Устройство для порционного дозирования жидкостей Советский патент 1983 года по МПК G01F13/00 

11 Изобретение относится к устройствам дозирования жидких сред в единицах мас сы и может найти применение в микробиопогической, медицинской и пищевой промышленности при приготовпении пита тепыдах растворов. Известно устройство дозирования жид костей, содержащее пьезометрическую трубку, соединенную импупьсной пинией с дифференциапьным матометром, бпок защиты прибора с эпектропневмагическим испопнитепьным механизмом и контактным штырем, погруженным в токопроводящую жидкость и -образного манометра, сообщен5юго с импупьсной пинией пьезометрической трубки Cl . Наибопее близким к предпагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является цозатор объемно- дискретного действия с коррекцией по плотности дозируемой среды, включающий шкаф управления и дозирующую емкость. Шкаф управления содержит блок жидкостного манометра, электроблок, блок с пт моэлементами, устройства воздухоподготовки, куда входят пневмотумблер, фильтр, стабилизатор да пения, задатчик и манометры. Доаррующая емкость прэйсгавпяет собой цилиндрический сосуд из нержавеющей стали с крышкой, аа котором смонтированы кпапаны налива, слива и промывки, а через крышку пропущена пьезометрическая трубка, доходящая до дна сосуда и имеющая косой срез т. конце для выхода воздуха. Блок жидкостного манометра помещен на поворотной стойке и состоит из бачка и семи во домерных трубок со шкалой. Бачок имеет нал1тное и сливное отверстия, закрытые резьбовыми пробками с резиновыми прокладами. В бачок заливается подкислеьнная дистиллированная вода. Внутри водомерных трубок помещены электроды из нержавеющей стали, которые могут пер&мешлться по вертикали. Шесть водомерных трубок с электродами предназначены для получения шести различных режимов дозирова гия, а седьмая - для фиксации. слива дозы. Наличие электропитания и команды программного устройства индиий руются сигнальными лампами. Шкапа жидкостного манометра тарирована в литрах дозируемого раствора мелассы. Цикл иность работы дозатора, переключение электродов (режш- ов дозирования) осуществляется программным устройством по заранее заданной жесткой программе 2. 76 Недостатками известных устройств является постепенное ухудшение воспроизводимости и падение точности дозирования в процессе работы иэ-за низкой надеждасти контактных датчиков (электродов и щтырей, погруженных в эпектропроводную жидкость). Контактирующая с токопроводной жидкостью часть поверхности электрода поаверже на коррозии под действием растворов кислот и солей. Так в растворе НСЕ продолжительное время не выдерживают даже такие стойкие антикоррозионные стали, как Х18Н9Т, Х18Н1ОТ. Кроме TorOi при пропускании через электроды постоянного тока их длина и активная поверхность со временем будет уменьшаться за счет электролиза и эпек«тро химических реакций с агрессивными компонентами растворов, а также в результате коррозии. Последнее приводит к появленшо по решности весового дозирования, в частности к незапланированному возрастаншо весовых доз и невоспроизводимости весо дозирования. Кроме того, дозатор объемно-дискретного действия не может быть использован для дозирования жидкостей в стерильных условиях. При проведении стерилдаации антисептиком блока жидкостного манометра электропроводная жидкость может перемешиваться с антисептиком, что нарушает нормальную работу электроконтакткого датчика из-за снижения электропроводности жидкости. Добавление части антисептика в электропроводную жидкость. помимо всего, увеличивает ее объем, т.е. изменяет высоту столба жидкости в блоке жидкостного маноматра и, следовательно, приводит к изменению расчетной установки дозы. При использовании в качестве антисептика спирта образуется легколетучий эфир и хлористый этил, в результате чего электропроводность раствора падает. В, случае применения в качестве электропроводной жидкости водного раствора медного купороса образуется выпадающая в осадок гидроокись меди и эпектропроводность раствора также будетснижат я. Все это приводит к потере работоспособности блока жидкостного манометра и к выходу из строя устройства в цепом. Целью изобретения является обеспечение воспроизводимости и повышение точности дозирования при сохранении качества продукта, склонного к инфицированию.

Поставпенная цепь достигается тем, что устройство, содержащее аоэуфующую емкость,с клапанами напива и спнва, размещенную в емкости пьезометрическую трубку, соединенную с блоком подготовки воздуха, и с плюсовой камерой U -образной трубки, заполненной жидкостью, и бпок управлешга, включающий трехмембранное репе большого подпора, трехмембраиное репе малого подпора, задатчики дозы, три трехмембранные репе с жиной, два из которых подключены по схеме триггера с раздельными входами, а одно - по схеме ЗАПРЕТ, инерционное звено,соединенное выходом с камерой разрешения сигнала элемента ЗАПРЕТ, общий выход которого связан каналом Закрыто-открыто с клапаном слива, а камера запрета сигнала соединена с вторым управляющим вьтходом блока у№равления, первый управляющий выход которого одновременно подключен к входу переключения первого триггера с раздельными входами, выход которохч связан каналом Закрыто-открыто с клапаном налива и с входом возврата в иоходное состояние второго триггера с раздельными входами, подсоединенного вхо,дом переключения к общему выходу трех;мембраиного реле малого подпора и выходом одновременно к входу инерционного звена и входу возврата в исходное положение первого трштера, стабжено тре5&мембранным репе СБРОС и поплавком с клапаном, размещенным в плюсовой камере и -образной трубки, внутри которой выполнено седло, взаимодействующее с клапаном, при этом пространство и «-образ ной трубки под седлом связано каналом с постоянным дросселем, сообщающимся с атмосферой, и с входом трехмембранного реле большого подпора, соединенного с трехмембранным реле малого подпора по логической схеме НЕ, причем камеры гюдпора связаны с задатчиками- дошл, а ёходы подсоединены к общему источнику питания, камера управпеквя и атмосферная камера репе СБРОС подключены соответственио к первому управляющему выходу бпока управления и выходу инерционного звена.

На чертеже приведена гфншшпшпьвая схема устройства.

Устройство для весового порционнохх дсхэнровакия жидкостей состоит та доз рующей емкости 1 с но йлапьно закрытым клапаном 2 налква и нормально зак|я 1- тым KTianauoM 3 слива. Внутри-емкости

1 расположат пьезометрическая трубка 4, крторая соединена с блоком 5 подготовку воздуха и импульсной лийией 6 с плюсовой камерой U -образной трубки 7 заполненной жидкостью, например водой. Трубка 7 снабжена седлом 8, взаимоде ствующим с клапаном 9, укреппенным на поплавке 10, погруженным в жидкость и -образной трубки. Минусовая камера трубки 7 соо&цена с атмосферой.

Управление процессом весового порционного дозирования осуществляется схемой, включающей блок 11 управления, трехмембранноё репе 12 большого подпор и трехмембранноё репе 13 малогоподпора, трехмембранные реле с пружиной 14-1 - 14-4, нерегулируемый 15 и регулируемый 16 дроссели, пневматическую емкость 17. Количество трехмембранных реле с пружиной определяется числом команд, необходимых для реализации алгоритма функционирования устройства. Репе 14-1 и 14-2 включены по схеме триггера с раздельными входами, На входы 18 и 19 соответственно реле 14-1 и 14-2 подведено давление питания величиной 0,14 МПа.

Репе 14-3 включено по схеме, рерпизующей логическую операцию Запрет. На вход 2О подается давление питания, а вход 21 сообщается с атмосферой. В исходном состоянии мембранный блок репе 14-3 под действием пружины занимает верхнее положение. При подаче разреддающегб сигнала на вход 22 и отсут ствии сигнала запрета на входе 23 мембранный бпок репе 14-3 занимает положение, открывая соппо, связав ное с линией питания, и закрывая сообщающееся с атмосферой соппо.

Универсальные реле с подпорами и 13 соединены по схеме, реализующей : погическую операцию НЕ. Величина дав пения подпора выбирается в зависимости от условий работьи- Если под воздействием давления подпора питающее сотпо должно быть закрыто, то подпор устанавливается на величину, приблизительно равную 0,09 МПа, в противном случае достаточ « но 0,04 МПа. Входы 24 и 25 репе 12 и 13 подсоединены к линии питаешся. На входе 26 в глухую камеру реле 12 попается большой подпор, а на вход 27 репе 13 подается малый подпор. Входы 28 в . 29 реле 12 и 13 сообщаются с атмосфвг рой. На вход 30 реле 12 подается сигнал управления. В исходном состоянии блок мембран реле 12 находится & веряч

нем попожении под действием большого подпора на входе 26. Сопло, сообщак щееся с пинией питания через вход 24, закрыто, а открыто соппо, сообщающееся с атмосферой. Мембранный блок репе 13 находится в нижнем попожении под действием мапого подпора на входе 27. Соппо, сообщающееся с атмосферой (вход 29), закрыто,- а соппо, сообщающееся с пинией питания (вход 25), открыто. В исходном состоянии под действием пружины мембранный бпок репе 14-4 занимает верхнее попожение. Соппо, сообщающееся с пинией 31, закрыто.

Комбинация регупируемого дроссепя 16 и пневматической емкости 17 пред- ставпяет собой инерционное звено, предназначенное дпя проведения временных операций. Причем инерционное звено выходом соединено пневмопинией 31 CQ входом 32 репе 14-4 и со входом 22 разрешешгя сигнапа репе 14-3, общий выход 33 которого связан с к папа ном 3 спива. Камера запрета сигнапа репе 14-3 через вход 23 соединена с вторым управпяющим выходом бпока управ- пения, первый управляющий выход которого одновременно подключен к входу 34 переключения репе 14-1, выход 35 которого связан линией 36 с клапаном 2 налива, к входу 37 возврата в исходное состояmie репе 14-2 и к входу 38 реле 14-4-. Реле 14-2 входом 39 переключешш подсоединено к первому выходу 40 реле 13, соединенному с вторым выходо 41, а CBotiM выходом 42 - к входу инерционного звена и входу 43 возврата в исходное состояние реле 14-1.

Пространство под седлом 8 U -образной трубки 7 связано с постоянным дросселем 15, сообщающимся с атмосферой, и с входом 30 реле 12. Для стравливания воздуха из емкости 1, при дозирова;нии жидкостей в безнапорные системы, предусмотрен кгюпан 44, связанный с блоком 11 управления. При дозировании жидких продуктов, находящихся под избыточным давлением, клапан 44 трубопроводом подсоединяется к источнику сжатого газа, давление которого регулируется в зависимости от давления дозируемой среды. В глухих камерах реле 12 и 13 на входах 26 и 27 создание боль шого и малого подпоров осуществляется отводом пнеы-1ол51нии от магистрального возпухопровоца задатчики 45 и 46

Усгройспк, работает следующим образом.

По команде с блока 11 управления поступает дискретный сигнал на вход 34 переключения реле 14-1, на вход 38 реле 14-4, на вход 37 реле 14-2. Появление сигнапа на входе 38 вызывает перемещение блока мембран в нижнее попожение. Сопло, связанное с пневмол нией 31 через вход 32, сообщится с атмосферой, воздух в . пнввмолинии 31 и пневмоемкости 17 стравливается. Под действием сигнала на входе 37 воз врата в исходное состояние реле 14-2 мембранный блок перемещается в верхнее положение, закрывается соппо, сообщающееся через вход 19с линией питания, открывается сопло в камере с пружиной. Сигнал на выходе 42 реле 14-2 стравливается через открытое сопло, вход 39, общий вход 47 реле 13, первый выход 40 и вход 29 реле 13. Реле 14-2 установится в исходное положение. Появнвщийся на входе 34 переключения реле 14-1 сигнал пройдет через открытое сопло на выходе 35 и одновременно поступит на входы 48 и 49. Под действием сигналов на входах 48 и 49 блок мембран занимает нижнее положение, соппо в камере с пружиной закрывается, связь сигналов на выходе 34 и выходе 35 разобщается, открывается сопло, сообщающееся через вход 18 с линией питания, на входе реле 14-1 и в линии 36 появляется непрерывный пневматический сигнал, который открывает клапан 2 налива, в результате чего жидкость начинает поступать в дозирующую емкость 1. По мере заполнения жидким продуктом ем«

кости 1 давление в плюсовой камере и -образной трубки 7 возрастает, уровень жидкости в ней падает, а вместе с ним опускается поппавок 10 с клапаном 9 до тех пор, пока клапан не сядет в седло 8 и не перекроет его, тем самым разоб щив связь плюсовой камеры под седлом с пьезометрической трубкой 4. Остаточное давление в камере под седлом 8 стравливается через постоянный дроссель 15 в атмосферу, вследствие чего сигнап на входе ЗО будет отсутствовать. Блок мембран реле 12 под действием большого

подпора занимает верхнее попожение и открывает сопло, сообщающееся с атмосфербй, а сопло, сообщающееся с линией питания через вход 24, закрывает. На первом выходе 50 ретю 12 ц на входе 51 репе 13 сигнап сгравпивается. Блок

мембран реле 13 под действием мапого подпора на входе 27 занимает нижнее положение. Соппо, сообщающееся входом

29 с атмосферой, закрывается, а соппо, сообщающееся е пннкей питания, открывается. На общем выходе 47 репе 14 В на вхбде 39 появляется единичный сигнал. Появившийся на входе 39 шреключения репе 14-2 сигтп поступает на выход 42 и одновременно на входы 52 в 53. Под действием сигнала на входах 52 в 53 мембранный блок репе 14-2 Занимает нижнее положение. Саеэь сигнапов m входе 39 и выходе 42 разобщается, открывается сопло, соо цающе ся с пиншй литания. На выходе 42 репе 14-2 появляется нещзерывный ед1 НЕчный свгтп, который одновременно постутает на вход 43 возврата в исходное состояние реле 14-1 в на вход вта{ цвонного эвена (дроссель 16 в пневмоемкосгь 17). Появление единичного сигнала на входе 43 возврата в исходное состоянве вызывает перемещение мек бранюхх) блока в верхнее положение. Сообщающееся с линией питания соппо закрывается, а открывается соппо в камере с пружвной. Сигнал на выходе Зв pene 14-1 в в пнввмолинии 36 стравливается через вход Э4, пшвмолинии 54 в 55 в бпоке утфа&лешга. Клапан 2 валвва закрывается, налив прекращается. В дозирующей емкости 1 набирается заданное копинество жидкости; сигнал.с выхода Вйэрашнного звеш с опредепенвой задержкой, необходимой, чтобы клапан спива 3 открыися только после закрытия клапана напвва 2, поступает на вход 22 разрешения сигнала репе 14-3 и на вход 32 ретю 14-4. Мембранный блок репе 14-3 занимает нижнее, положение, соптю, сообщающееся с аткюсферой, закрывается, а открывается сообщающееся с пинвей

питания сопло. На первом выходе 56 и втором выходе 57, соединенных общим выходом 33, появляется единичный , который открывает ктшпан . 3 . Отдозированная порция жидкости начинает сливаться в приемник 58.

После слива жидкости к потребнтегао с блока 11 управления, сигнал поступает на вход запрета сигнала реле 14-3, бранный блок занимает верхнее положение открывается сообщающееся с атмосферой сопло. Сигнал на первом выходе 56 и на втором, выходе 57, соединенных общим выходом 33, стравливается, клапан слива 3 закрывается. Затем по команде, nt ступившей с блока 11 управления, цикл повторяется в описанной последовательности.

Использование изобретения в микробиологических производствах обеспечивает воспроизводимость и повышает точность процесса весового дозирования жИдких сред, что позволяет осуществлять строго нормированные добавки питательнь1х раотворов в ферментационные аппараты. Кроме того, это позволяет проводить химическую стерилизацию устройства, не оказывая влияния антисептиками на состав жидкости в и -образной трубке, так как в качестве такой жидкости могут быть соответственно использованы: аммшчиая вода, спирт, фо ыа71вн и т.п., т. е. сами стервпизующве агенты. Возможность проведения стерилизации предпоженяого устройства обуславливает применение его для весового дозирования жидких сред в стерильных условиях, что расширяет двапазон использования устройства для весового порционного дозирования жндко ::тей.

-U-l

S-Hi

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРЦИОННОГО ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее дозирующую емкость с кпа па нами напива и слива, размещенную в емкости пьезометрическую трубку, соединенную с блоком подготовки воздуха и с плюсовой камерой U -образной трубки, заполненной жидкостью и блок управления, включающий трехмембранное реле бопьшоЬэ подпора, трехмембранное реле малого подпора, зацатчшси дозы, три трехмембранные репе с пружиной, два вэ которых подключены по схеме триггера с раздельными входами, а одно - по схеме ЗАПРЕТ, инерционное звено, соединенное выходом с камерой разрешения сигнала элемента ЗАПРЕТ, общий выход которого связан каналом Закрыто-открыто с клапа1юм слива, а камера запрета сигнала соеднненв с вторым управляющим выхо дом блока управления первый управляющий выход которого одновременно подклк чен к входу переключения первого триггера с раздельными входами, выход которо го связан каналом Закрыто-открыто с клапаном налива и с входом возврата в исходное состояние второго триггера с раздельными входами, подсоединенного входом переключения к общему выходу трехмембранного реле малого подпора и выходом одновременно к входу инерционного звена и входу возврата в исходное положение первого триггера, отличающееся тем, что, с целью обеспечения Жоспроизводимости и повышения точности дозирования при сохранении качества продукта, склонного к инфицированию, оно снабжено трехмембранным реле (Л СБРОС и поплавком с клапаном, размещенными в плюсовой камере U -образной трубки, внутри которой выполнено седло, при этом пространство U-образной трубки под ее седлом связано каналом с постоянным дросселем, сообщающимся с атмосферой, и с входом трехмембранного О реле большого подпора, соединенного с со о тре.хмембранным реле малого подпора по логической схеме НЕ, причем к&меры подпора связаны с за датчиками дозы, а входы подсоединены к общему источнику питания, камера управлешш и атмосферО5 ная камера реле СБРОС подключены соответственно к первому управляющему выходу блока управления и выходу инерционного звена.