УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВ Российский патент 2008 года по МПК G01F3/16 G01F3/38 

Изобретение относится к области измерения текущего и суммарного расхода жидкого реагента и может быть использовано для измерения расхода жидких реагентов на обогатительных фабриках цветной металлургии и в других отраслях промышленности.

Известны устройства для измерения расхода жидкости - расходомеры [1], в которых для определения суммарного расхода жидкости используется счет количества однократных доз, формируемых посредством сменного блока зубчатых колес. Устройство [1] состоит из входа, корпуса, блока зубчатых колес, пускового устройства, счетчика расхода и выхода. Блок вращающихся зубчатых колес оказывает большое сопротивление протеканию измеряемой жидкости и вносит погрешности в измерения расхода жидкости, при этом предъявляются высокие требования к чистоте жидкости.

Известно устройство измерения расхода, содержащее мерный сосуд, оснащенный первым и вторым концевым датчиком и поршнем, установленным в мерном сосуде с возможностью свободного перемещения внутри сосуда, клапанный механизм реверса, схему управления и подключенные на ее выход счетчик ходов поршня и клапанный механизм реверса поршня, триггер, соответствующие связи [2].

Прототипом предлагаемого устройства является устройство [3].

Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства и повышение точности измерения расхода загрязненных жидкостей за счет изменения конструкции мерного сосуда, в котором введены два входа, два выхода; изменения конструкции поршня: оснащения его чувствительным элементом для концевых датчиков, использования раздельных измерителей текущего и суммарного расходов реагентов, подключенных к первому и второму выходам RS-триггера.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.1, где изображены:

1 - расходный бак,

2 - жидкий реагент,

3 - вход первого перекидного клапана - вход устройства,

4 - первый перекидной клапан, содержащий 3 линии на 2 позиции,

5 - первый выход первого перекидного клапана,

6 - второй выход первого перекидного клапана,

7 - управляющий вход первого перекидного клапана,

8 - мерный сосуд,

9 - первый вход мерного сосуда,

10 - второй вход мерного сосуда,

11 - первый торец мерного сосуд,

12 - второй торец мерного сосуда,

13 - первый концевой датчик,

14 - второй концевой датчик,

15 - свободно перемещаемый поршень,

16 - чувствительный для датчиков элемент,

17 - первый выход мерного сосуда,

18 - второй выход мерного сосуда,

19 - второй перекидной клапан,

20 - выход второго перекидного клапана - выход устройства,

21 - первый вход второго перекидного клапана,

22 - второй вход второго перекидного клапана,

23 - управляющий вход второго перекидного клапана,

24 - RS-триггер,

25 - первый вход RS-триггера,

26 - второй вход RS-триггера,

27 - первый выход RS-триггера,

28 - второй выход RS-триггера,

29 - измеритель текущего расхода реагента,

30 - измеритель суммарного расхода реагента,

31 - блок управления и обработки информации - микроконтроллер.

Устройство работает следующим образом.

Для определенности предположим, что на инверсном выходе 27 RS-триггера 24 установлен управляющий сигнал, поступающий на управляющий вход первого перекидного клапана 7. При этом вход 3 и выход 5 первого перекидного клапана 4 соединяются. С прямого выхода 28 RS-триггера 24 на управляющий вход 23 первого перекидного клапана 19 подается отключающий сигнал, и поэтому второй вход 22 и выход 20 первого перекидного клапана 19 соединяются. При указанном состоянии первого 4 и второго 19 перекидных клапанов реагент поступает с входа 3 на выход 5 второго перекидного клапана, далее на первый вход 9 мерного сосуда 8 и перемещает поршень 15 в сторону второго торца 12 мерного сосуда 8. Далее реагент проходит на второй выход 18 мерного сосуда, и через второй вход и выход второго перекидного клапана 19 реагент свободно истекает с выхода 20 второго перекидного клапана. При достижении подвижным поршнем 15 концевого датчика 14 RS-триггер 24 под действием выходного сигнала концевого датчика 14 переходит в противоположное состояние и с прямого выхода 28 RS-триггера 24 поступает управляющий сигнал на управляющий вход 23 второго перекидного клапана 19. При этом первый вход и выход второго перекидного клапана 19 соединяются и одновременно с инверсного выхода 27 RS-триггера 24 снимается управляющий сигнал, и поэтому вход 3 и второй выход 6 первого перекидного клапана соединяются, и реагент протекает от входа 3 на второй выход 6 первого перекидного клапана, далее реагент поступает на второй вход 10 мерного сосуда и перемещает подвижный поршень 15 к первому торцу 11 мерного сосуда 8. При этом реагент с первого выхода 17 мерного сосуда 8 свободно проходит через первый вход 21 второго перекидного клапана на его выход 20. Когда поршень 15 подходит к первому концевому датчику 13 сигнал с его выхода поступает на первый вход 25 RS-триггера 24 и переводит RS-триггер в исходное состояние, и процесс повторяется - происходит периодическое синхронное переключение перекидных клапанов.

Выходным сигналом устройства является частота F сигнала с выходов 27 и 28 RS-триггера 24, к которым подключены измеритель текущего расхода реагента 29 и измеритель 30 суммарного расхода реагента.

Измеритель 29 производит вычисление текущего расхода Qтек реагента в соответствии с выражением

где V_o - объем однократной дозы, задаваемой положением концевых датчиков 13 и 14.

Измеритель 30 суммарного расхода производит вычисление в соответствии с выражением

где N - число периодов выходного управляющего сигнала RS-триггера 24.

В случае, когда 2V_o=1 (мл, л, куб.м.) выражение (а) реализуется измерителем частоты, выражение (в) - накопительным счетчиком.

Функции RS-триггера, измерителей текущего и суммарного расхода реагента выполняет блок управления и обработки информации 31, который реализуется на микроконтроллере, воспринимающем входные сигналы и выдающем управляющие сигналы. Программные блоки микроконтроллера выполняют также функции калибровки и диагностики предлагаемого устройства.

Вариант предлагаемого устройства с микроконтроллером изображен на фиг.2, где дополнительно изображены:

32 - первый вход микроконтроллера,

33 - первый выход микроконтроллера,

34 - второй выход микроконтроллера,

35 - второй вход микроконтроллера.

На основе анализа частоты F входных сигналов 32 и 35 вычисляются все перечисленные выше функции и добавляются дополнительные сервисные функции, а именно:

в режиме калибровки устройства задается калибровочное число М доз, автоматически производится отсчет заданного числа доз, на дисплее появляется надпись с приглашением ввести измеренный оператором суммарный объем V калибровочного числа доз и вычисляется реальный объем однократной дозы V_o=V/M, соответствующий установленному положению концевых датчиков 13 и 14;

в режиме диагностики микроконтроллер 31 фиксирует время падения давления на входе устройства по изменению частоты поступления доз на выходе устройства и фиксируется время окончания поступления реагента на входе устройства.

Предлагаемое техническое решение является новым, так как включает совокупность новых существенных признаков с соответствующими связями, а именно: введены новые элементы и связи - первый и второй перекидные клапаны, мерный сосуд, оснащенный концевыми датчиками, первыми и вторыми входами и выходами, свободно перемещаемым поршнем с чувствительным элементом, а также RS-триггер, первый вход которого подключен к выходу первого концевого датчика, второй вход RS-триггера подключен к выходу второго концевого датчика, а выходы RS-триггера подключены к управляющим входам первого и второго перекидных клапанов соответственно.

Указанная совокупность новых существенных признаков позволяет получить положительный эффект, заключающийся в упрощении устройства и повышении точности измерения расхода жидких реагентов, и поэтому обладает признаками изобретения.

Изобретение промышленно применимо для автоматического измерения расхода жидких реагентов при флотации руд цветных металлов.

Литература

1. Каталог «Приборы и средства автоматизации» института ИНФОРМПРИБОР, М., 1998 г., Кран-счетчик винтовой типа КС-1М2, с.4-5.

2. Каталог «Приборы и средства автоматизации» института ИНФОРМПРИБОР, М., 1998 г., Счетчики турбинные типа "НОРД-М", с.15.

3. А.с. СССР N1314229, G01F 3/14, БИ N20 от 30.05.87.

Изобретение может быть использовано при автоматизации технологических процессов обогащения руд цветных металлов. Устройство для измерения расхода жидких реагентов содержит два перекидных клапана, мерный сосуд, оснащенный концевыми датчиками, двумя входами и двумя выходами и свободно перемещаемым внутри мерного сосуда поршнем с чувствительным по отношению к датчикам элементом; RS-триггер, входы которого подключены к выходам первого и второго концевых датчиков, а выходы RS-триггера подключены к управляющим входам перекидных клапанов. Выходная частота переключения RS-триггера определяет текущее значение расхода Qтек жидкого реагента и определяется выражением Qтек-=2V_oF, где V_o - объем однократной дозы мерного сосуда, определяемой положением концевых датчиков, F - частота переключения RS-триггера. Суммарный объем Qсум=2V_oN, где N - число циклов переключения RS-триггера за время наблюдения. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения расхода загрязненных жидкостей. 2 ил.

Устройство для измерения расхода реагентов, содержащее мерный сосуд, оснащенный первым и вторым входами, свободно перемещаемым внутри сосуда поршнем и первым и вторым концевыми датчиками, первый перекидной клапан, оснащенный входом, соединенным с расходным баком и являющимся входом устройства, второй перекидной клапан, выход которого является выходом устройства, RS-триггер, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго концевых датчиков, измеритель суммарного расхода, отличающееся тем, что мерный сосуд оснащен первым и вторым выходами, поршень с чувствительным элементом выполнен с возможностью перемещения реагентом в сторону первого или второго торца мерного сосуда для достижения соответствующего концевого датчика, при этом первый и второй выходы первого перекидного клапана соединены с первым и вторым входами мерного сосуда, первый и второй выходы которого подсоединены к первому и второму входам второго перекидного клапана, соответственно первый и второй выходы RS-триггера подключены к управляющим входам первого и второго перекидных клапанов, к введенному в устройство измерителю текущего расхода Q_тек, выполненному с возможностью вычисления Q_тек в соответствии с выражением

Q_тек=2V_oF,

где V_o - объем однократной дозы, задаваемой положением концевых датчиков, F - частота сигналов с выходов триггера, и к измерителю суммарного расхода соответственно.