Installation automatique de titrage. On sait que lors du titrage d'un acide fort par une base forte ou vice-versa, la résistance électrique de la liqueur contenant l'indicateur varie. Si l'on reprssente cette variation par une courbe, on remarque que cette courbe présente un point d'inflexion, correspondant exactement au point. neutre. Dans la plupart des cas, le point d'inflexion est même un maximum très nettement marqué.
Si donc, dans une cuve contenant le li quide à titrer, on plonge deux électrodes, par exemple en platine platiné, et qu'on ferme le circuit au travers -d'un galvanomètre et d'une source de courant à potentiel constant, la variation de résistance du circuit lors du titrage provoquera un mouvement de l'ai guille du galvanomètre. On pourra, donc, par ces mouvements, arrêter l'écoulement. -de la liqueur titrée dans la cuve. Une simple lec ture sur la graduation de la burette indiquera le nombre de centimètres cubes nécessaires à cette neutralisation.
La présente invention a précisément pour objet une installation automatique de titrage basée sur le principe énoncé. Cette installation comprend une cuve mu nie -de deux électrodes et dans laquelle abou tissent deux burettes, dont l'une de conte nance déterminée renferme la solution à ti trer et l'autre graduée renferme la solution titrant. Des pièces -de contact placées à l'in t6rieur de ces burettes et de la cuve et dis posées de façon telle que les liquides eux- mêmes actionnent l'ouverture et la fermeture des orifices de remplissage et .d'écoulement. à .des moments déterminés.
Ces pièces de con tact sont reliées à des relais, dont l'un est un relais ga;lvanométrique qui actionnent les dis positifs d'ouverture et,de fermeture desdits orifices. L'installation comprend en outre au moins un agitateur mécanique assurant l'ho mogénéité du liquide dans la cuve durant le titrage et au moins une source -de courant. Dans l'installation préférée, on peut avoir deux sources de courant, dont l'une au moins est de courant continu.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'instal lation faisant l'objet de l'invention. La fie. 1 est une vue schématique de cette installation; Les fie. 2 à 6 montrent -des détails de l'installation; La fie. 7 montre une courbe de la résis tance électrique en fonction de la quantité de solution titrant employée.
L'installation représentée en fie. 1 com porte une cuve 1, dont le fond est légère ment conique et porte au sommet du cône un robinet 2 de vidange. Cette cuve contient le liquide à titrer dans lequel plongent deux électrodes 3 et 4, en platine platiné, par exemple, et un agitateur 5 qui -est actionné par un moteur 6 placé au-dessus de la cuve 1. Ce moteur compamte un contact 7 destiné à fournir par intermittence -du courant à un ap pareil -de l'installation.
8 -et 9 sont -des burettes, dont la première, 8, de contenance déterminée, renfermera la solution à titrer, tandis que la seconde, 9, graduée et de contenance double environ, ren fermera la solution titrant. La burette 9 comporte vers son extrémité supérieure deux contacts 10 et 11 électriques constitués par des fils de platine soudés dans la paroi -de la burette et pénétrant à l'intérieur de celle ci. Des contacts semblables 12 et 13 sont placés dans la parsie inférieure de la burette 8.
L'extrémité effilée 14 et 15 de chaque bu rette est reliée à celle-ci au moyen d'un bout de tuyau 16 en caoutchouc; 17 est le tuyau de remplissage -de la burette 9 muni égale ment .d'un bout de tuyau 16 de caoutchouc et relié à un réservoir qui n'est. pas représenté au dessin.
En regard de -ces tuyaux 16 de caout- chouc sont placés des électro-aimants 18, 19 et 20 destinés à actionner au moment voulu des pinces 21 (fie. 6), à ressort,dites "pinces Mohr" qui, à l'état de repos, ferment les tuyaux 16 de caoutchouc: A cet effet, une des branches, 22, de la pince est fixe et l'au tre 23 est munie d'une armature 24 .en fer doux placée en regard de d'électro-aimant.
Les électro-aimants 18, 19 et 20 sont commandés directement par un galvanomètre G et des relais Rl et Bz. Le galvanomètre G est sensible au 11200 d'ampère en courant alternatif; il comporte .deux enroulements à noyaux de fer, dont l'un. le rotor 25 (fie. 2) est mobile et l'autre, le stator 26, est fixe. Ces deux enroulements sont parcourus par des courants alternatifs sensiblement en concordance de phase. Le stator 26 reçoit directement le courant, à un potentiel convenable par ses bornes 27 et 28 des bornes 29c et 29b d'une source 29 de courant alternatif,' créant un champ magné tique alternatif entre les deux pôles du noyau 30.
Le rotor 25 est relié aux bornes 29a et 29b de la source 29 de courant par ses bornes 31 et 32 et au travers de la cuve 1 par les élec trodes 3 et 4. Les variations -de résistance du circuit se traduiront par une variation d'intensité du champ magnétique créé par le rotor 25. Les -deux champs magnétiques du rotor et du stator sont ramenés perpendicu lairement l'un par rapport à l'autre par un ressort r (fie. 2) lorsqu'aucun courant ne passe -dans le stator. Sitôt qu'un courant passe .dans le rotor, les deux -champs tendent à se superposer. Le ressort se tendant ne per met .qu'un déplacement à peu près proportion nel à l'intensité qui parcourt le rotor.
Ceci naturellement en tant. que le stator est par- couru,par un courant constant.
A l'arbre 33 du rotor 25 sont fixés une ai guille a (fie. 2), parfaitement équilibrée et se déplaçant devant une graduation non repré sentée, et un tambour 34 (fig. 3 -et 4) molleté très finement, à raison de quatre à huit raies au millimètre. Un levier 35 mobile pi vote sur l'arbre 33 du rotor.
Ce levier, par faitement équilibré, possède un cliquet 36 de commande, par exemple un ,crin, qui vient frotter presque tangentiellement sur le tam bour 34 molleté. Ce cliquet est placé de telle sorte que lorsque le courant diminue et que par cela le galvanomètre baisse, le rotor peut tourner -dans le sens -de l'aiguille d'une mon tre sans entraîner le levier 35, tandis que lorsque le rotor tourne en sens inverse, le cli- ,quet pénètre dans une raie. du tambour mol- leté et entraîne ainsi le levier.
Celui-ci est muni à l'une de ses extrémités -d'un contre poids 37 et à l'autre d'une pointe 38, en pla tine, par -exemple, qui, en basculant, pénè tre dans une cupule 39 amalgamée recou verte d'une couche de mercure 40 de 1/10 mm d'épaisseur environ (fig. 4). Une couche d'huile 41 recouvrant le mercure, empêche l'oxydation de ce dernier au moment de l'é tincelle de rupture. Le levier 35 est relié électriquement au point 54 et la cupule 39 au point 58 (fig. 1).
Un électro-aimant 42 comportant une ar mature 43 en fer doux en forme de tige mu nie .d'une goupille 44, qui s'appuie sur -le cli- quet 36 et .soumise- à l'action d'un ressort 45, permet d'abaisser la pointe 38 du levier dans le mercure 40 -de la cupule 39.
Le galvanomètre G comporte .donc quatrr, circuits séparés: 1. Excitation-stator (2913-27-28-32-29b). 2. Rotor-cuve-source-rotor (31-4-3-29a- 2gb-32).
3. Source -cupule -levier-robinet-source courant continu (56-57-58-39-35-54-18-55). 4. Electro-aimant de rappel, courant con trou (56-53c-520-61.-42-63-7-6-55).
Les relais Rl, R2, R3 n'ayant pas besoin d'être .d'une sensibilité très grande (1/15 d'A.) et devant fonctionner sur l'alternatif, peuvent être construits comme l'indique la fig. 5. Un électro-aimant 46 est placé en re gard d'une armature 47 en fer doux faisant partie d'un levier 48 qui est supporté par un ressort 49.
Lorsque l'électro-aimant 46 ne reçoit pas de courant, le levier 48, sollicité par le ressort 49, se trouve dans .la. position représentée à la fig. 5, 131e façon à faire trem per la vis de contact 50 clans le mercure de la cupule 51, -du courant peut passer de la cupule au levier 48. Quand du courant passe clans l'électro-aimant 46, l'armature 47 est attirée et le levier 48 tombe en avant, le con- tact est interrompu en 50-51 et se fait en 52-53. L'armature 47 étant portée par des pièces isolantes, aucun courant ne peut pas ser -de 50 à 52.
Le relais R' possède une cupule 51a et deux cupules 53a et 53b, le relais RZ une cu pule 51b et une seule cupule 53e et enfin le relais R3 n'a qu'une cupule 53d et pas de cupule 51.
Ces relais ont l'inconvénient de ronfler légèrement avec le gourant alternatif. On peut les remplacer par des galvanomètres du type décrit plus haut et comportant deux le viers fixés à l'axe .du galvanomètre et oppo sés l'un à l'autre. Ces leviers plongent alter nativement dans deux cupules à mercure. Dans la position de repos -du galvanomètre. c'est l'un des leviers qui plonge dans le mer cure, tandis que lorsque le courant pa ee dans les deux enroulements qui sont en s.@- rie, c'est l'autre levier qui établit le contact. Ce type de relais est plus sensible et ne ron fle pas. Le nombre et la disposition des cu pules sont les mêmes que précédemment.
La fig. 7 représente une courbe pour un liquide, par exemple une solution aqueuse 'de soude caustique (Na OH) dont la résis tance électrique augmente au cours du ti trage jusqu'à. un point dit point de neutrali sation pour diminuer ensuite rapidement.
Dans cette figure, la résistance en ohm du liquide est portée sur l'ordonnée F et les cen timètres cubes de solution titrant ajoutée au liquide à analyser sont marqués sur l'abs cisse X. P est le point de neutralisation de la courbe, indiquant le maximum de résis tance atteint. Ce point correspond au mo ment où l'écoulement de la burette contenant la liqueur titrant doit s'arrêter.
Fonctionnement <I>de</I> l'installation.
1. On remplit à la main la burette 8 -du liquide à titrer. Tous les relais sont dans leur position de repos.
2. On met le courant dans le circuit con tinu et dans le circuit primaire d'un trans formateur (non représenté) fournissant le courant alternatif nécessaire aux différentes bornes,de la source 29. Le moteur 6 reçoit du courant alternatif à partir des bornes 29a et 29b et se met à tourner. Le courant con- tinu fourni par la source 56-55 passe par la cupule 51a -du relais Rl et l'électro-aimant 20, ce -dernier ouvre le tuyau de remplissage 16-17 et le liquide provenant .du réservoir (non représenté) pénètre dans la burette 9.
Au moment où ce liquide atteint le fil 10 -clé platine, le circuit de courant alternatif 29a, 46a, 10, 11, 29d est fermé, .le relais B,l bas cule donc en interrompant le courant du cir cuit -de l'électro-aimant 20, entre la cupule 51a et le contact 50a, ce qui produit la fer meture du tuyau 16 de remplissage.
Par con tre, les deux cupules 53a et 53b sont reliée électriquement entre -elles et avec le contact 52a; deux circuits sont ainsi fermés, l'un parcouru par du courant alternatif, destiné à maintenir le relais RI dans sa position exci tée: 29a, 46a, résistance 67, 53a, .52a, 29d; l'autre également parcouru par du courant alternatif, comprenant la borne 29d, le con tact 52a, la cupule 53b, les fils 12 .et 13, l'électro-aimant 46b du relais R2 et la borne ?9a de la source 29.
L'électro-aimant 46b étant excité, il pro voque le basculement du relais R=, ce qui ferme, entre la cupule<B>53e</B> et le contact 52c, un circuit 56-53c-52c-61-42-63-7-6-55. Ce circuit est parcouru par intermittence par du courant continu, vu que le moteur 6 en tournant coupe et rétablit ce circuit au con tact 7; l'électro-aimant 42 est excité par in termittence et fait plonger la pointe 38 dans la cupule 39 également par intermittence. En même temps, un autre circuit se ferme par 56, 53c, 52c, 64, 19 et 55, l'électro-aimant 19 ouvre le tuyau d'écoulement 16-15 de la burette 8.
Le liquide contenu dans celle ci s'écoule jusqu'au niveau 12; à ce moment, l'électro-aimant 46b @du relais R\ ne reçoit plus de courant, le circuit étant in terrompu entre 12 et 13, le ressort 49 (fig. 5) ramène le levier 48 dans la. position dans .laquelle la vis .de contact 50b trempe dans la cupule 51b.
Le contact ainsi établi ferme le circuit d'excitation de l'électro aimant du relais R". Le contact 52d plonge dans 53d en reliant électriquement 57 à 58, du courant continu est fourni de 56 par 57, 58, la cupule 39, le levier 35 et le point 54 à l'électro-aimant 18 qui ouvre le tuyau d'é coulement 16-14 -de la burette 9. Cet écoule ment sera fermé aussitôt que le galvano mètre G aura. éloigné la pointe 38 .du levier 35 de la cupule 39 (fig. 3 ,et 4). Le liquide ti trant s'écoule clé la burette 9 dans la cuve 1 et se mélange an liquide à titrer provenant de la burette 8.
L'aiguille a du galvanomètre G com mence à baisser par suite de .l'augmentation de la résistance du liquide due à la. forma tion d'un sel. Le tambour 34 tourne dans Ir sens des aiguilles d'une montre sans entraî ner le crin 36 qui est libre, ni le levier 35 dont la pointe 38 butte dans le fond de la. cupule 39. Mais sitôt le point neutre atteint, 4'aiguille du galvanomètre monte, le tambour 34 entraine le crin 36 et, par conséquent, le levier 35: la pointe 38 quitte la cupule 39 et le courant dans cette dernière est coupé.
l'électro-aimant 18 cesse d'être -excité et le tuyau d'écoulement 16-14 de la burette 9 est fermé. Il suffit alors de faire la lecture.
Dans certains cas, il est avantageux de remplir également la burette 8 automati. quement. Ceci peut être effectué en mettant des fils de platine à la hauteur du trait de repère supérieur de cette burette et .en reliant ces fils avec un relais analogue au relais R', un robinet électrique remplaçant évidemment celui qui commandait le remplissage à la main de la burette.
Avec l'installation décrite, toute la suite des opérations se fait donc automatiquement. 'Un ouvrier peut d'un seul coup mettre en marche une batterie d'appareils à. titrer. 11 n'aura après qu'à se relever les nombres- des centimètres cubes sur les burettes et les com muniquer aux personnes chargées de faire le: calculs. lin simple rinçage -de la cuve et des burettes rendra. l'installation prête à fonction ner clé nouveau.
Le courant alternatif n'est pas indispen sable, il est utilisé, car il évite la polarisa tion des plaques; mais, d'une part, grâce aux électrodes clé platine platiné et, d'autre part. grâce au galvanomètre à aiguille mobile, une légère polarisation n'influe pas d'une ma nière appréciable sur la précision des appa reils. On pourra donc à défaut de courant alternatif utiliser du courant continu.
Dans ce cas, on aura avantage à rempla ce r le galvanomètre à double enroulement par un galvanomètre à aimant permanent et en roulement mobile.