УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК G01F11/00 

Изобретение относится к области дозирования жидкостей в технологический процесс и может быть использовано на обогатительных фабриках при флотации руд цветных металлов, в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для дозирования жидких реагентов ПРИ-1 [1], управляемое периодическим частотным сигналом, содержащее запорный клапан, приводимый в действие электромагнитом. Текущий расход реагента определяется временем открытого состояния клапана в течение периода, частотой срабатывания клапана и напором реагента на входе запорного клапана. Недостатком устройства [1] является низкая точность дозирования ввиду зависимости текущего расхода через клапан от изменения давления реагента на его входе.

Известно устройство для дозирования флотационных реагентов ПРМ-2 [2], содержащее мерный сосуд с мерной трубкой, соединенный входным патрубком с перекидным клапаном, управляемым электромагнитом, и выходным патрубком, являющимся выходом устройства. Мерный сосуд в устройстве [2] заполняется из расходного бака под напором, а сливается в технологический процесс самотеком, поэтому время слива реагента из мерного сосуда существенно больше времени наполнения мерного сосуда. Устройство [2] имеет низкую производительность.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство [2].

Предлагаемое устройство (вариант 1) изображено на фиг.1. На фиг.2 изображены эпюры сигналов в соответствующих точках устройства. На фиг.1 и 2 даны следующие обозначения:

1 - расходный бак,

2 - жидкий реагент,

3 - регулируемый вентиль,

4 - первый перекидной клапан [3],

4.0 - вход устройства, вход/выход,

4.1 - первый вход/выход перекидного клапана,

4.2 - второй вход/выход первого перекидного клапана,

4.3 - управляющий вход первого перекидного клапана,

5 - мерный сосуд,

6 - направление движения четных доз реагента,

7 - направление движения нечетных доз реагента,

8 - первый торец мерного сосуда,

9 - второй торец мерного сосуда,

10 - свободно перемещаемый поршень,

11 - первое запорное устройство,

12 - второе запорное устройство,

13 - первый вход/выход мерного сосуда,

14 - второй вход/выход мерного сосуда,

15 - второй перекидной клапан,

15.0 - выход устройства, вход/выход,

15.1 - первый вход/выход второго перекидного клапана,

15.2 - второй вход/выход второго перекидного клапана,

15.3 - управляющий вход второго перекидного клапана,

16 - первый узел соединения трубопроводов,

17 - второй узел соединения трубопроводов,

18 - генератор частоты,

18.1 - прямой выход генератора частоты,

18.2 - инверсный выход генератора частоты,

19 - задатчик,

19.1 - выход задатчика,

20 - напряжение на управляющем входе первого перекидного клапана,

21 - напряжение на управляющем входе второго перекидного клапана,

22 - доза реагента, равная объему мерного сосуда.

Устройство для дозирования жидких реагентов (вариант 1) работает следующим образом. Реагент поступает на вход первого перекидного клапана 4, а выходит в технологический процесс из второго перекидного клапана 15, которые являются впускным и выпускным клапанами устройства соответственно. При открывании регулируемого вентиля 3 реагент 2 из напорного бака 1 поступает на вход 4.0 первого перекидного клапана 4. Для определенности положим, что в этот момент на управляющий вход 4.3 перекидного клапана 4 подан управляющий сигнал, обеспечивающий соединение входа 4.0 с первым входом/выходом 4.1 первого перекидного клапана. В этот момент на управляющий вход 15.3 второго перекидного клапана 15 поступает сигнал, обеспечивающий соединение выхода устройства 15.0 со вторым входом/выходом 15.2 второго перекидного клапана 15. Поэтому свободно перемещаемый поршень 10 в мерном сосуде перемещается от первого торца 8 мерной емкости 5 ко второму торцу 9 мерной емкости, а реагент поступает из входа устройства 4.0 на его выход 15.0 по входу/выходу 4.1 первого перекидного клапана 4, первый узел соединения трубопроводов 16, первый вход/выход 13 мерного сосуда, мерный сосуд 5, второй вход/выход 14 мерного сосуда, второй узел соединения трубопроводов 17, второй вход/выход 15.2 второго перекидного клапана 15. Когда свободно перемещаемый поршень 10 достигает второго торца 9 мерного сосуда 5, второе запорное устройство 12 перекрывает второй вход/выход 14 мерного сосуда 5, и проток реагента прекращается, а свободно перемещаемый поршень 10 остается в таком состоянии до изменения управляющих сигналов на управляющих входах 4.3 и 15.3 перекидных клапанов 4 и 15 на противоположные. После этого свободно перемещаемый поршень 10 проходит от второго торца 9 до первого торца 8 мерной емкости 5, а реагент поступает с входа устройства 4.0 на его выход 15.0 по цепи: второй вход/выход первого перекидного клапана 4, второй узел соединения трубопроводов 17, второй вход/выход 14 мерного сосуда 5, мерный сосуд 5, первый вход/выход 13 мерного сосуда 5, первый узел соединения трубопроводов 16, первый вход/выход 15.1 второго перекидного клапана 15. При достижении свободно перемещаемым поршнем 10 первого торца 8 мерной емкости 5 первое запорное устройство 11 перекрывает поток реагента на время до следующего изменения управляющих сигналов, подаваемых на управляющие входы 4.3 и 15.3 с выходов 18.1 и 18.2 генератора частоты 18. Далее цикл дозирования повторяется.

Текущее значение расхода Qтек определяется выражением Qтек=2Vo·F, где Vo - объем мерного сосуда, F - частота генератора. Выходная частота 18.1 (18.2) генератора частоты 18 устанавливается сигналом с выхода 19.1 задатчика 19.

Таким образом, за каждый период Т на выход устройства поступают две дозы 22 реагента, при этом объем дозы равен объему Vo мерной емкости. Для уменьшения текущего расхода реагента изменяют частоту поступления доз 22 путем изменения выходного сигнала задатчика 19. Таким образом, за один период частоты генератора в технологический процесс поступает объем реагента 2Vo независимо от давления реагента на входе устройства.

На фиг.3 (вариант 2) изображено устройство для дозирования жидких реагентов, в котором частота поступления уменьшенных доз в технологический процесс остается постоянной, но за период Т дозируется объем, равный 2Vo. На фиг.4 изображены сигналы на соответствующих выходах устройства и потоки Q реагента в трубопроводах устройства, а именно:

23 - генератор широтно-импульсного сигнала,

23.1 - выходной сигнал генератора широтно-импульсного сигнала,

24 - первый логический элемент 2И,

24.1 - выходной сигнал первого логического элемента 24,

25 - второй логический элемент 2И,

25.1 - выходной сигнал второго логического элемента,

26 - первый отсечной клапан,

26.1 - вход первого отсечного клапана,

26.2 - выход первого отсечного клапана,

27 - второй отсечной клапан,

27.0 - управляющий вход второго отсечного клапана,

27.1 - вход второго отсечного клапана,

27.2 - выход второго отсечного клапана,

28 - выход устройства дозирования.

Устройство для дозирования жидких реагентов (вариант 2) работает следующим образом. Генератор частоты 18 и генератор широтно-импульсного сигнала 23, имеющий постоянную выходную частоту, управляющими входами подключены к выходу задатчика 19. Причем выходной сигнал задатчика 19, увеличивающий частоту генератора 18, пропорционально увеличивает длительность (ширину) импульса генератора широтно-импульсного сигнала 23.

Для определенности положим, что при поступлении напряжения на управляющий вход 4.3 первого перекидного клапана 4 его вход 4.0 соединяется с первой линией 4.1 первого перекидного клапана 4. Сигнал 18.1 является разрешающим для сигнала с выхода 23.1 генератора широтно-импульсного сигнала 23. Поэтому с выхода 24.1 логического элемента 24 поступают сигналы U23.1 на управляющий вход 27.0 отсечного клапана 27 и обеспечивают прохождение доз реагента ΔQ27 на выход 28 устройства дозирования. За время, меньшее или равное половине периода сигнала генератора частоты 18, свободно перемещаемый поршень 10 доходит до второго торца 9 мерного сосуда. По окончании управляющего сигнала на управляющем входе 4.3 вход 4.0 устройства соединяется со вторым входом/выходом 4.2 первого перекидного клапана 4. Одновременно появляется разрешающий сигнал с инверсного выхода 18.2, который поступает на вход второго логического элемента 2И 25. При этом первый отсечной клапан 26 под действием управляющего сигнала U25.1, поступающего на вход первого отсечного клапана 26, обеспечивает прохождение доз ΔQ26 реагента на выход 28 устройства. Далее цикл дозирования повторяется.

Таким образом, устройство дозирования жидких реагентов обеспечивает поступление реагента с постоянной частотой в технологический процесс уменьшенными по сравнению с емкостью мерного сосуда дозами, что является одним из полезных свойств устройства для дозирования жидких реагентов.

На фиг.5 изображено устройство для дозироваиия жидких реагентов (вариант 3), в котором фиксированные дозы объемом Vo поступают на второй вход/выход 4.2, являющийся выходом устройства, под давлением, определяемым давлением воздуха, подаваемого на первый вход/выход 15.1 второго перекидного клапана 15.

Устройство для дозирования жидких реагентов (вариант 3) работает следующим образом.

При поступлении управляющего сигнала с прямого выхода генератора частоты 18 на управляющий вход 4.3 первого перекидного клапана 4 первый вход/выход первого перекидного клапана 4.1 соединяется с входом/выходом 4.0 первого перекидного клапана 4. Одновременно второй вход/выход 15.2 второго перекидного клапана 15 соединяется с входом/выходом 15.0 второго перекидного клапана, и свободно перемещаемый поршень 10 перемещается ко второму торцу 9 мерной емкости 5. По достижении свободно перемещаемым поршнем 10 торца 9 мерная емкость 5 наполняется реагентом, движение свободно перемещаемого поршня 10 прекращается, а доза реагента, равная емкости мерного сосуда 5, готова к пересылке ее в технологический процесс. При изменении управляющих сигналов на выходах 18.1 и 18,2 на противоположные первый 4 и второй 15 перекидные клапаны переходят в противоположные состояния. При этом вход/выход 4.0 первого перекидного клапана соединяется с вторым входом/выходом 4.2 первого перекидного клапана 4, а первый вход/выход 15.1 второго перекидного клапана 15 соединяется с линией 15.0 второго перекидного клапана 15 и свободно перемещаемый поршень 10 под давлением воздуха перемещается к первому торцу 8 мерной емкости 5, при этом на выход устройства под давлением поступает доза Q4.2, равная объему мерной емкости 5. Текущее значение расхода Отек. реагента определяется выражением Qтек=Vo·F. Далее цикл дозирования повторяется.

На фиг.7 изображено устройство для дозирования жидких реагентов (вариант 4) на базе нормально закрытых клапанов. В устройство введены нормально закрытые клапаны 29, 30, 31 и 32, соединенные по "мостовой схеме" (по аналогии с диодным "мостом" в электротехнике), образующие две диагонали AB и CD. Диагональ AB является входом/выходом устройства дозирования жидких реагентов, в диагональ CD подключены входы/выходы 13 и 14 мерного сосуда 5. Управляющие входы нормально закрытых клапанов 29, 32 и 30, 31 попарно соединены и подключены к прямому 18.1 и инверсному 18.2 выходам генератора частоты 18.

Устройство для дозирования жидких реагентов (вариант 4) работает следующим образом.

Для определенности положим, что с прямого выхода генератора частоты 18 на объединенные управляющие входы 29.1 и 32.1 нормально закрытых клапанов 29 и 32 поступает управляющий сигнал, обеспечивающий открывание нормально закрытых клапанов 29 и 32. При этом реагент протекает с входа устройства по следующему пути: вход устройства А, нормально закрытый клапан 29, мерная емкость 5, нормально закрытый клапан 32, выход В устройства. По достижении свободно перемещаемым поршнем 10 второго торца 9 мерной емкости 5 истечение реагента на выходе В прекращается. При изменении управляющих сигналов на выходах 18.1 и 18.2 генератора частоты 18 на противоположные прохождение реагента на выход В устройства осуществляется по пути: вход А устройства дозирования, нормально закрытый клапан 31, мерный сосуд 5, нормально закрытый клапан 32, выход В устройства. Поступление реагента на выход В прекращается по достижении свободно перемещаемым поршнем 10 первого торца 8 мерной емкости 5. Далее цикл дозирования повторяется.

Предлагаемое техническое решение является новым, так как включает совокупность новых существенных признаков с соответствующими связями между элементами, а именно: введены новые элементы и связи - первый и второй перекидные клапаны, мерный сосуд, оснащенный свободно перемещаемым поршнем, первое и второе запорные устройства, управляемый генератор широтно-импульсного сигнала, задатчик, два логических элемента 2И, причем входы перекидных клапанов подключены к выходам логических элементов 2И, введена связь второго перекидного клапана с источником воздуха под повышенным давлением, а также в один из вариантов устройства дозирования введена "мостовая" схема нормально закрытых клапанов и их связи с управляемым генератором частоты.

Указанная совокупность новых существенных признаков позволяет сделать изобретательский шаг и получить положительный эффект, заключающийся в расширении функциональных возможностей дозаторов жидких реагентов. Предлагаемое изобретение промышленно применимо для автоматического дозирования жидких реагентов при флотации руд цветных металлов, в других случаях дозирования жидких реагентов в химической и строительной отраслях промышленности.

Литература

1. Основы металлургии, том VI, Москва, изд."Металлургия", 1973 г., с.185.

2. Основы металлургии, том VI, Москва, изд. "Металлургия", 1973 г., с.182.

3. Каталог фирмы CAMOZZI, 2004-2005 г., с.2.02 /001.

Изобретение относится к средствам дозирования жидкостей и может быть использовано при автоматизации технологических процессов обогащения руд цветных металлов и в других отраслях промышленности. Изобретение направлено на повышение точности и производительности дозирования, что обеспечивается за счет того, что в устройство с двумя перекидными клапанами, имеющими управляющие входы, с мерным сосудом и свободно перемещаемым внутри него поршнем согласно изобретению введен генератор управляемой частоты с прямым и инверсным выходами, причем прямой и инверсный управляющие входы перекидных клапанов подключены соответственно к управляющим выходам генератора частоты, который подключен к задатчику частоты. При работе устройства мерный сосуд заполняется и опорожняется одновременно, а частота этого процесса и емкость мерного сосуда определяют расход реагента. 3 н. и 1 з.п. ф-лы. 7 ил.

1. Устройство для дозирования жидких реагентов, содержащее расходный бак, регулируемый вентиль, трубопроводы, мерный сосуд, оснащенный входом и выходом, впускной и выпускной электромагнитные клапаны и устройство управления, отличающееся тем, что в него введены генератор частоты с управляющим входом, прямым и инверсным выходами, задатчик, впускной и выпускной клапаны, выполненные из первого и второго перекидных клапанов, каждый из которых оснащен входом, первым и вторым выходами, причем первые выходы перекидных клапанов и вторые выходы перекидных клапанов объединены общим трубопроводом, в образованные два узла соединения трубопроводов вмонтирован мерный сосуд, оснащенный свободно перемещаемым поршнем с двумя запорными устройствами, причем управляющие входы перекидных клапанов подключены соответственно к прямому и инверсному выходам генератора частоты, который управляющим входом подключен к выходу задатчика.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй перекидной электромагнитный клапан выполнен из первого и второго отсечных клапанов, оснащенных управляющими входами, введены первый и второй логические элементы 2И, выходами подключенные к управляющим входам соответственно первого и второго отсечных клапанов, причем первые входы первого и второго логических элементов 2И объединены и подключены к выходу, введенному в устройство генератора широтно-импульсных сигналов, а вторые входы первого и второго логических элементов 2И подключены к прямому и инверсному выходам генератора частоты соответственно, а входы генератора частоты и генератора широтно-импульсных сигналов подключены к выходу задатчика.3. Устройство для дозирования жидких реагентов, содержащее мерный сосуд, оснащенный входом и выходом, впускной и выпускной клапаны, генератор частоты с прямым и инверсным выходами и задатчик, отличающееся тем, что первый и второй клапаны выполнены из первого и второго, третьего и четвертого нормально закрытых клапанов, причем управляющие входы первого и третьего клапанов объединены и подключены к прямому выходу генератора частоты, а управляющие входы второго и четвертого закрытых клапанов объединены и подключены к инверсному входу генератора частоты.4. Устройство для дозирования жидких реагентов, содержащее расходный бак, вентиль, трубопроводы, первый и второй перекидные клапаны, мерный сосуд, подключенный к входам/выходам перекидных клапанов, и генератор частоты с прямым и инверсным выходами, отличающееся тем, что в него дополнительно введен трубопровод с воздухом повышенного давления, подключенный к первому выходу второго перекидного клапана, а второй выход второго перекидного клапана оставлен свободным для выхода воздуха.