RU126467U1

RU126467U1 - AUTOMATIC WEIGHT TITRATOR-DOSER

Info

Publication number: RU126467U1
Application number: RU2012148874/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Шорин; Николай Конкордиевич Зайцев; Владимир Васильевич Юрицын
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Эконикс-Эксперт"
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-03-27

Abstract

1. Автоматический весовой титратор-дозатор, содержащий автоматические весы, установленные с возможностью установки на них емкости с дозируемым раствором, первичный преобразователь информационного сигнала, выполненный с возможностью определения отклика титруемого раствора на добавление дозируемого вещества, насос, соединенный с первой трубкой, установленной с возможностью перекачивания дозируемого раствора из емкости с дозируемым раствором, а также со второй трубкой, установленной с возможностью перекачивания дозируемого раствора в титруемый раствор, а также блок анализатора, ко входам которого подключены автоматические весы и первичный преобразователь информационного сигнала, а выход которого подключен к средству управления насосом, и блок питания, выход которого подключен к средству управления насосом, электрической схеме весов и блоку анализатора, отличающийся тем, что блок анализатора содержит центральный процессор, выполненный с возможностью расчета объема раствора по изменению его массы, к первому входу которого через аналого-цифровой преобразователь подключен узел коммутации, выполненный с возможностью подключения первичного преобразователя информационного сигнала, к остальным входам центрального процессора подключены автоматические весы, внешний измеритель и клавиатура, к выходам центрального процессора подключены средство управления насосом, графический индикатор, дополнительный выход центрального процессора выполнен с возможностью подключения к компьютеру.2. Титратор-дозатор по п.1, отличающийся тем, что центральный процессор дополнительно подключен к оперативному запоминаю1. An automatic weighing titrator-dispenser, comprising automatic scales installed with the possibility of installing containers with the dosed solution on them, a primary information signal converter configured to determine the response of the titrated solution to the addition of the dosed substance, a pump connected to the first tube installed with the possibility pumping the dosed solution from the container with the dosed solution, as well as with a second tube installed with the possibility of pumping the dosed solution titratable solution, as well as an analyzer unit, the inputs of which are connected to an automatic balance and a primary information signal converter, and the output of which is connected to the pump control means, and a power supply, the output of which is connected to the pump control means, the electric circuit of the scales and the analyzer unit, characterized in that the analyzer block contains a central processor, configured to calculate the volume of the solution by changing its mass, to the first input of which through an analog-to-digital converter the switching unit is turned on, configured to connect the primary information signal converter, automatic scales, an external meter and keyboard are connected to the other inputs of the central processor, a pump control tool, a graphic indicator are connected to the outputs of the central processor, an additional output of the central processor is configured to connect to a computer. 2. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the central processor is additionally connected to the operational memory

Description

Техническое решение относится к области аналитической химии, а именно, к области приборов и устройств, применяемых при количественном анализе, основанном на измерении количества реагента, который полностью прореагирует с анализируемым веществом.The technical solution relates to the field of analytical chemistry, namely, to the field of instruments and devices used in quantitative analysis based on measuring the amount of reagent that will fully react with the analyte.

Известен (SU, авторское свидетельство 192478) автоматический титратор, содержащий измерительную ячейку, дозирующее устройство для подачи титранта, систему подачи реактивов и титруемого раствора, вторичный прибор и систему автоматического регулирования производительности дозатора титранта, включающую в себя индикаторный электрод, задатчик напряжения и исполнительный орган, причем измерительная ячейка состоит из двух камер, одна из которых снабжена каломельным и индикаторным электродами и связана с дозирующим устройством для подачи титранта, а вторая камера связана с системой подачи реактивов и титруемого раствора.Known (SU, copyright certificate 192478) is an automatic titrator comprising a measuring cell, a metering device for supplying a titrant, a system for supplying reagents and titratable solution, a secondary device and a system for automatically controlling the performance of a titrant metering device, including an indicator electrode, a voltage regulator and an actuator, moreover, the measuring cell consists of two chambers, one of which is equipped with calomel and indicator electrodes and connected to a metering device for feeding the titer coagulant, and the second chamber is connected with the feed of reagents and titrate system.

Недостатком известного титратора, кроме конструктивной сложности, следует признать недостаточную на сегодняшний день точность измерений.A disadvantage of the known titrator, in addition to structural complexity, should be recognized as insufficient today, the accuracy of the measurements.

Известен также (SU, авторское свидетельство 735996) автоматический титратор непрерывного действия, содержащий секционную кювету с соединительными трубками, связанными с дозаторами титруемого и титрующего растворов, датчики контроля точки эквивалентности титрования, связанные через измерительную и управляющую системы с дозаторами, причем датчики контроля точки эквивалентности титрования установлены в месте сочленения каждой секции кюветы с соединительной трубкой.Also known (SU, copyright certificate 735996) is a continuous continuous titrator containing a sectional cuvette with connecting tubes connected to the dispensers of the titrated and titrated solutions, titration equivalence point control sensors connected through dispenser measuring and control systems, and titration equivalence point control sensors mounted at the junction of each section of the cuvette with a connecting tube.

Недостатком известного титратора, кроме конструктивной сложности, следует также признать недостаточную на сегодняшний день точность измерений.A disadvantage of the known titrator, in addition to structural complexity, should also be recognized as insufficient measurement accuracy to date.

Наиболее близким аналогом разработанного устройства можно признать () автоматический титратор «Титрион», содержащий автоматические весы, установленные с возможностью установки на них емкости с дозируемым раствором, первичный преобразователь информационного сигнала, выполненный с возможностью определения отклика титруемого раствора на добавление дозируемого вещества, насос, соединенный с первой трубкой, установленной с возможностью перекачивания дозируемого раствора из емкости с дозируемым раствором, а также со второй трубкой, установленной с возможностью перекачивания дозируемого раствора в титруемый раствор, а также блок анализатора, ко входам которого подключены автоматические весы и первичный преобразователь информационного сигнала, а выход которого подключен к средству управления насосом, и блок питания, выход которого подключен к средству управления насосом, электрической схеме весов и блоку анализатора.The closest analogue of the developed device can be recognized as () an automatic titrator "Titrion" containing automatic scales installed with the possibility of installing containers with a dosed solution on them, a primary information signal converter configured to determine the response of the titrated solution to the addition of a dosed substance, a pump connected with the first tube installed with the possibility of pumping the dosed solution from the tank with the dosed solution, as well as with the second tube, set updated with the possibility of pumping the dosed solution into the titratable solution, as well as the analyzer unit, the inputs of which are connected to an automatic balance and the primary information signal converter, and whose output is connected to the pump control, and the power supply, the output of which is connected to the pump control, weights and analyzer unit.

Недостатком известного титратора можно признать не оптимальность конструкции блока анализатора, которая может привести к ошибке измерения.A disadvantage of the known titrator is not the optimality of the analyzer unit design, which can lead to a measurement error.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении точности измерения.The technical result obtained by the implementation of the developed device is to increase the accuracy of measurement.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать автоматический весовой титратор-дозатор разработанной конструкции. Автоматический весовой титратор-дозатор содержит автоматические весы, установленные с возможностью установки на них емкости с дозируемым раствором, первичный преобразователь информационного сигнала, выполненный с возможностью определения отклика титруемого раствора на добавление дозируемого вещества, насос, соединенный с первой трубкой, установленной с возможностью перекачивания дозируемого раствора из емкости с дозируемым раствором, а также со второй трубкой, установленной с возможностью перекачивания дозируемого раствора в титруемый раствор, а также блок анализатора, ко входам которого подключены автоматические весы и первичный преобразователь информационного сигнала, а выход которого подключен к средству управления насосом, и блок питания, выход которого подключен к средству управления насосом, электрической схеме весов и блоку анализатора, причем блок анализатора содержит центральный процессор, выполненный с возможностью расчета объема раствора по изменению его массы, к первому входу которого через аналого-цифровой преобразователь подключен узел коммутации, выполненный с возможностью подключения первичного преобразователя информационного сигнала, к остальным входам центрального процессора подключены автоматические весы, внешний измеритель и клавиатура, к выходам центрального процессора подключены средство управления насосом, графический индикатор, дополнительный выход центрального процессора выполнен с возможностью подключения к компьютеру.To achieve the specified technical result, it is proposed to use an automatic weight titrator-dispenser of a developed design. An automatic weighing titrator-dispenser contains automatic scales installed with the possibility of installing a container with a metered solution on it, a primary information signal transducer configured to determine the response of the titrated solution to the addition of the metered substance, a pump connected to the first tube installed to pump the metered solution from a container with a dosed solution, as well as with a second tube installed with the possibility of pumping the dosed solution into tit solution, as well as the analyzer unit, the inputs of which are connected to an automatic balance and the primary information signal converter, and the output of which is connected to the pump control means, and the power supply, the output of which is connected to the pump control means, the electric circuit of the scales and the analyzer block, the analyzer contains a central processor configured to calculate the volume of the solution by changing its mass, to the first input of which a commutation node is connected through an analog-to-digital converter The unit is configured to connect a primary information signal converter, automatic scales, an external meter and keyboard are connected to the other inputs of the central processor, a pump control tool, a graphic indicator are connected to the outputs of the central processor, and an additional output of the central processor is connected to a computer.

Принципиальное отличие разработанного устройства от множества серийно выпускаемых автоматических титраторов состоит в том, что контроль процесса титрования осуществляют по изменению веса раствора титранта, а также быстром информационном обмене между весами и прибором, который используют для контроля процесса титрования (раствор, который подают в ячейку для титрования, непрерывно взвешивают). Цифровые весы обеспечивают дискретность измерения реагента до 10 мкл.The fundamental difference between the developed device and the many commercially available automatic titrators is that the titration process is controlled by changing the weight of the titrant solution, as well as the fast information exchange between the balance and the device used to control the titration process (the solution that is fed into the titration cell continuously weighed). Digital scales provide discreteness of reagent measurement up to 10 μl.

Разработанное устройство соответствует всем требованиям, предъявляемым к аналитическому оборудованию, используемому в титриметрическом анализе. Разработанное устройство обеспечивает дозированную подачу титранта в емкость с титруемым (анализируемым) раствором при непрерывном контроле взаимодействия титранта и титруемого вещества, причем подача титранта и контроль взаимодействия осуществляются автоматически с использованием центрального процессора.The developed device meets all the requirements for the analytical equipment used in titrimetric analysis. The developed device provides a metered supply of titrant to the tank with titratable (analyzed) solution with continuous monitoring of the interaction of titrant and titratable substance, and the flow of titrant and control of interaction are carried out automatically using a central processor.

Для повышения точности измерений устройство предпочтительно содержит электронные весы, обеспечивающие необходимую точность взвешивания емкости с титрантом.To increase the accuracy of measurements, the device preferably contains electronic scales that provide the necessary accuracy of weighing the tank with titrant.

В качестве средства управления насосом обычно используют двигатель. Из-за легкости управления в качестве подобного двигателя может быть использован перистальтический насос. Изменяя частоту электрических импульсов, подаваемых на шаговый двигатель насоса, можно с достаточной точностью управлять его производительностью, т.е. количеством титранта, подаваемого в емкость с титруемым раствором в единицу времени.As a means of controlling the pump, a motor is usually used. Because of its ease of control, a peristaltic pump can be used as a similar engine. By changing the frequency of electric pulses supplied to the pump stepper motor, it is possible to control its performance with sufficient accuracy, i.e. the amount of titrant supplied to the tank with titratable solution per unit time.

Для дополнительного повышения точности измерения путем повышения точности измерения взаимодействия титранта и титруемого раствора желательно осуществлять неконтактное перемешивание титруемого раствора. Для этого под емкостью с титруемым раствором желательно установить неконтактное перемешивающее устройство типа магнитной мешалки.To further increase the accuracy of measurement by increasing the accuracy of measuring the interaction of titrant and titrated solution, it is desirable to carry out non-contact mixing of the titrated solution. To do this, it is desirable to install a non-contact mixing device such as a magnetic stirrer under a container with a titratable solution.

Разработанный автоматический титратор - дозатор может быть использован в любом методе титрования, поскольку основной принцип регистрации расхода титранта остается неизменным - изменение веса титранта в процессе проведения реакции титрования. При изменении метода титрования изменяют только тип первичного преобразователя информационного сигнала. В качестве первичного преобразователя информационного сигнала могут быть использованы потенциометрическая электродная система, биамперометрическая электродная система (в этом случае вспомогательный электрод биамперометрической электродной системы посредством цифро-аналогового преобразователя дополнительно подключают к дополнительному входу центрального процессора), фотометрическая ячейка, флюориметрическая ячейка, нефелометрическая ячейка, кондуктометрическая ячейка, температурный датчик, а также датчик вязкости. Все указанные первичные преобразователи информационного сигнала на выходе выдают электрический сигнал, который считывает центральный процессор. Приведенный перечень не исчерпывает всех вариантов реализации первичного преобразователя информационного сигнала.The developed automatic titrator - dispenser can be used in any titration method, since the basic principle of recording the titrant consumption remains unchanged - the change in titrant weight during the titration reaction. When changing the titration method, only the type of the primary converter of the information signal is changed. As a primary information signal converter, a potentiometric electrode system, a bi-amperometric electrode system (in this case, an auxiliary electrode of the bi-ammeter electrode system can be additionally connected to an additional input of the central processor), a photometric cell, a fluorimetric cell, a nephelometric cell, a conductometric cell , a temperature sensor, as well as a viscosity sensor. All of these primary converters of the information signal at the output provide an electrical signal that reads the central processor. The above list does not exhaust all the options for implementing the primary converter of the information signal.

В некоторых вариантах реализации разработанного устройства центральный процессор может быть выполнен с возможностью одновременного подключения двух и более первичных преобразователей информационного сигнала, в том числе через внешние измерители.In some embodiments of the developed device, the central processor may be configured to simultaneously connect two or more primary converters of the information signal, including through external meters.

Поскольку разработанное устройство может быть использовано как в стационарных, так и в полевых условиях, используемый блок питания предпочтительно содержит адаптер на 220 вольт, а также аккумуляторную батарею.Since the developed device can be used both in stationary and in the field, the used power supply preferably contains an adapter for 220 volts, as well as a battery.

Также разработанное устройство может быть использовано в качестве дозатора, обеспечивающего подачу точного количества раствора в соответствующую емкость, в том числе в емкость с раствором с целью поддержания в нем постоянства состава или свойства, например, значения рН, Eh и т.д. (работа в режиме рН-стата, Eh-стата и т.д.).Also, the developed device can be used as a dispenser, providing the exact amount of a solution in an appropriate container, including a container with a solution in order to maintain a constant composition or property, for example, pH, Eh, etc. (work in the mode of pH-stat, Eh-stat, etc.).

Независимо от используемого первичного преобразователя информационного сигнала разработанное устройство работает следующим образом.Regardless of the primary information signal converter used, the developed device operates as follows.

В емкость для титруемого раствора помещают аликвотную пробу титруемого раствора, а также сенсоры первичного преобразователя информационного сигнала, подключенного к соответствующему входу центрального процессора анализатора. В емкость для титранта, установленную на чашку электронных весов, помещают раствор титранта. Весы по выходному сигналу подключены к соответствующему входу центрального процессора. Вход насоса соединяют трубкой с внутренним объемом емкости для титранта, выход насоса соединяют также трубкой с емкостью для титруемого раствора. Емкость с титруемым раствором помещают на магнитную мешалку. Двигатель насоса подключают к источнику электрического питания, к которому также подключают электронные весы, магнитную мешалку и анализатор. После установления начальных условий процесса титрования (вес титранта, начальное значение первичного информационного сигнала) включают насос и начинают процесс титрования. В ходе проведения процесса титрования непрерывно автоматически измеряют изменение веса раствора титранта и изменение первичного информационного сигнала. При приближении к точке эквивалентности скорость подачи титранта может быть уменьшена. При достижении точки эквивалентности подача титранта может быть прекращена автоматически. Так же автоматически может быть зарегистрирована кривая титрования.An aliquot of the titrated solution, as well as the sensors of the primary information signal converter connected to the corresponding input of the analyzer central processor, are placed in the tank for the titrated solution. A titrant solution is placed in a titrant container mounted on a cup of electronic scales. The balance of the output signal is connected to the corresponding input of the central processor. The pump inlet is connected by a tube to the internal volume of the titrant tank, the pump outlet is also connected by a tube to the titrated solution tank. The container with titratable solution is placed on a magnetic stirrer. The pump motor is connected to an electric power source, to which also an electronic balance, a magnetic stirrer and an analyzer are connected. After establishing the initial conditions of the titration process (titrant weight, initial value of the primary information signal), turn on the pump and begin the titration process. During the titration process, the change in the weight of the titrant solution and the change in the primary information signal are automatically continuously measured. When approaching the equivalence point, the titrant feed rate can be reduced. When the equivalence point is reached, the titrant may be stopped automatically. A titration curve can also be automatically recorded.

Автоматический титратор разработанной конструкции пригоден для титрования по всем нормативным документам (ГОСТ, ПНДФ, РД, СТО, ASTM, ISO, ЕМ, IP, IEC (МЭК), UOP).The automatic titrator of the developed design is suitable for titration according to all regulatory documents (GOST, PNDF, RD, STO, ASTM, ISO, EM, IP, IEC (IEC), UOP).

Его использование позволяет достичь повышенную точность измерений, благодаря использованию расчета объема титранта весовым методом, дозирование титранта с шагом 10 мкл, получать кривую титрования on-line без подключения к компьютеру, производить обработку кривых титрования непосредственно в приборе или на компьютере, а также использовать различные детекторы в зависимости от вида титрования: стеклянный рН-электрод для кислотно-основного титрования; Eh-электрод для окислительно-восстановительного; ионоселективные для осадительного и комплексометрического и фото-ячейка для фотометрического титрования, осуществлять запись и отображение на экране одновременно двух параметров (потенциала и оптической плотности) в зависимости от объема добавленного титранта.Its use allows to achieve increased measurement accuracy due to the use of titrant volume calculation by the weight method, titrant dosing in 10 μl increments, obtaining an on-line titration curve without connecting to a computer, processing titration curves directly in the device or on a computer, as well as using various detectors depending on the type of titration: glass pH electrode for acid-base titration; Eh electrode for redox; ion-selective for precipitation and complexometric and photo cells for photometric titration, record and display on the screen simultaneously two parameters (potential and optical density) depending on the volume of the added titrant.

Claims

1. An automatic weighing titrator-dispenser, comprising automatic scales installed with the possibility of installing containers with the dosed solution on them, a primary information signal converter configured to determine the response of the titrated solution to the addition of the dosed substance, a pump connected to the first tube installed with the possibility pumping the dosed solution from the container with the dosed solution, as well as with a second tube installed with the possibility of pumping the dosed solution titratable solution, as well as an analyzer unit, the inputs of which are connected to an automatic balance and a primary information signal converter, and the output of which is connected to the pump control means, and a power supply, the output of which is connected to the pump control means, the electric circuit of the scales and the analyzer unit, characterized in that the analyzer block contains a central processor, configured to calculate the volume of the solution by changing its mass, to the first input of which through an analog-to-digital converter key switching node operable to connect the primary device information signal to the other input of the CPU are connected automatic scales, external caliper and keyboard to the outputs of CPU connected pump control means, a graphical indicator, an additional output of the CPU is configured to connect to a computer.

2. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the central processor is additionally connected to random access memory.

3. The tyrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the central processor is additionally connected to a read-only memory device.

4. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that it contains electronic automatic scales.

5. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the pump control means is an engine.

6. The titrator-dispenser according to claim 5, characterized in that the pump motor is configured to change the pump performance.

7. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that it further comprises a mixing device located under the tank with titratable solution.

8. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary Converter of the information signal is a potentiometric electrode system.

9. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary converter of the information signal is a bi-amperometric electrode system, while the auxiliary electrode is additionally connected to the additional input of the central processor by means of a digital-to-analog converter.

10. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary Converter of the information signal is a photometric cell.

11. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary converter of the information signal is a fluorimetric cell.

12. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary Converter of the information signal is a nephelometric cell.

13. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary Converter of the information signal is a conductometric cell.

14. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary Converter of the information signal is a temperature sensor.

15. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the primary Converter of the information signal is a viscosity sensor.

16. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the central processor is configured to simultaneously connect at least two primary transducers.

17. The titrator-dispenser according to clause 16, characterized in that the connection of the primary converters is carried out through external meters.

18. The titrator-dispenser according to claim 1, characterized in that the power supply contains an adapter for 220 V, as well as a rechargeable battery.