МЕМБРАННЫЙ ДОЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК G01F11/08 

Изобретение относится к дозаторам мембранного типа и может быть использовано для дозирования химически агрессивных и радиоактивных растворов, в химической и радиоактивной промышленности.

Известен мембранный дозатор для жидкостей традиционной схемы [1] В устройстве имеются две камеры: дозирующая и управляющая, разделенные упругой мембраной и два мембранных пневмоклапана, управляющих процессом заполнения и опорожнения дозирующей камеры. Данное устройство имеет плоские неметаллические мембраны.

Существуют условия эксплуатации дозаторов настолько жесткие (химически агрессивные среда плюс радиация), что сроки службы мембран резко сокращаются. При этом, как правило, замена их затруднена.

Известен так же дозатор аналогичной конструкции с усовершенствованной системой регулировки дозируемого объема [2] Основной недостаток этого дозатора использование неметаллической мембраны, обладающей низким ресурсом работы в жестких условиях эксплуатации (химически агрессивные среды плюс радиация). Быстрый выход мембран из строя требует частой замены их, что в условиях радиохимического производства весьма затруднено.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является мембранный дозатор, имеющий аналогичную конструкцию [3] Основной недостаток этого дозатора пониженная точность дозирования при использовании главной мембраны высокой жесткости (например, металлической) как наиболее стойкой в условиях химического производства.

Задачей изобретения является увеличение срока службы мембранного дозатора и достижение высокой точности дозирования.

Технический результат достигается путем профилирования стенок дозирующей и управляющей камер, копирующего свободный прогиб используемой мембраны под действием односторонне приложенного давления.

На фиг.1 представлена конструкция дозатора, где 1- корпус дозатора, 2 - крышка, 3 мембрана (металлическая), 4 управляющая (воздушная) камера, 5 - дозирующая камера, 6 пневмоклапан "выхода" раствора, 7 пневмоклапан "входа" раствора, 8 металлическая мембрана пневмоклапана, 9 клиновой механизм регулировки рабочего объема дозирующей камеры, 10 уплотнение мембраны 3. А забор раствора, В выдача раствора, С пневмосигнал на клапан "входа", Д пневмосигнал на клапан "выхода", Е пневмосигнал на выдачу раствора.

На фиг.2 изображен в увеличенном виде пневмоклапан "входа" 7.

На фиг.3 показано приспособление для экспериментального изучения прогиба мембраны.

Дозатор работает следующим образом: Раствор под давлением через открытый клапан "входа" 7 заполняет дозирующую камеру 5 и отжимает мембрану 3 до упора вправо, при этом клапан "выхода" 6 закрыт, управляющая камера 4 соединена со сдувкой. Затем клапан 7 закрывается, тем самым в камере 5 отсекается дозируемый объем. Следующий этап: клапан 6 открывается, в управляющую камеру подается давление воздуха, мембрана 3 отклоняется до упора влево, вытесняя тем самым раствор из дозатора. Затем цикл работы повторяется. Стенка корпуса 1 покрыта слоем фторопласта 11, что позволяет надежно перекрыть канал входа. Пневмоклапан "выхода" 6 имеет аналогичную конструкцию.

Из описания работы устройства видно, что достичь высокую точность дозирования можно лишь обеспечив полный контакт главной мембраны со стенками камер в крайних ее положениях. Для этого достаточно придать стенкам форму свободного прогиба мембраны под действием односторонне приложенного давления при кольцевом защемлении мембраны.

Прогиб мембраны определяется экспериментально. Мембрана 3 защемлена между корпусом 1 и кольцом 2, по поверхности кольца перемещается линейка 4 с закрепленным на ней контактным механическим индикатором 5. Индикатор перемещается от края мембраны к ее центру, показывая при этом изменение величины прогиба. В полость 6 подается давление. Исследование заключается в нагружении мембраны различным давлением и снятии при этом эпюр прогиба мембраны. При этом контролируется момент возникновения остаточных деформаций в мембране. Стенкам дозатора при изготовлении придается полученная экспериментально форма свободного прогиба мембраны. При этом прогибе не должны наблюдаться остаточные деформации мембраны. После выбора формы проводится проверочный расчет мембраны на циклическую прочность.

Технический результат изобретения заключается в применении мембраны (возможно металлической), обладающей высокой стойкостью к вредным воздействиям (особенно к радиации). При этом обеспечивается высокая точность дозирования. Использование дозатора позволяет, не снижая точности, производить дозировку (фасовку) больших объемов путем многократного срабатывания дозатора.

Был изготовлен опытный образец дозатора. При дозируемом объеме 0,5 см³ погрешность дозирования составила 0,4% (точность дозаторов-аналогов в среднем 0,5%). Срок службы металлических мембран в химически агрессивных и радиоактивных средах превышает срок службы неметаллических мембран в 10-20 раз. Количество циклов работы такого дозатора составляет 400-600 тысяч.

Использование: химическая и радиохимическая промышленность для дозирования растворов. Сущность изобретения: профиль стенок дозирующей 5 и управляющей 4 камер копирует свободный прогиб мембраны 3 под действием односторонне приложенного давления. 3 ил.

Мембранный дозатор, содержащий корпус, дозирующую и управляющую камеры с профилированными стенками, упругую мембрану, установленную с возможностью прилегания к профилированным стенкам, и мембранные пневмоклапаны входа и выхода, отличающийся тем, что профиль стенок дозирующей и управляющей камер соответствует свободному прогибу мембраны под действием односторонне приложенного давления.