стационарный ph-метр для контроля жидких сред

Формула изобретения

Стационарный pH-метр для контроля жидких сред, содержащий установленные в корпусе погружного датчика измерительный стеклянный электрод, вспомогательный электрод сравнения и термодатчик, и высокоомный преобразователь для измерения ЭДС измерительного и вспомогательного электродов, отличающийся тем, что измерительный стеклянный электрод выполнен с твердым электролитом из сплава с переносчиком ионов водорода и вспомогательный электрод сравнения - на основе непроточного полимерного электролита, при этом электроды и термодатчик герметизированы в корпусе погружного датчика с помощью силиконового герметика и резиновой прокладки, а высокоомный преобразователь дополнительно включает встроенный программируемый контроллер, обеспечивающий автоматическое приведение значений измеряемой величины pH к температуре 20^oC и пересчет значений pH в величины титруемой кислотности.

Описание изобретения к патенту

Стационарный pН-метр относится к измерительным приборам и может быть использован для контроля жидких сред, в частности молочных продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому прибору является pН-метр-202,2, включающий трубчатый корпус, держатель, погружной датчик с измерительным стеклянным электродом для определения рН, вспомогательный электрод сравнения, а также высокоомный преобразователь для измерения электродвижущей силы (ЭДС) стеклянного и вспомогательного электрода [10].

Однако конструкция датчиков этого прибора обладает недостатками, а именно, не позволяет применять его для технологических процессов, требующих стерилизации датчиков горячей водой и паром (до 130^oС), так как используются электроды с жидкостным заполнением. Кроме того, не обеспечивается высокая точность контроля жидких сред, в частности измерения кислотности молочных продуктов высокоомным преобразователем и герметичность датчика в месте соединения корпуса с электродами.

Технический результат изобретения заключается в создании промышленный рН-метра с датчиком, выдерживающим высокотемпературную обработку при стерилизации, а также с высокоомным преобразователем, позволяющим повысить точность контроля кислотности молочных продуктов.

Технический результат достигается тем, что в промышленном pН-метре со стерилизуемым датчиком для пищевых сред, содержащем погружной датчик с измерительным стеклянным электродом для определения pН и вспомогательный электрод сравнения, установленные в корпусе датчика, а также высокоомный преобразователь для измерения ЭДС стеклянного и вспомогательного электродов, согласно изобретению в состав датчика дополнительно введен термодатчик для измерения температуры, измерительный стеклянный электрод выполнен с твердым электролитом из сплава с переносчиком ионов водорода, вспомогательный электрод сравнения выполнен на основе непроточного полимерного электролита, при этом электроды и термодатчик герметизируют в корпусе датчика с помощью силиконового герметика и резиновой прокладки. Высокоомный преобразователь дополнительно включает встроенный программируемый контроллер, обеспечивающий автоматическое приведение значений измеряемой величины рН к номинальной температуре, например 20^oС, и пересчет значений рН в величины титруемой кислотности.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика прибора. Основными конструкционными частями датчика являются трубчатый корпус 1 и держатель 2, в последнем закреплены в силиконовом герметике измерительный электрод 3, электрод сравнения (вспомогательный) 4 и термодатчик 5, провода от которых заканчиваются двумя штекерами от разъема 6. Один штекер предназначен для электродов (измерительный выводится на штырь, вспомогательный - на корпус), другой - для термометра сопротивления. Указанные штекеры вмонтированы в трубчатые изоляторы.

Электроды 3 и 4 снабжены пластиковыми колпачками 7, фиксирующими посадку электродов в держателе и позволяющими в случае необходимости выполнить их аварийный демонтаж.

Держатель 2 ввинчивается в корпус 1 по резьбе, а стыковка этих деталей уплотняется резиновым кольцом 8. В корпусе 1 установлена упорная шайба 9, которая препятствует случайным осевым перемещениям электродов и термометра.

С противоположной от держателя 2 стороны к корпусу 1 подсоединены кабельный блок 10, несущий два кабеля - один для подключения электродов, другой для подключения термометра сопротивления, которые заканчиваются гнездами. Ввод кабельного блока и кабелей в корпус 1 герметизирован резиновой шайбой, входящей в комплект блока, и фиксируется в корпусе 1 накидной гайкой 11. Датчик снабжен фланцем 12, который крепится к корпусу 1 посредством трех установочных винтов 13, упирающихся в проточку на корпусе.

Для защиты выступающих частей электродов в процессе монтажа, демонтажа, при хранении и для осуществления калибровки с использованием буферных растворов на проточку держателя 2 помещается защитный стакан 14 с винтовой заглушкой 15. Последняя снабжена уплотнительным резиновым кольцом 16 и имеет внутреннюю расточку с боковым отверстием, через которое в полость между электродами заливается дистиллированная вода или соответствующие буферные растворы, сохраняющие электроды в оперативно-рабочем состоянии между циклами производства и позволяющие произвести калибровку датчика.

Все металлические детали датчика выполнены из нержавеющей стали марки 12Х18Н9Т, заглушка и стакан - из фторопласта Ф-4, колпачки и упорная шайба - из термостойкого полиэтилена.

Общий вид прибора приведен на фиг. 2, а структурная схема на фиг. 3.

В состав прибора входят следующие основные узлы и блоки (фиг.3): электродная система для измерения pН 1 и термодатчик 2, выносной входной усилитель 4, согласующий высокоомный выход электродной системы с входным каскадом высокоомного преобразователя 5, коммутатор 6, разделяющий во времени прохождение на вход аналого-цифрового преобразователя сигналов от электродной системы и термодатчика, аналого-цифровой преобразователь 7, выполняющий преобразование выходного сигнала коммутатора в цифровой код, программируемый контроллер 9, управляющий работой узлов и блоков и выполняющий математическую обработку принятой от аналого-цифрового преобразователя информации, матричный индикатор 8, отображающий результат измерения и осуществляющий функцию интерфейса между прибором и оператором, клавиатура 10 для выбора и управления режимами работы устройства, блоки питания 3 и 11.

Работа прибора осуществляется следующим образом. Сигнал с выхода ионоселективной электродной системы 1 поступает на первый вход выносного усилителя 4. Сигнал с выхода термодатчика 2 поступает на второй вход выносного усилителя 4. Выносной усилитель предназначен для согласования выходных параметров электродной системы и термодатчика с последующими каскадами устройства. С выхода выносного усилителя сигналы поступают на коммутатор 6 для разделения во времени их прохождения на вход аналого-цифрового преобразователя 7. Программируемый контроллер 9 управляет режимами работы и порядком прохождения сигналов, вычисляет значения параметров по назначению, передает результаты измерений и вычислений pН и температуры для визуального контроля на графический жидкокристаллический индикатор 8 и через схему формирования выходных сигналов 12 в систему верхнего уровня (самопишущий прибор, персональная ЭВМ и др.). Блоки питания 3 и 11 предназначены для формирования напряжений, необходимых для работы выносного усилителя и вторичного преобразователя.

Например, программируемый контроллер обеспечивает проведение автоматической коррекции влияния температуры на крутизну характеристики электродной системы и на изменение значения pН среды от температуры, пересчет значений рН в единицы титруемой кислотности и др.