Устройство для дозирования

 

Использование: для дозирования газов или жидкостей. Сущность изобретения: устройство содержит емкость, входной клапан, выходной клапан и два дополнительных клапана Все эти элементы разделены чувствительными элементами на две камеры . Кроме того, устройство содержит блок управления с прямым и инверсным выходами, входной и выходной каналы Прямой и инверсный выходы блока соединены соответственно с первыми камерами входного и выходного клапанов, а вторые камеры входного и выходного клапанов соединены с первой камерой емкости и соответственно с входным и выходным каналом Первая камера первого дополнительного клапана связана с второй камерой входного клапана и второй камерой емкости, первая камера второго дополнительного клапана связана с второй камерой выгодного клапана и второй камерой емкости Вторые камеры первой и второй дополнительных емкостей связаны с прямым и инверсным выходами блока управления соответственно . 3 злф-лы, 2 ил

ОЛИ(:АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5013718/ t 0 (22) 29.11.91 (46) 1511.93 Бюл. Na 41-42 (75) Бирюков И.М„Бирюкова И.И:, Бирюков ЕИ,; Бирюков А.И. (73) Бирюков Игорь Михайлович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ (57) Использование: для дозирования газов или жидкостей. Сущность изобретения: устройство содержит емкость, входной клапан, выходной клапан и два дополнительных клапана Все эти элементы разделены чувствительными элементами на две камеры Кроме того, устройство содержит блок улравления с лрямым и инверсным выходами, входной и выходной каналы. Прямой и инверсный выходы блока соединены соответственно с первыми камерами входного и выходного клапанов, а вторые камеры входного и выходного клапанов соединены с первой камерой емкости и соответственно с входным и выходным каналом. Первая камера первого дополнительного клапана связана с второй камерой входного клапана и второй камерой емкости, первая камера второго дополнительного клапана связана с второй камерой выходного клапана и второй камерой емкости. Вторые камеры первой и второй дололнительных емкостей связаны с прямым и инверсным выходами блока управления соответственно. 3 зйф-лы,2 ил, 2003050

Изобретение относится к дозирующим устройствам и может быть использовано в газовой, химической и нефтехимической промышленности для доэирования газов или жидкостей.

Известен дозатор, содержащий емкость с газовой и управляющей камерами, между которыми расположена вялая мембрана, блок управления с прямой и инверсными гыходами, соединенными соответственно с управляющими входами входного и выходного клапанов, вход входного клапана соединен с входным каналом, выход входного клапана и вход выходного клапана сообще ны с газовой камерой, выход выходного клапа а подключен к выходному каналу, а прямой выход блока управления связан с управляющей камерой (авт, св. N- 972225, кл. 6 01 F 11/08; 1981).

Известный дозатор имеет большую дискретность изменения расхода, определяему о обьемом газовой камеры.

Известно устройство для импульсного доэирования газа, содер>кащее емкость, разделенную чувствительным элементом на две камеры, входной и выходной клапаны, каждый из которых разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, блок управления с прямым и инверсным выходами, входной и выходной каналы, причем пряФой и инверсный выходы блока управления соединены соответственно " первыми камерами входного и выходного клапанов, а вторые камеры входного и выходного клапанов соединены с первой камерой емкости и соответственно с входным и выходным каналом (авт, св, N

1132150, кл. 6 01 F 11/08, 1984).

Известный дозатор позволяет уменьшить -дискретность изменения расхода, однако в нем имеет место техническое противоречие между дискретностью дозы и производительностью, что делает его недостато(HO удобным в эксплуатации.

Целью изобретения является улучшение удобства работы (эксплуатации) устройства для дозирования.

Поставленная цель достигается тем, что .в него введены два дополнительных клапана, каждый из которых разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, причем первая камера первого дополнительного клапана связана с второй камерой входного клапана и второй камерой емкости, первая камера второго дополнительного клапана связана с второй камерой выходного клапана и второй камерой емкости, а вторые камеры первой и второй дополнительных емкостей связаны с прямой и инверсными выходами блока управления соответственно.

Кроме того. камеры емкости могут быть снабжены введенными датчиками положе5 ния чувствительного элемента, подключенными к блоку управления. Выходной канал может быть снабжен регулятором расхода, а также узлом накопления и отдачи >кидкости.

На фиг. 1 изображена схема, где чувствительный элемент выполнен в виде мембраны; на фиг. 2 — то >ке, в виде поршня.

Устройство содержит емкость 1, входной клапан 2, выходной клапан 3, входной канал 4, связанный с клапаном 2, выходной канал 5, связанный с клапаном 3. Входной клапан 2, емкость 1 и выходной клапан 3 разделены чувствительными элементами 6 на две камеры: 7, 8; 9, 10; 11, 12 соответственно, Камеры 8, 10, 12 соединены между собой. Камеры 7, 11 подключены к блоку управления 13, Выходной канал 5 снабжен узлом накопления и отдачи жидкости 14, который выполнен, например, в виде сильфонно-пружинного исполнительного механизма или цилиндра с поршнем и системой стабилизации расхода 15.

Входной канал 4 снабжен задатчиком давления 18, подключенным при дозировании газа непосредственно к каналу 4 или, например, через емкость 17 при дозировании жидкости. Устройство для доэирования снабжено дополнительными клапанами 18, 19 с двумя камерами 20, 21 и 22, 23. Камеры

21 и 23 соединены с второй камерой 9 емкости 1 и соответственно с входным каналом

4 и выходным 5. Камера 20 соединена с камерой 11, а камера 22 — с камерой 7 клапана 2. Устройство для доэирования (фиг. 2)

40 дополнительно снабжено датчиками положения чувствительного элемента 24, 25 (например, кнопками), установленными в емкости с возможностью взаимодействия с чувствительным элементом 6, выполненным в виде поршня, Блок управления 13 снабжен распределителем 26, камеры управления которого соединены с соответствующим датчиком положения 24 и 25. Блок управления может быть снабжен системой управле50 иия, включающей и отключающей энергию питания к кнопке датчиков поло>кения 24 и

25. Она может быть осуществлена вручную, например, с помощью тумблера или автоматически, например, с помощью микроконтроллера программируемого марки МКП-1 (не показано). На распределитель 26 по каналу 27 подводится давление сжатого воздуха, который по каналу 28 поступает в камеры 7 и 22 клапанов 2 и 19. Камеры 11 и

2003050

20 клапанов 3, 18 по каналам 29, 30 связаны с атмосферой, Устройство работает следующим образом.

Доэируемая жидкость, например, из емкости 17 под заданным давлением с помощью задатчика давления 16 поступает в канал 4. Если в исходном состоянии клапаны 3 и 18 закрыты, так как в камеры 11 и 20 поступает давление сжатого воздуха, то клапаны 2 и 19 открыты, так как в камерах 7 и

22 клапанов 2 и 19 — атмосфера. Жидкость из канала 4 поступает в камеру 8 открытого клапана 2 и в камеру 10 емкости 1. Так как клапан 3 закрыт, то жидкость в выходной канал 5 не поступает. Чувствительный элемент 6 (мембрана) под давлением доэируемой жидкости перемещается вверх и заполняет объем 10 емкости 1 жидкостью.

При этом воздух из камеры 9 емкости 1 через открытый клапан 19 уходит в выходной канал 5. Через некоторое время, когда камера 10 заполняется жидкостью, блок управления 13 подключит камеры 11, 20 клапанов 3, 18 к атмосфере и они откроются под силовым воздействием дозируемой жидкости, А камеры 7, 22 клапанов 2, 18 подключатся к давлению сжатого воздуха и закроются. Жидкость из канала 4 через открытый клапан 18 начйет поступать в камеру 9 емкости 1 и заполнять ее жидкостью, При этом чувствительный элемент 6 начинает опускаться вниз и вытеснять жидкость из камеры 10 в выходной канал 5. Если необходимо выдать дозы импульсно, то с помощью, например, распределителя (не показано) отключают узел накопления и отдачи жидкости 14 и систему стабилизации расхода 15, В этом случае жидкость вытесняется непосредственно в доэируемую емкость. Если необходимо выдать одну дозу, то блок управления 13 больше не изменяет своих сигналов управления. В этом случае жидкость из камеры 10 вытесняется, а камера 9 заполняется жидкостью и устройство доэирования готово для выдачи новой дозы.

Если необходимо выдать несколько доз, то блок управления изменяет давление в камерах управления клапанов 2, 3, 18, 19 столько раз, сколько нужно выдать доз, Если необходимо изменить производительность, то с помощью задатчика давления изменяют давление в канале 4. При изменении давления изменяется время заполнения камер 9, 10 емкости 1 и, следовательно, производительность. Если необходимо осуществлять непрерывное дозирование заданной дозы, то к выходному каналу 5 подключают узел

14. В этом случае жидкость заполняет камеру узла 14, сжимая пружину, и в момент

2n(K+ 1)4 где l — количество емкостей, подключенных аналогичным образом.

Устройство для дозипования на фиг, 2 работает следующим образом.

В исходном состоянии сжатый воздух иэ канала 27 попадает в канал 28 и управляемые камеры 7. 22 клапанов 2, 19, которые закрываются. Дозируемая жидкость или газ из входного канала 4 попадает в камеру 21 клапана 18(так как в камере 20 атмосферное давление и он открыт) и затем в камеру 9 емкости 1, Чувствительный элемент 6 (поршень) поднимается вверх, вытесняя воздух из камеры 10 через открытый клапан 3 в выходной канал 5. После того, как чувствительный элемент 6 достигнет крайнего верхнего положения, он нажмет на кнопку датчика 24 и замкнет электрическую цепь нормально разомкнутого контакта датчика

24. В результате в камеру управления распределителя 26 поступит сигнал управления и он переключится. При этом канал 27 соединится с каналом 29 и клапаны 3, 18 закро45

55 переключения клапанов расходует жидкость из узла 14, сглаживая импульсы и осуществляя плавное дозирование. С помощью системы стабилизации расхода 15 можно

5 непрерывно дозировать жидкость заданного расхода, при этом о количестве дозируемой жидкости судят по количеству опорожненных объемов емкости 1.

Наибольший эффект устройства для до10 зирования достигается при дозировании газа. Это достигается тем, что задатчик давления 16 может изменять давление в канале 4. Количество давлений определяется из выражения m = 2" — 1 или, по меньшей

15 мере, m = 2 — 1. Это означает, что с п(к+1) помощью одной емкости 1 можно получить такое >ке количество различных дискретных доз, где m — количество различных стабилизиру20 ющих давлений; п — количество стабилизаторов давления (клапанов) в задатчике давления;

К вЂ” количество усилителей.

При этом количество доэ будет равно

25 количеству стабилизированных давлений, т.е, равно величине m, Количество емкостей 1, подключенных аналогичным образом, может быть увеличено, при этом, если объем емкости 1. V> = 1, 30 то объем второй емкости численно будет равен Vz = m = 2 ) и т.д„в этом случае п(к+1) количество различных доз равно

2003050 ются, а канал 28 соединится с каналом 30 (атмосферой) и клапаны 2, 19 откроются, Теперь жидкость из канала 4 будет через открытый клапан 2 поступать в камеру

10 емкости 1, а с камеры 9 через открытый клапан 19 — в выходной канал 5. Чувствительный элемент 6 начнет Опускаться вниз.

Как только чувствительный элемент отойдет

or датчика 24, его контакты разомкнутся и в камеру управления распределителя 26 не будет поступать сигнал управления, однако распределитель 26 не переключится (он сможет перекл»очиться только тогда, когда замкнутся контакты конечного выключателя

25 и сигнал управления поступит в другую камеру распределителя 26).

Таким образом, чувствительный элемент 6 опускается вниз, осуществляя выдачу первой дозы. Как только чувствительный элемент 6 достигнет нижнего положения, то он нажмет на кнопку датчика 25, замкнет его нормально разомк» утые контакты и сформирует сигнал управления, который, поступая в другую камеру управления распределителя 26, переключит его в исходное состоя »ие, При этол» сжатый воздух по каналам 27, 28 закроет клапаны 2 и 19, а атмосфера по каналам 30, 29 откроет клапаны 3, 18. Теперь жидкость из канала 4 снова »аннет поступать в камеру 9 емкости 1, а из камеры 10 — через клапан 3 и выходной канал 5. После чего циклы дозирования будут повторяться, пока от какого-либо датчиKQ, например, 24, HG отключат энерги»о и итания (электрическую или п невматическую в зависимости. от конструкцйи.датчика). Если от датчика 24 отключить энергию и lTGIIèrI, например, вручную с помощью тумблера или автоматически с помощью

МКП-1, то чувствительный элемент 6, достигнув крайнего верхнего положения, хоть и замкнет контакты датчика 24, но сигнал управления на распределитель 26 не поступит (т.к. отключено питание) и распределитель 26 не переключится. Так как распределитель 26 не переключится, то не переключатся клапаны и процесс дозирования прекратится.

Таким образом, задавая количество импульсов и считая их на датчиках 24, 25, можно формировать заданную дозу.

Предложенное устройство может изменять расход жидкости в единицу времени путем изменения давления в канале 4, При увеличении давления увеличивается частота г»ереключения распределителя и в единицу времени будет увеличиваться количество доз, при уменьшении давления в канале 4 аналогичным образом уменьшается расход жидкости.

V1=1;

Чг =-2Ч1+ 1 =4;

Таким образом, предложенное устройство для дозирования имеет более высокую производительность за счет того, что обе камеры емкости являются рабочими и отсутствует холостой ход заполнения камеры емкости 1 дозируемой жидкостью или газом.

Учитывая тот фактор, что устройство за

Один цикл поднимдния и Опускания чувствительного элемента 6 выдает дозу, равную двум вбьемам емкости 1, то это позволит ка>кдый следующий объем емкости 1, подключенный аналогичным образом, выполнять на единицу минимальной дозы больше, чем максимальная доза, получаемая первой емкостью или суммарной дозы предыдущих емкостей за цикл. При этом, если объем первой емкости равен единице, то при дозировании жидкости за один цикл поднимания и опускания чувствительного элемента 6 выдается доза, равная двум единицам. Тогда обьем второй емкости берут на единицу бол ьше, т.е. Ч1 = 1. Ч2 = 1 2 + 1 = 3. Чз = 2V1 +

2Ч2+1==1 2+2 3+1 =9 и т.д, Доза каждого объема может складываться из различных циклов 1, 5; 2, 3 и т,д., где один цикл равен двум объемам емкости, 1,5 цикла равно трем

Объемам емкости и т.д.

Если дозировать каждой емкостью по

1,5 цикла, то объемы будут равны:

Чз = ЗЧ1+ ЗЧ2+ 1 = 3+ 12 + 1 = 16;

Ч» =- 2V1+ ЗЧ2 + ЗЧз 4- 1 = 3 + 12 + 48 + 1= = 64 итд.

Дозирование осуществляется следующим образом.

Если необходимо выдать дозу, равную единице, то чувствительный элал снт 6, например, опуска»от вниз. Если необходимо выдать дозу в две единицы, то чувствительный элемент с помощью системы управления опускают вниз и поднимают вверх, и т.д.

Аналогичные манипуляции можно проводить с каждой емкостью или нескольких в разли гных сочетаниях.

Повышение производительности достигается также тем, что не требуется согласовывать работу генератора со временем опорожнения емкости, где емкость с датчиками положения чувствительного элемента и распределительное устройство образ ют генератор, где в качестве энергии привода используется дозируемая среда. Предложенное устройство имеет более широкую

2003050

10 юг.1 область использования, так как может осуществлять выдачу дозы как дискретно. так и непрерывно с заданным расходом.

В предложенном устройстве имеется более широкий диапазон регулирования дозы, где количество различных дискретных доз для газа опрекделяется. напоимер, иэ выражения m = 2" — 1 или 2 " — 1 не трудно заметить, что при и = К -.1- 3 можно получить количество доз m 2 "з = 2 4 — 1.

Предложенное устройство мажет с помощью одной емкости дозировать различные среды, например два различных газа.

Для этого входы клапанов подключают к

Ф о р мул а изобрете ни я

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ, содержащее емкость, разделенную чувствительным элементом на две камеры, входной и выходной клапаны, каждый из которых разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, блок управления с прямым и инверсным выходами, входной и выходной каналы, причем прямой и инверсный выходы блока управления соединены соответственно с первыми камерами входного и выходного клапанов, а вторые камеры входного и выходного клапанов соединены с первой камерой емкости и соответственно с входным и выходным каналами, отличающееся тем, что в него введены два дополнительных клапана, каждый из которым разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, причем различным газовым средам в два канала 4.

С помощью эадатчиков давления можно формировать различные давления в каналах "

4, что позволит за один цикл дозировать

5 смеси различных газов требуемой концентрации.

Все это делает предложенное устройство для дозирования более надежным и удобным в эксплуатации.

10 (56) Авторское свидетельство СССР

М 972225, кл. G 01 F 11/08, 1981, Авторское свидетельство СССР

М 1182150, кл. 6 01 F 11/08.

15 первая камера первого дополнительного клапана связана с второй камерой входно20

ro клапана и второй камерой емкости, первая камера второго допол нител ьногЬ клапана связана с второй камерой выходного клапана и второй камерой емкости, а вторые камеры первой и второй дополнительных емкостей связаны с прямым и инверсным выходами блока управления соответственно,.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камеры емкости снабжены датчи30 ками положения чувствительного элемента, подключенными к блоку управления.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходной канал снабжен регулятором расхода.

35 4; Устройство по 6,1, отличающееся тем, что выходной канал снабжен узлом накопления и отдачи жидкости.

2003050

Составитель И. Бирюков

Редактор Н. Сильнягина Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А. Козориз

Тираж Подписное

Ill 0 "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб.. 4/5

Заказ 3229

Производственно-издательский комбинат "Патейт", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101