УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕМБРАН Российский патент 1999 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к измерительной технике и мембранных патронов и может быть использовано при испытании мембран и мембранных патронов для контроля и качества. Устройство позволяет проводить проверку с помощью тестов на герметичность, "точку кипения" и диффузию.

Известно устройство для определения максимального размера пор в фильтрах (см. "Специальное технологическое оборудование для химико-фармацевтической промышленности" 5-2-10), включающее в себя пневматическую систему, испытательную ячейку, устройство визуального контроля давления, дроссели и пульт управления. Устройство позволяет определить величину "точка пузырька". Однако так как определение "точка пузырька" производится путем визуального наблюдения пузырьков на фильтре, наличие субъективного фактора будет приводить к появлению погрешности измерения.

Наиболее близкой по технической сути к предлагаемой установке является устройство для измерения пор (см. А.С. N 1693470 СССР. Устройство для измерения пор. Авторы изобретения В.Ф. Кузьминов и М.И. Шапошников, опубликовано в Б.И. 1991, N 43), в котором испытуемый образец материала закреплен в держателе. Во внутреннюю полость держателя подается сжатый воздух, расход которого регулируется дросселем.

Недостатком данного технического решения является визуальный контроль начала выделения пузырьков воздуха сквозь поры материала, погруженного в жидкость, что влечет за собой заведомое внесение погрешности измерения, определяемое квалификацией оператора.

Задача, решаемая предлагаемым устройством, - повышение точности измерения за счет ликвидации субъективного фактора и достижения универсальности за счет объединения в одной установке возможности контроля мембран и мембранных патронов.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для контроля мембран, состоящее из устройства подачи сжатого воздуха, держателя испытуемого материала, дополнительно содержит второй держатель для испытания патронов и управляющее устройство, а первый держатель закреплен неподвижно и содержит опорный сетчатый диск и уплотнительные кольца для герметизации, а управляющее устройство состоит из трех элементов сравнения, первый вход первого элемента сравнения соединен с выходом задающего блока, а второй вход - с выходом повторителя усилителя мощности и с первым входом третьего клапана, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым переключателем в блоке переключателей с инверсным входом первого триггера и первым входом второго элемента И-НЕ выход второго элемента И соединен со входом блока реле времени, а выход блока реле времени соединен с лампочкой во втором регистрирующем блоке, с первым входом второго клапана сброса и с инверсным входом второго клапана, выход которого соединен с манометром второго регистрирующего блока, а первый вход клапана соединен с выходом третьего элемента сравнения, а первые входы второго и третьего элементов сравнения соединены со второй емкостью, с четвертым клапаном сброса давления, с первым входом повторителя усилителя мощности, с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с выходом второго дросселя, вход которого соединен с третьим клапаном сброса давления и выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого через первый элемент ИЛИ и обратный клапан соединен с первым переключателем, с прямым входом первого триггера и с инверсным входом первого элемента ИЛИ с запретом, а второй вход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента ИЛИ с запретом, с лампочкой первого регистрирующего блока, с входом первого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, а второй вход соединен с третьим переключателем инверсным входом второго элемента ИЛИ с запретом и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого клапана, выход которого соединен с манометром первого регистрирующего блока, а инверсный вход первого клапана соединен с первым входом пятого клапана сброса, с первым входом третьего элемента И-НЕ, с первым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, со вторыми входами второго и третьего элементов сравнения и с выходом третьего клапана, инверсный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ с запретом, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а первый вход соединен с входом первого повторителя и с выходом второго триггера, инверсный вход которого соединен с четвертым переключателем, служащим для возврата устройства в исходное положение, соединенным также со вторыми входами пятого, четвертого, третьего, второго и первого клапана сброса, а первый вход первого клапана сброса соединен с элементами реле времени: со вторым входом второго повторителя, третьей емкостью и выходом четвертого дросселя, вход которого соединен с выходом первого повторителя и со вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, а пятый переключатель соединен со вторыми входами третьего элемента И-НЕ и третьего элемента ИЛИ-НЕ, соединенных выходами с держателями, а также переключатель соединен со вторыми входами элементов первого ИЛИ-НЕ, соединенного с первой емкостью, второго элемента ИЛИ-НЕ, соединенного выходом со вторым входом повторителя усилителя мощности и с выходом первого дросселя, вход которого соединен с питанием и с входом третьего дросселя, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, причем первый и второй элементы сравнения подключены в дискретном режиме, а третий в аналоговом.

При включении первого тумблера 52 (в блоке переключателей 9) давление P_п через два элемента ИЛИ первый 20 и второй 21 подается на второй дроссель 46. С дросселя 46 медленно возрастающий по давлению сигнал подается на первый элемент ИЛИ-НЕ 22, выполняющий роль нормально открытого реле, и через него - на первую емкость 49, а также как управляющие сигналы - на повторитель усилитель мощности 19 и элементы сравнения второй 11 и третий 12. На питание повторителя усилителя мощности 19 подается силовое давление (P_с, равное 0,6 МПа) через первый дроссель 17 (или через дроссель 17 и параллельно включаемый третий дроссель 47).

С выхода элемента 19 синхронно с управляющим давлением через третий клапан 42 давление подается на элемент сравнения 11; через третий элемент И-НЕ 32 и третий элемент ИЛИ-НЕ 33 - на держатели 1 или 4 (фиг. 1), через первый клапан 27 - на манометр М1. Включением тумблера 52 взводится первый триггер 38. При достижении в держателе давления P_п тумблер 52 включается, при этом управляющее давление на элементе сравнения 11, отсеченное обратным клапаном 18, остается постоянным по величине, а сигнал с триггера 38 через элементы 39 и 40, выполняющие функцию элементов ИЛИ с запретом, проходит к клапану 42 и запирает его, отсекая часть схемы, включающую в себя держатели 1 и 4 (фиг. 1), манометр М1 и глухие камеры элементов сравнения 11 и 12, и дается выдержка по времени. Если патрон (или мембрана) имеет повреждение или нарушена герметичность в уплотнениях, давление в отсеченной части схемы со временем падает. На элементе сравнения 11 появляется рассогласование управляющих сравниваемых сигналов, на его выходе появляется дискретная "1", которая, пройдя первый элемент И-НЕ 24, включает первую сигнальную лампочку Л1, сигнализирующую о нарушении герметичности.

При отсутствии нарушения герметичности давление в отсеченной части схемы остается постоянным и равным по величине со сравниваемым сигналом на элементе сравнения 11, а на его выходе будет "0". Схема не отключается и можно проводить дальнейшие испытания.

Таким образом, в предлагаемом устройстве при введении управляющего устройства решается задача повышения точности измерения за счет устранения субъективного фактора и достигается универсальность применения второго держателя, позволяющего одной установкой проводить контроль мембран и мембранных патронов.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для контроля мембран, на фиг. 2 - схема управляющего устройства.

Устройство для контроля мембран (фиг. 1) состоит из держателя 1 с испытуемым образцом мембранного полотна 2, уплотнительных колец 3 для герметизации внутренней полости держателя 1, держателя 4 с испытуемым образцом мембранного патрона, уплотнительных колец 6 для герметизации внутренней полости держателя 4, а также устройства подачи сжатого воздуха 7 и управляющего устройства 8.

Управляющее устройство 8 состоит (см. фиг. 2) из блока переключателей 9: первый переключатель - 52, второй - 53, третий - 54, четвертый - 55, пятый - 56, трех элементов сравнения: первый элемент сравнения 10, второй - 11, третий - 12; реле времени 13; задающего блока 14; регистрирующих блоков: первого - 15 и второго - 16; дросселей: первого дросселя 17, второго - 46, третьего - 47, четвертого 48, пятого - 57; обратного клапана 18; емкостей: первой емкости 49, второй - 50, третьей 51, повторителя усилителя мощности 19, триггеров: первого триггера 38, второго 43; клапанов: клапана 27, второго клапана 31, третьего - 42; элементов ИЛИ: первого - 20, второго - 21, третьего - 30; элементов ИЛИ-НЕ: первого - 22, второго - 23, третьего - 33; повторителей: первого повторителя 44, второго 45; элементов И: первого - 25, второго - 28; клапанов сброса давления: первого - 34, второго - 35, третьего - 36, четвертого - 37, пятого - 41, включенных по схеме элементов И-НЕ: первого - 24, второго - 29, третьего - 32; элементов ИЛИ с запретом по инверсному входу: первого - 39, второго - 40.

Устройство работает следующим образом.

На первый держатель 1 или второй держатель 4 (см. фиг. 1) подается медленно возрастающее давление питания (P_п, равное 0,14 МПа), затем он герметизируется и по показанию первого манометра М1 судят о целостности и герметизации мембраны 2 или мембранного патрона 5.

Включение в схему держателя 1 или 4 (см. фиг. 1) производится с помощью пятого тумблера 56 (блок переключателей 9). При его включении от схемы отключается держатель 1 и включается держатель 4 (фиг. 1), а также подключается к дросселю 46 пневмоемкости 49, а параллельно дросселю 17 включается дроссель 47 при помощи второго элемента ИЛИ-НЕ 23. Эти включения позволяют компенсировать увеличение внутренней емкости держателя 4.

Тест на точку кипения.

Тест проводится при включении третьего тумблера 54 (блок переключателей 9), сигнал с которого через элементы ИЛИ 20 и 21 поступает на дроссель 46. Медленно нарастающее давление с выхода дросселя 46 подается, как управляющий сигнал на вход повторителя усилителя мощности 19, и в качестве одного из сравниваемого сигнала на элемент сравнения 11, питанием которого является давление, подключенное через дроссель 17 (или через дроссель 17 и дроссель 47, включаемый параллельно дросселю 17 при испытании мембранных патронов тумблером 56). С выхода элемента 19 синхронно с управляющим давлением возрастающее давление через клапан 42 подается на элемент сравнения 11, затем через элементы 32 и 33 - на держатели 1 и 4 (см. фиг. 1) и через клапан 27 на манометр М1. Давление на мембране 2 (мембранном патроне 5, см. фиг. 1) возрастает до такого значения, когда из всех пор пленка жидкости будет выдавлена и поры все вскроются, что и является "точкой кипения". В этом состоянии мембрана (или мембранный патрон) представляет собой пневматическое сопротивление с определенной расходной характеристикой, определяемой диаметром пор и суммарной площадью открытых пор, оговариваемых сертификатом. На соответствующую расходную характеристику настраивается дроссель 17 (17 и 47), т. к. в момент открытия пор наступает ограничение по расходу дросселем 17 (17 и 47), то при дальнейшем росте давления управляющего сигнала при выходе с элемента 19, а следовательно, и в держателе 1 или 4 и на манометре М1 не возрастает. На элементе сравнения 11 получается рассогласование сравниваемых сигналов и на выходе возникает дискретная "1", включающая сигнальную лампу Л1 и запирающая клапан 27, фиксирующий на манометре М1 давление, при котором наступило открытие пор (давление "точки кипения").

Тест на диффузию.

После определения "точки кипения" пятым дросселем 57 задающего блока 14 и по третьему манометру М3 устанавливается опорное давление на первом элементе сравнения 10, равное 0,7 от давления "точки кипения". Вторым тумблером 53 выход элемента сравнения 10 подключается к выходу блока реле времени 13 через второй элемент И 28. Кроме этого, сигнал от тумблера 53 через элементы И-НЕ 29, ИЛИ 30, 20 и 21 подается на дроссель 46. Далее медленно нарастающее давление подается на повторитель усилителя мощности 19 и элементы сравнения 11 и 12. Питание элемента 19 через дроссель 17 (дроссели 17 и 46) синхронно с управляющим сигналом, увеличиваясь по давлению, заполняет держатель 1 и 4, подается на элементы 11 и 12 и как сравниваемый сигнал - на элемент сравнения 10, где при достижении значения опорного давления выдает на его выходе "1" и, имея уже сигнал на элементе И 28 от тумблера 53, запускает через него реле времени 13. При этом запускается второй триггер 43 и его сигнал через первый повторитель 44 подается на четвертый дроссель 48, который устанавливает время срабатывания реле времени на элемент 29. Включая тумблер 53, сигнал подается на второй элемент И-НЕ 29, что приводит к прекращению подачи сжатого воздуха на дроссель 46 и к прекращению роста управляющего сигнала на элементах 19, 11, 12 и через элементы 39, 40 включает клапан на элементе 42, запирая объем воздуха, находящийся в держателе 1 и 4 (фиг. 1) и части схемы, включающую второй манометр М2 и глухие камеры элементов сравнения 11 и 12, через мембрану (мембранный патрон). Утечка воздуха из запертого объема за счет диффузии приводит к падению давления, появлению рассогласования сравниваемых сигналов на элементе сравнения 12 и появлению аналогового сигнала на его выходе, равного величине потери давления за счет диффузии. По истечении времени, заданного настройкой дросселя 48, срабатывает блок реле времени 13 и сигнал с его выхода второго повторителя 45 включает второй клапан 31 и фиксирует на манометре М2 максимальное падение давления диффузии на заданное время и включает вторую лампочку Л2, сигнализирующую об окончании проверки на диффузию.

По окончании каждого теста четвертым тумблером 55 включаются клапаны сброса давления, собранные на элементах 34, 35, 36, 37, 41, приводящие схему в исходное положение.

Таким образом, введение управляющего устройства позволяет решить первую задачу, т.е. повышение точности за счет устранения субъективного фактора, а наличие второго держателя - вторую задачу, т.е. достижение универсальности.

Область применения предлагаемого устройства - отрасли народного хозяйства, занимающиеся очисткой различных сред от вредных примесей. Внедрение предлагаемой установки позволяет проводить операцию более качественно.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании мембран и мембранных патронов для контроля их качества. Устройство позволяет проводить проверку мембран и мембранных патронов на герметичность, "точку кипения" и диффузию. Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения за счет ликвидации субъективного фактора и достижение универсальности путем объединения в одном устройстве возможности контроля как мембран, так и мембранных патронов. Поставленная задача достигается тем, что устройство содержит два держателя для испытаний мембран и мембранных патронов и управляющее устройство, состоящее из блока переключателей, элементов сравнения, логических элементов И, ИЛИ-НЕ, клапанов, триггеров, реле времени, дросселей, повторителей, которое позволяет точность контроля, устраняя субъективный фактор. 2 ил.

Устройство для контроля мембран, состоящее из устройства подачи сжатого воздуха, держателя испытуемого материала, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй держатель для испытания патронов и управляющее устройство, состоящее из трех элементов сравнения, первый вход первого элемента сравнения соединен с выходом задающего блока, а второй вход - с выходом повторителя усилителя мощности и с первым входом третьего клапана, а выход первого элемента соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым переключателем в блоке переключателей, с инверсным входом первого триггера и первым входом второго элемента И - НЕ, выход второго элемента И соединен с входом блока реле времени, а выход блока реле времени соединен с лампочкой во втором регистрирующем блоке, с первым входом второго клапана сброса и с инверсным входом второго клапана, выход которого соединен с манометром второго регистрирующего блока, первый вход клапана соединен с выходом третьего элемента сравнения, а первые входы второго и третьего элементов сравнения - с второй емкостью, с четвертым клапаном сброса давления, с первым входом повторителя усилителя мощности, с первым входом первого элемента ИЛИ - НЕ и с выходом второго дросселя, вход которого соединен с третьим клапаном сброса давления и выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого через первый элемент ИЛИ и обратный клапан соединен с первым переключателем, с прямым входом первого триггера и с инверсным входом первого элемента ИЛИ с запретом, а второй вход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента ИЛИ с запретом, с лампочкой первого регистрирующего блока, с входом первого элемента И и с выходом первого элемента И - НЕ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, а второй вход - с третьим переключателем, инверсным входом второго элемента ИЛИ с запретом и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого клапана, выход которого соединен с манометром первого регистрирующего блока, а инверсный вход первого клапана соединен с первым входом пятого клапана сброса, с первым входом третьего элемента И - НЕ, с первым входом третьего элемента ИЛИ - НЕ, с вторыми входами второго и третьего элементов сравнения и с выходом третьего клапана, инверсный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ с запретом, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а первый вход - с входом первого повторителя и с выходом второго триггера, инверсный вход которого соединен с четвертым переключателем, служащим для возврата устройства в исходное положение, соединенным также с вторыми входами пятого, четвертого, третьего, второго и первого клапанами сброса, а первый вход первого клапана сброса соединен с элементами реле времени, с входом второго повторителя, третьей емкостью и выходом четвертого дросселя, вход которого соединен с выходом первого повторителя и с вторым входом второго элемента И - НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, а пятый переключатель соединен с вторыми входами третьего элемента И - НЕ и третьего элемента ИЛИ - НЕ, соединенных выходами с держателями, а также переключатель соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ - НЕ, соединенного с первой емкостью, второго элемента ИЛИ - НЕ, соединенного выходом с вторым входом повторителя усилителя мощности и с выходом первого дросселя, вход которого соединен с питанием и входом третьего дросселя, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ - НЕ, причем первый и второй элементы сравнения подключены в дискретном режиме, а третий в аналоговом.