CS263207B1

CS263207B1 - Device for measuring and indicating dangerous concentration of HCl in air

Info

Publication number: CS263207B1
Application number: CS866497A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Ing Kovar; Alena Ing Machova; Ales Ing Pajgrt; Alois Ing Csc Cerny; Milan Ing Csc Marounek; Jiri Ing Walter
Original assignee: Lubomir Ing Kovar; Alena Ing Machova; Pajgrt Ales; Alois Ing Csc Cerny; Marounek Milan; Jiri Ing Walter
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS649786A1

Abstract

Zařízení k měření koncentrace HC1 ve vzduchu obsahuje měrnou nádobku, přívod a výpust demineralizované vody, přívod měřeného vzduchu s průtokoměrem vzduchu, měřič napětí a referenční elektrodou a měrnou iontově selektivní chloridovou elektrodou a se signalizací, a též časovač, který ovládá vypouětění roztoku z měrně nádobky a zavádění čerstvé demineralizované vody. Časovač je propojen se vzduchovou Čerpací jednotkou a muže být déle propojen s přívodem a výpustí demineralizované vody a s hladinovým spínačem. Měřený vzduch prochází demineralizovanou vodou v měrné nádobce a měřičem napětí aktivního článku se zjišluje okamžitá koncentrace chloridových iontů v roztoku. Zařízení lze použít i k měření můstkovou metodou. Zařízení je možno použít k měření koncentrace ITC1 i v^jiných plynech, které však nesmějí ovlivňovat činnost aktivního článku.The device for measuring the concentration of HC1 in the air contains a measuring vessel, a demineralized water inlet and outlet, a measured air inlet with an air flow meter, a voltage meter and a reference electrode and a measuring ion-selective chloride electrode with signaling, and also a timer that controls the discharge of the solution from the measuring vessel and the introduction of fresh demineralized water. The timer is connected to the air pumping unit and can be connected for a longer time to the demineralized water inlet and outlet and to a level switch. The measured air passes through the demineralized water in the measuring vessel and the voltage meter of the active cell determines the instantaneous concentration of chloride ions in the solution. The device can also be used for measurements using the bridge method. The device can be used to measure the concentration of ITC1 in other gases, which, however, must not affect the operation of the active cell.

Description

Vynález se týká zařízení k měření a indikaci nebezpečné koncentrace HC1 ve vzduchu.The present invention relates to a device for measuring and indicating dangerous concentrations of HCl in air.

V současnosti se provádí měření koncentrace HC1 přístroji, které pracují na principu různých metodo Časté je měření pomocí aktivního článku či konduktometrickými metodami. Měřený plyn je zaveden do roztoku a k měření napětí vytvořeného článku nebo vodivosti roztoku se používá měřicích přístrojů s velkou citlivostí, zpravidla ve spojení s referenční elektrodou a měrnou iontově selektivní chloridovou elektrodou_o Tato zařízení dosahují citli.V Μ» vosti, umožňující indikovat koncentrace od 1CM, a menší koncentrace nelze jimi spolehlivě zjištovat. Zvýšení citlivosti se dosahuje u podobného zařízení podle patentu USA č. 3 058 901 pomocí kumulace koncentrace tak, že měřený plyn prochází po určitou dobu kapalinou v zásobníku a potom se kapalina přečerpá do měrné nádobky, kde se určí koncentrace metodou aktivního článku. Tak se zvýší citlivost měření, ale nelze včas zachytit nenadálé zvýšení koncentrace., například při havarijním úniku plynu.At present, measurement of HCl concentration is carried out by instruments that work on the principle of various methods. Measurement using active cell or conductometric methods is common. The gas to be measured is introduced into the solution and a high sensitivity meter is used to measure the cell voltage or conductivity of the solution, typically in conjunction with a reference electrode and a specific ion-selective chloride electrode _. These devices have a sensitivity. , and smaller concentrations cannot be reliably detected by them. Sensitivity enhancement is achieved in a similar device according to U.S. Patent 3,058,901 by concentration concentration such that the gas to be measured passes through the liquid in the reservoir for a period of time and then the liquid is pumped into a measuring vessel for active cell concentration determination. This increases the sensitivity of the measurement, but it is not possible to detect a sudden increase in concentration in a timely manner, for example in the case of an accidental gas leak.

Uvedené nevýhody řeší zařízení obsahující měrnou nádobku s přívodem demineralizované vody, s výpustným ventilem, čerpací jednotku vzduchu, průtokoměr vzduchu, měřič napětí s elektrodami v měrné nádobce, signalizační zařízení a časovač, jehož podstata spočívá v tom, že měrná nádobka má v sobě umístěnu referenční elektrodu a měrnou iontově selektivní chloridovou elektrodu, které jsou propojeny prvním vodičem a druhým vodičem s měřičem napětí, propojeným dále signalizační vazbou se signalizačním zařízením, měrná nádobka je dále opatřena výpustným ventilem, vodní přívod ze zásobníku demineralizované vody je opatřen průtokovým regulačním členem, přičemž dále přívod vzduchu do měrné nádobky je opatřen průtokoměrem vzduchu a vzduchovou čerpací jednotkou, propojenou spouštěcí vazbou s časovačem. Vysílač naměřené hodnoty průtokoměru vzduchuThese disadvantages are solved by a device comprising a measuring vessel with a supply of demineralized water, an outlet valve, an air pump unit, an air flow meter, a voltage meter with electrodes in the measuring vessel, a signaling device and a timer which is based on the measuring vessel having a reference. an electrode and a specific ion-selective chloride electrode, which are connected by a first conductor and a second conductor to a voltage meter, further connected by a signaling coupling to the signaling device, the measuring vessel is further provided with an outlet valve; the air supply to the measuring vessel is equipped with an air flow meter and an air pump unit, connected by a trigger coupling to the timer. Air Flow Meter Transmitter

263 207263 207

- 2 — může být propojen zpětnou vazbou se vzduchovou čerpací jednotkou a signalizační vazbou se signalizačním zařízením,, Časovač může být propojen uzavírací vazbou s výpustným ventilem a současně napouštěcí vazbou s průtokovým regulačním členem a kontrolní vazbou s hladinovým spínačem umístěným v měrné nádobce» Časovač může být propojen také jen s výpustným ventilem a s průtokovým regulačním členem, je-li průtokový regulační člen proveden jako dávkovači čerpadlo» Časovač může být propojen dokonce jen s výpustným ventilem, je-li průtokový regulační člen proveden jako plovákový ventil»- 2 - can be connected by feedback to the air pumping unit and by signaling to the signaling device ,, Timer can be connected by shut-off with discharge valve and at the same time by filling feedback with flow regulator and control feedback with level switch placed in measuring vessel » can also be connected only to the drain valve and to the flow regulator if the flow regulator is designed as a metering pump »The timer can only be connected to the drain valve if the flow regulator is designed as a float valve»

Tím se dosáhne kontinuálního měření koncentrace HC1 ve vzduchu, přičemž podprahové hodnoty koncentrace se při měření kumulují a současně náhlý vzestup koncentrace při havarijním úniku je indikován prakticky okamžitě·This achieves a continuous measurement of the HCl concentration in the air, whereby the subliminal concentration values accumulate during the measurement and at the same time a sudden increase in the concentration in the event of an accidental leak is indicated almost immediately.

Na připojených vý křesech je na obr» 1 schéma zařízení podle vynálezu v základním provedení, na obr» 2 je schéma téhož zařízení s regulací vzduchové čerpací jednotky a se signalizací nedodržení potřebného průtoku vzduchu, na obr_o 3 je schéma téhož zařízení s automatickým ovládáním výměny demineralizované vody ovládaným přímo časovačem, na obr» 4 je schéma téhož zařízení se zjednodušeným systémem výměny demineralizované vody, dodávané dávkovacím čerpadlem, a na obr» 5 je schéma téhož zařízení s dále zjednodušeným systémem výměny demineralizované vody řízeným s pomocí plovákového ventilu.Fig. 1 shows a diagram of the device according to the invention in the basic embodiment, Fig. 2 shows a diagram of the same device with regulation of the air pumping unit and with indication of non-compliance with the required air flow, Fig _. 3 shows diagram of the same device with automatic exchange control Fig. 4 is a diagram of the same device with a simplified system of demineralized water exchange provided by a metering pump; and Fig. 5 is a diagram of the same device with a further simplified system of demineralized water exchange controlled by a float valve.

Měrná nádobka 1 má plnění demineralizované vody ze zásobníku 2 provedeno vodním přívodem 6 přes průtokový regulační člen 8, který může být proveden jako ruční ventil nebo jako elektromagnetický ventil nebo jako dávkovači čerpadlo nebo jako plovákový ventil» Vypouštění demineralizované vody z měrné nádobky 1 je řízeno výpustným ventilem £, který mů£e být proveden jako ruční ventil nebo jako elektromagnetický ventil» Přívod měřeného vzduchu je zabezpečen vzduchovou čerpací jednotkou 12, čerpající stálé množství vzduchu přes průtokoměr 13 přívodem vzduchu 11 do měrné nádobky l_o Průtokoměr 13 může být opatřen vysílačem naměřené hodnoty 26 propojeným zpětnou vazbou 14 se vzduchovou čerpací jednotkou 12 a dále propojeným signalizační vazbou 18 se signalizačním zařízením 10» Vlastní měření se děje měřičem napětí který je napojen na měřený roztok v měrné nádobce 1 prostřednictvím referenční elektrody 2,The measuring vessel 1 has the filling of the demineralized water from the reservoir 2 by a water inlet 6 through a flow regulating element 8, which can be implemented as a manual valve or as an electromagnetic valve or as a metering pump or float valve. valve £ who had £ e be designed as a manual valve or an electromagnetic valve »inlet of the measured air flow is secured by the air pump unit 12, drawing a constant amount of air through the flowmeter 13 of the air inlet 11 into the measurement container l _by flow meter 13 may be provided with a transmitting measured values 26 connected by feedback 14 to the air pump unit 12 and further connected by signaling feedback 18 to the signaling device 10. The actual measurement is carried out by a voltage meter which is connected to the measured solution in the measuring vessel 1 via The reference electrodes 2,

263 207 zde například kalomelové, a měrné iontově selektivní chloridové elektrody 3, a to po řadě prvním vodičem 19 a druhým vodičem 20» Měřič napětí 9 je propojen poplachovou vazbou 21 se signalizačním zařízením 10. Zařízení podle vynálezu je dále opatřeno časovačem jehož spouštěcí vazba 22 je napojena na vzduchovou čerpací jednotku 12o Časovač % může být napojen uzavírací vazbou 23 na výpustný ventil £ a napouštěcí vazbou 25 na průtokový regulační člen 8, je-li tento proveden jako dávkovači čerpadlo, nebo časovač může být napojen současně na výpustný ventil £ uzavírací vazbou 23. na hladinový spínač 15 Kontrolní vazbou 24 a na průtokový regulační člen 8 napouštěcí vazbou 25. přičemž v této kombinaci je průtokový regulační člen 8 proveden jako elektromagnetický uzavírací ventil a stejně tak i výpustný ventil £« Je-li průtokový regulační člen 8 proveden jako plovákový ventil je pak časovač £ propojen ve své ovládací části pouze uzavírací vazbou 23 s výpustným ventilem £.263 207 here, for example, calomel and specific ion selective chloride electrodes 3, in turn by a first conductor 19 and a second conductor 20. The voltage meter 9 is connected by an alarm coupling 21 to a signaling device 10. The device according to the invention is further provided with a timer. The timer may be connected by a shut-off coupling 23 to the outlet valve 8 and by a feed-through coupling 25 to the flow control member 8, if this is a metering pump, or the timer may be connected simultaneously to the outlet valve 6 by a shut-off coupling. 23. to the level switch 15 by the control coupling 24 and to the flow control member 8 by a filling coupling 25. in this combination the flow control member 8 is designed as an electromagnetic shut-off valve as well as an outlet valve 8. The float valve is p and the timer 8 is connected in its control part only by a closed coupling 23 to the drain valve 8.

Funkce zařízení je následující. Do měrné nádobky 1 je napuštěna vodním přívodem 6 demineralizované voda ze zásobníku 2, která je probublávána měřeným vzduchem, dopravovaným vzduchovou čerpací jednotkou 12, přičemž průtok vzduchu lze sledovat na průtokoměru 13. ze kterého je vzduch zaveden do měrné nádobky £ přívodem vzduchu 11. Obsah zjišťovaného HG1 ve vzduchu se měří po rozpuštění v měrné nádobce 1 pomocí měřiče napětí 9 s referenční elektrodou 2 a měrnou iontově selektivní elektrodou které tvoří aktivní článek a jsou s měřičem napětí j) spojeny prvním vodičem 19 a druhým vodičem 20.The function of the device is as follows. Demineralized water from reservoir 2 is introduced into the measuring vessel 1 by a water inlet 6, which is bubbled through the measured air conveyed by the air pumping unit 12, the air flow can be monitored on a flow meter 13 from which The HG1 to be detected in air is measured after dissolution in the measuring vessel 1 by means of a voltage meter 9 with a reference electrode 2 and a specific ion selective electrode forming the active cell and connected to the voltage meter j) by a first conductor 19 and a second conductor 20.

Při překročení prahu nebezpečné koncentrace HC1 ve vzduchu dojde ke stoupnutí koncentrace chloridových iontů v demineralizované vodě v měrné nádobce 1, stoupne napětí aktivního článku z referenční elektrody 2 a měrné iontově selektivní elektrody £, napětí je indikováno ve stupnici koncentrace na měřiči napětí <? a je signalizováno nebezpečí signalizačním zařízením 10, připojeným k měřiči napětí % pomocí poplachové vazby 21. Koncentrace chloridových iontů se v měrné nádobce 1 postupně zvyšuje a při dosažení· nebezpečné koncentrace, bu3 dlouhodobě z nižších hodnot, nebo krátkodobě z vyšších hodnot, nebo téměř okamžitě při havarijním úniku, dojde ke spuštění signalizačního zařízení 10. Aby za delší dobu nedošlo k signalizaci bu3 z nepatrných hodnot dlouhodobě akumulo263 207If the threshold concentration of HCl in air is exceeded, the concentration of chloride ions in the demineralized water in the measuring vessel 1 increases, the voltage of the active cell from the reference electrode 2 and the specific ion selective electrode 6 increases. and the danger is signaled by a signaling device 10 connected to the voltage meter% by means of an alarm coupling 21. The concentration of chloride ions in the measuring vessel 1 gradually increases and reaches a dangerous concentration, either long-term from lower values or short-term from higher values, or almost immediately In the event of an accidental leakage, the signaling device 10 is triggered.

- 4 váných, anebo vlivem samovolné polarizace elektrod, které pracují v takto nízkých koncentracích mimo rovnovážný stav a samy mohou ovlivnit napětí aktivního článku, je třeba po určité době roztok v měrné nádobce 1 vyměnit. Pro správnou funkci zařízení je výhodné, aby měřený vzduch procházel demineralizovanou vodou v množství 0,5 až 1,5 objemových dílů za minutu na 1 objemový díl demineralizované vody* Demineralizovaná voda se vyměňuje v měrné nádobce nejpozději po 200 hodinách měření» Tím se dosáhne obnovení citlivosti měření. Protože provoz měřicího zařízení je závislý především na chodu vzduchové čerpací jednotky 12, spouští se časovač 2 právě v závislosti na jejím chodu, a to spouštěcí vazbou 22» Uplynutí nastavené doby do výměny zjistí obsluha na časovači 2t výpustným ventilem £ vypustí roztok z měrné nádobky 1, napustí tamtéž ze zásobníku 2 demineralizovanou vodu vodním vedením 6 přes průtokový regulační člen 8, provedený zde jako ručně ovládaný ventil, a vynuluje časovač £» Schéma takového zařízení je na obr» 1« Na obr. 2 je totéž zařízení, kde průtokoměr 13 je opatřen vysílačem naměřené hodnoty 26, který řídí zpětnou vazbou 14 vzduchovací čerpá cí jednotku 12. aby dávala stálé množství vzduchu» Vysílač naměřené hodnoty 26 svým napojením na signalizační zařízení 10 signalizační vazbou 18 zajištuje signalizaci v případě, že průtok vzduchu pokles ne pod nastavenou přípustnou mez₀ Na obr» 3 je zařízení dle obr» 2 s rozšířenou funkcí o automatické vypouštění roztoku z měrné nádobky 1 na povel časovače 2 uzavírací vazbou 23 výpustným ventilem £ a následné napouštění demineralizované vody řízené časovačem 2 přes napouštěcí vazbu 25 průtokovým regulačním členem 8, přičemž napouštění se ukončí na povel hladinového spínače 15 prostřednictvím kontrolní vazby 24 a přes časovač 2 zmíněnou napouětěcí vazbou 25. Na obr» 4 je obdobné zařízení, ale se zjednodušenou automatickou výměnou roztoku» Na povel časovače £ se na určitou dobu otevře prostřednictvím uzavírací vazby 23 výpustný ventil £. Z měrné nádobky JL se vypouští roztok, současně se otevírá průtokový regulační Člen 8, provedený zde jako plovákový ventil a napouští se měrné nádobka 1 demineralizovanou vodou ze zásobníku 2· Protože průřez průtokového regulačního členu 8 je menší než průřez výpustného4, or due to the spontaneous polarization of electrodes which operate at such low concentrations out of equilibrium and which may themselves affect the voltage of the active cell, the solution in the measuring vessel 1 needs to be replaced after a certain time. For the correct function of the device it is advantageous that the measured air passes through demineralised water in the amount of 0.5 to 1.5 parts per minute per 1 part of demineralized water * Demineralized water is exchanged in the measuring vessel at the latest after 200 hours measurement sensitivity. Since the operation of the measuring device depends primarily on the operation of the air pumping unit 12, the timer 2 is triggered depending on its operation by the triggering 22. The expiry of the set time until replacement is detected by the operator on the timer 2t. also feeds the demineralized water from the reservoir 2 through the water line 6 through the flow regulating member 8, made here as a manually operated valve, and resets the timer. The diagram of such a device is shown in Fig. 1. provided with a measured value transmitter 26, which controls the feedback 14 of the air pumping unit 12 to provide a constant amount of air. »The measured value transmitter 26, by connecting it to a signaling device 10, provides a signaling 18. ₀ Per cap r »3 is a device according to FIG. 2 with an extended function of automatically discharging the solution from the measuring container 1 at the command of the timer 2 by the shut-off 23 through the discharge valve 6 and subsequent filling of the timer-controlled demineralized water In FIG. 4 there is a similar device but with a simplified automatic solution exchange. At the command of the timer 8, an outlet valve 8 is opened for a certain time by means of a lock coupling 23. . The solution is discharged from the measuring vessel 11, at the same time the flow regulating member 8, provided here as a float valve, is opened and the measuring vessel 1 is filled with demineralized water from the reservoir 2.

263 207263 207

- 5 ventilu £ a případný opačný rozdíl tlaků nestačí zvrátit kvalitativně tento poměr, dojde po určité době po otevření výpustného ventilu 4 k vyprázdnění měrné nádobky 1, a to i přes současný přítok demineralizované vody. Pak se uzavře výpustný ventil £ a měrná nádobka 1 se sama naplní do předepsané výše pomocí plovákového uzavíracího ventilu. Při netěsnosti průtokového regulačního členu 8 odtéká přebytečná demineralizovaná voda pojistným přepadem 17 o5 of the valve 4 and any possible pressure difference, it is not sufficient to reverse this ratio qualitatively, after a certain time after opening of the outlet valve 4 the measuring container 1 is emptied despite the simultaneous inflow of demineralized water. The drain valve 6 is then closed and the measuring container 1 is self-filled to the prescribed level by means of a float shut-off valve. Excessive demineralized water flows through the safety overflow 17 o

Pro zvýšení citlivosti měření lze zařízení použít při měření můstkovou metodou. Získané napětí aktivního Článku se porovnává s napětím jiného článku, jehož referenční elektroda a měrná iontově selektivní elektroda jsou ponořeny v demineralizované vodě s v·divostí cca 0,1 MJim.To increase the sensitivity of the measurement, the device can be used with the bridge method. The active cell voltage obtained is compared to the voltage of another cell whose reference electrode and the specific ion selective electrode are immersed in demineralized water with an accuracy of about 0.1 µm.

Zařízení dle vynálezu je použitelné k měření Koncentrace HC1, především ve vzduchu, ale i v jiných plynech, které neovlivní činnost detekujícího aktivního článku. Ve smyslu definice je možno zařízení sestavit z různých konkrétních prvků, které mohou být pro zdokonalení funkce soustavy samy dále vylepšeny. Například pojistný přepad je možné z měrné nádobky užít i v kombinaci se sestavami s ručním či elektromagnetickým ventilem na místě průtokového regulačního členu. Co se týče měřiče napětí, lze použít různých přístrojů s různým způsobem ukazování, vždy však s vysokým vstupním odporem, alespoň 30 o Spolehlivost vzduchové čerpací jednotky lze zvýšit například jejím zdvojením s automatickým přepínáním při poruše, ovládaným například signálem z vysílače naměřené hodnoty na průtokoměru vzduchu.The device according to the invention is useful for measuring the HCl concentration, especially in air, but also in other gases which do not affect the activity of the detecting active cell. By definition, the device can be made up of various specific elements that can be further improved to improve system performance. For example, a safety overflow can be used in combination with a manual or solenoid valve assembly in place of the flow regulator from the measuring cup. As for the voltage meter, different instruments can be used with different display modes, but always with a high input resistance, at least 30 o The reliability of the air pump unit can be increased, for example by doubling it with automatic failure switching. .

Claims

1. Apparatus for measuring and indicating a non-limit end in air comprising a measuring vessel of pi / v of water-mineralized water and with an outlet valve, an air pumping unit, an air flow meter, a voltage meter with electrodes in a measuring vessel, a signaling device and a timer. in that the measuring cup (1) has a reference electrode (2) and a specific ion selective chloride electrode (3), which are connected by a first conductor (19) and a second conductor (20) to a voltage meter (9), further connected an alarm coupling (21) with a signaling device (10), the measuring vessel (1) is further provided with an outlet valve (4), a water supply (6) of the demineral container (7).

263 207 of lized water is provided with a flow regulating member (8), wherein the air supply (11) to the measuring vessel (1) is provided with an air flow meter (13) and an air pump unit (12) connected by a trigger coupling (22) to a timer ( 5) «

2. A device according to claim 1, characterized in that it comprises a measured value transmitter (26) of the flow meters (13), the measured value transmitter (26) being connected by feedback (14) to the air pump unit (12) and signaling feedback (18). signaling devices (10) «

Device according to Claims 1 and 2 /, characterized in that the timer (5) is connected simultaneously by a closing coupling (23) with a drain valve (4), a control coupling (24) with a level switch (15) and a filling coupling (25) with flow controller ($ 8,

4o Equipment according to items 1 and 2 _; characterized in that the timer (5) is connected by a shut-off coupling (23) to an outlet valve (4) and a filling coupling (25) to the flow control member (8), the flow control member (8) being designed as a metering pump.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the timer (5) is connected by a shut-off coupling (23) to an outlet valve (4), wherein the flow regulating member (8) is designed as a float shut-off valve with flow cross section open. at least one third less than the flow cross-section of the outlet valve (4), at an overpressure on the flow control member (8) of at most one fifth greater than the outlet valve (4), and with a float (16) housed in the measuring vessel (1) ), the measuring vessel (1) being provided with a safety overflow (17).