliwosc pradu, przy której uzyskuje sie najwyzsza dokladnosc pomiarów. Wykres dla wzorcowych mieszanin uzyskany przy zastosowaniu danych warunków pomiarów przyjmuje sie dla ce¬ lów porównawczych. Na podstawie wybranego wy¬ kresu nanosi sie na skale miernika aparatu pomia¬ rowego, w przyjetych jednostkach, wartosci ilo¬ sciowego skladu danej substancji w mieszaninie.Nastepnie przy pomocy tak przygotowanego ukladu przeprowadza sie wlasciwe pomiary. Prób¬ ke 13 mieszaniny o nieznanym skladzie ilosciowym danej substancji umieszcza sie pomiedzy elektro¬ dami czujnika pomiarowego 1 lub 9 i na skali miernika 8 odczytuje sie sklad ilosciowy substan¬ cji w mieszaninie w przyjetych j/ednostkach skla¬ du ilosciowego substancji.Ponizej podano przyklady ilosciowego oznacza¬ nia substancji w mieszaninie sposobem wedlug wynalazku.Przyklad 1. Dla oznaczenia wilgotnosci tka¬ niny bawelnianej zestawia sie uklad pomiarowy do pomiaru kata przesuniecia fazy pradu w stosunku do fazy napiecia wedlug rysunku fig. 1. Wykonuje sie kolejno pomiary kata cp przesuniecia fazy pra¬ du w stosunku do fazy napiecia dla dziesieciu59984 6 wzorcowych próbek 13 tkaniny o róznej wilgotno¬ sci, która okresla sie metoda grawimetryczna.Umieszczajac kolejno próbki 13 tkaniny miedzy elektrodami 2 i 3 czujnika pomiarowego 1 wykonu¬ je sie trzydziesci pomiarów kata cp przeprowadza¬ jac dla kazdej wzorcowej próbki trzy pomiary, za¬ laczajac kolejno z generatora 5 napiecie U = 50 V o czestotliwosciach f = 50 Hz, f = 100 Hz i f = = 1000 Hz.Wykonuje sie trzy wykresy zaleznosci cp = f (W) dla zastosowanych czestotliwosci napiecia zasilaja¬ cego. Wybiera sie najkorzystniejsza zaleznosc cp = = f (W) uzyskana przy zasilaniu napieciem U = = 50 V o czestotliwosci f = 1000 Hz i przyjmuje ja jako sci przedstawiony jest na rysunku fig. 3, na któ¬ rym kat cp nanosi sie w radianach, a wilgotnosc W w procentach. Tak przygotowany uklad uzywa sie do oznaczania wilgotnosci badanych tkanin bawel¬ nianych. Próbke 13 badanej tkaniny umieszcza sie miedzy elektrodami 2 i 3 czujnika pomiarowego 1, zalacza z generatora 5 napiecie U = 50 V o czesto¬ tliwosci f = 1000 Hz i bezposrednio na skali uprzed¬ nio wyskalowanego miernika 8 odczytuje sie wil¬ gotnosc badanej tkaniny w procentach.Przyklad II. Dla oznaczenia procentowej za¬ wartosci acetonu w mieszaninie acetonu z benze¬ nem zestawia sie uklad • pomiarowy do pomiaru przesuniecia fazowego miedzy przebiegami napiec lub pradów wedlug rysunku fig. 2. Wykonuje sie kolejno pomiary kata cp dla dziesieciu wzorcowych próbek 13 mieszaniny acetonu z benzenem o róznej znanej zawartosci skladników. Umieszczajac kolejno próbki 13 mieszaniny acetonu z benzenem miedzy elektrodami 10, 11 i 12 czujnika pomiarowego 9 wy¬ konuje sie trzydziesci pomiarów kata cp, przepro¬ wadzajac dla kazdej wzorcowej próbki trzy po¬ miary, zalaczajac kolejno z generatora 5 napiecie U = 100 V o czestotliwosciach f = 50 Hz, f = = 200 Hz i f = 5000 Hz.Wykonuje sie trzy wykresy zaleznosci cp = f (A) dla zastosowanych czestotliwosci napiecia zasilaja¬ cego. Wybiera sie najkorzystniejsza zaleznosc cp — = f (A) uzyskana przy zasilaniu napieciem U = = 100 V o czestotliwosci f = 200 Hz i przyjmuje ja jako skale miernika 8. Graficzny obraz tej za¬ leznosci przedstawiony jest na rysunku fig. 4, na którym kait cp nanosi sie w radianach, a zawartosc A acetonu w mieszaninie nanosi sie w procentach.Tak przystosowany uklad uzywa sie do oznaczania skladu ilosciowego badanych mieszanin acetonu z benzenem. Próbke 13 badanej mieszaniny umie¬ szcza isie miedzy elektrodami 10, 11 i 12 czujnika pomiarowego 9, zalacza z generatora 5 napiecie U = 100 V o czestotliwosci f = 200 Hz i bezposred¬ nio na skali uprzednio wyskalowanego miernika 8 odczytuje sie procentowa zawartosc acetonu w ba¬ danej mieszaninie.Przyklad III. Dla oznaczenia zdolnosci ochronnej i stopnia zuzycia powloki ochronnej epo¬ ksydowej pigmentowanej czerwienia zelazowa na¬ lozonej wewnatrz zbiornika do magazynowania cieczy zestawia sie uklad pomiarowy do pomiaru kata przesuniecia fazy pradu w stosunku do fazy 25 napiecia wedlug rysunku fig. 1. Wykonuje sie ko¬ lejno pomiary kata cp przesuniecia fazy pradu w stosunku do fazy napiecia dla dziesieciu wzorco¬ wych próbek 13 powlok przeciwkorozyjnych, nalo- 5 zonyeh na metalowe podloze, o róznych stopniach zniszczenia korozyjnego, okreslonego zgodnie z obo¬ wiazujacymi normami lub zwyczajami. Wzorcowe próbki 13 umieszcza sie w naczyniu zawierajacym elektrolit. Elektrode 2 czujnika pomiarowego 1 umieszcza sie w elektrolicie, role elektrody 3 spel¬ nia metalowe podloze próbek 13, które laczy sie z zaciskiem elektrody 3 miernika 1.Wykonuje sie trzydziesci pomiarów kata cp prze¬ prowadzajac dla kazdej wzorcowej próbki 13 trzy 15 pomiary, zalaczajac kolejno z generatora 5 napie¬ cie U = 24 V o czestotliwosciach f = 50 Hz, f = = 1000 Hz i f = 5000 Hz. Wykonuje sie trzy wykre¬ sy zaleznosci kata cp od stopnia zniszczenia koro¬ zyjnego powloki przeciwkorozyjnej. Wybiera sie najkorzystniejsza zaleznosc uzyskana przy zasila¬ niu napieciem U = 24 V o czestotliwosci f = = 5000 Hz i przyjmuje ja jako skale miernika 8„ Tak przygotowany uklad uzywa sie do okreslenia stopnia zniszczenia korozyjnego powloki ochronnej w zbiorniku do magazynowania cieczy (roztworu elektrolitu).Wewnatrz zbiornika, w roztworze elektrolitu, za¬ nurza sie pomocnicza elektrode polaczona z zacis¬ kiem elektrody 2, a metalowa konstrukcje zbiorni¬ ka laczy sie z zaciskiem elektrody 3 czujnika po¬ miarowego 1. Z generatora 5 zalacza sie napiecie U = 24 V o czestotliwosci f = 5000 Hz i bezposred¬ nio na skali uprzednio wyskalowanego miernika 8 odczytuje sie wartosc stopnia zniszczenia koro- « zyjnego powloki przeciwkorozyjnej. 35 Wynalazek nie ogranicza sie do sposobu pomia¬ rów wyzej opisanych i przedstawionych w przy¬ kladach. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ilosciowego oznaczania substancji o róznych stalych dielektrycznych w mieszaninach za pomoca ukladów elektrycznych, znamienny tymr ze mierzy sie kat przesuniecia fazy pradu przeply¬ wajacego przez badana mieszanine w stosunku do fazy napiecia doprowadzonego do badanej miesza¬ niny i porównuje sie z wartosciami katów przesu¬ niecia fazy pradu przeplywajacego przez wzorcowe mieszaniny w stoisuku do fazy napiecia doprowa¬ dzonego do wzorcowych mieszanin. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze mierzy sie róznice katów przesuniecia fazy napie- 55 cia lub pradu na dzielniku napiecia utworzonym przez badana mieszanine i porównuje sie z warto¬ sciami katów przesuniecia fazy napiecia lub pradu na dzielniku napiecia utworzonym przez wzorcowe mieszaniny. 45 50 60 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze mierzy sie kat przesuniecia fazy pradu przeply¬ wajacego przez badana powloke przeciwkorozyjna w stosunku do fazy napiecia doprowadzonego do 65 badanej powloki przeciwkorozyjnej lub mierzy sie59984 róznice katów przesuniecia fazy napiecia lub pra¬ du na dzielniku napiecia utworzonym przez bada¬ na powloke przeciwkorozyjna i porównuje sie z 3 wartosciami tych samych wielkosci otrzymanymi przy przeplywie pradu przez wzorcowe powloki przeciwkorozyjne. Fig.

1. Fig. 2KI. 42 1, 3/55 59984 MKP G 01 n FinA. PL