Устройство для автоматического приготовления смеси жидких компонентов Советский патент 1989 года по МПК B01F15/04 G05D27/00 

1

Изобретение относится к автоматическим устройствам смешивания жидких компонентов в определенных пропорциях и может быть использовано, в частности, в горной промышленности для приготовления эмульсии, используемой в качестве рабочей жидкости для гид- рофицированных угледобывающих комплексов и агрегатов.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет сохранения качества приготовленной смеси в аварийной ситуации.

На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического приготовления смеси жидких компонентов.

Устройство содержит насос 1 для подачи основного компонента, например воды, электромагнитный клапан 2 управления, емкость 3 с эмульгированным компонентом, смеситель 4, выполненный в виде эжекторной установки, соединенный трубопроводами с насосом 1 и емкостью 3, а также емкость 5 дл готовой смеси. В состав устройства входит блок управления, включающий фотоэлектрический датчик 6 контроля концентрации смеси, установленный между смесителем 4 и емкостью 5 для готовой смеси и соединенный с ними трубопроводами, задатчик 7 максимального содержания эмульгированного ком

5

0

5

0

понента и задатчик 8 минимального содержания эмульгированного компонента, соединенные с фотоэлектрическим датчиком 6, регулятор 9 расхода с электроприводом 10, установленный между электромагнитным клапаном 2 и смесителем 4 и соединенный с ним трубопроводами. Регулятор 9 расхода и электромагнитный клапан 2 подключены к сети или к источнику 11 питания.

В состав устройства входят также реле 12 и 13 времени и транзисторные ключи 14-16, соединенные с исполнительными реле 17 и 18 и реле 19 аварийного отключения, которые своими контактами, расположенными в блоке 20 коммутации, соединены с приводом 10 регулятора 9 и электромагнитным клапаном 2. Указанные элементы под- 0 ключены к источнику 21 питания.

Блок 22 контроля соединен (оптически) с фотоэлектрическим датчиком 6 контроля концентрации эмульсии и электрическими цепями с реле 19 аварийного отключения. Фотоэлектрический датчик 6 контроля концентрации смеси выполнен в виде емкости 23 с прозрачными стенками. С одной стороны емкости 23 расположен источник

24 светового потока, соединенный с источником 25 стабилизированного питания, а с другой стороны - фотоприемник 26.

Последний включен в мостовую схе- му, состоящую из переменных резисторов 27 и 28. К одной диагонали моста подключен источник 29 питания, а к второй диагонали моста датчика

6цепями 30 и 31 подключены задатчик

7максимального содержания эмульгируемого компонента и задатчик 8 минимального содержания эмульгируемого компонента.

Задатчики 7 и 8 выполнены компаратором на операционных усилителях 32 и 33 и подключенных к ним переменных резисторов 34 и 35, а также резисторов 36-41.

Блок 22 контроля цепью 42 соединен с реле 19 аварийного отключения и логическими элементами И-НЕ 43 и 44 соответственно.

Задатчик 7 цепью 45 соединен с входами логического элемента ИЛИ-НЕ 46 и И-НЕ 47. Задатчик 8 цепью 48 соединен с входами логического элемента И-НЕ 47 и ИЛИ-НЕ 49. Выход логического элемента 47 соединен с одним из входов логического элемента 43, выход которого соединен с входами реле 12 и 13 времени. Выход реле 12 времени соединен с базой транзистора 14, а выход реле 13 времени соединен с одним из входов логического элемен- та И-НЕ 44. Выход логического элемента 44 соединен цепью 50 с входами логических элементов ИЛИ-НЕ 46 и 49. Выход элемента ИЛИ-НЕ 46 соединен с базой транзистора 15, а выход элемента ИЛИ-НЕ 49 - с базой транзистора 16. Коллектор транзистора 15 соеди

5

ка 21 питания, а фотоприемника 52 - с плюсом источника 21 питания, кол- лекторы транзисторных ключей через диоды 57 и 58 подсоединены цепью 42 к реле 19 аварийного отключения и логическим элементам И-НЕ 43 и 44.

Устройство работает следующим образом.

Включают насос 1 и одновременно подают напряжение на привод электромагнитного клапана 2, открывая последний. Основной компонент, например вода, проходит через регулятор 9 расхода и попадает в смеситель 4, в ко- торый также поступает эмульгированный компонент из емкости 3. Приготовленная смесь через фотоэлектрический датчик 6 контроля концентрации поступает в емкость (бак) 5 для готовой смеси.

При прохождении смеси через емкость 23 с прозрачными стенками в ней, в зависимости от концентрации эмульгированного компонента, изменяется ее оптическая плотность, т.е. изменяется величина светового потока, проходящего через емкость 23 и, соответственно, изменяется внутрен- 0 нее сопротивление фотоприемника 26. При прохождении смеси номинальной концентрации сопротивление фотоприемника 26 таково, что мост сбалансирован.

При отклонении концентрации смеси от номинальной с выхода моста по цепям 30 и 31 выходит сигнал рассогласования, величина которого зависит от величины отклонения концентрации

0

5

5

Изобретение относится к автоматическим устройствам смешивания жидких компонентов в определенных пропорциях, может быть использовано в горной промышленности для приготовления эмульсии, используемой в качестве рабочей жидкости для гидрофицированных угледобывающих комплексов и агрегатов, и позволяет повысить надежность работы за счет сохранения качества приготовленной смеси в аварийных ситуациях. Устройство для автоматического приготовления смеси жидких компонентов содержит насос 1 для подачи основного компонента, электромагнитный клапан 2 управления, емкость 3 с эмульгированным компонентом, смеситель 4, емкость 5 для готовой смеси и блок управления, состоящий из фотоэлектрического датчика 6 контроля концентрации смеси, задатчика 7 максимального содержания эмульгированного компонента, и задатчик 8 минимального содержания эмульгированного компонента, соединенный с фотоэлектрическим датчиком 6, регулятор расхода 9. В устройстве имеются реле времени 12,13, транзисторные ключи 14,15,16, исполнительные реле 17,18 и реле 19 аварийного отключения. Фотоэлектрический датчик 6 контроля концентрации смеси выполнен в виде емкости 23 с прозрачными стенками. С одной стороны емкости 23 расположен источник светового потока 24, соединенный с источником стабилизированного питания, последний соединен с задатчиками 7 и 8. Устройство содержит блок 22 контроля, соединенный (оптически) с фотоэлектрическим датчиком 6 контроля концентрации эмульсии и содержащий фотоприемники 51 и 52, соединенные транзисторными ключами 53,54, переменными резисторами 55,56 с реле 10 аварийного отключения. 1 ил.

нен с реле 17, а коллектор транзисто- 40 от номинальной.

ра 16 соединен с реле 18.

Блок 20 коммутации содержит ряд выключающих (переключающих) уст- . ройств, соединяющих контакты рабочих реле 17 и 18 и реле 19 аварийного отключения, источник 11 питания с приводами электромагнитного клапана 2 и регулятора 9 расхода. Блок 22 контроля содержит дополнительные фотоприемники 51 и 52, установленные в фотоэлектрическом датчике 6 контроля концентрации, транзисторные ключи 53 и 54, переменные резисторы 55

Если концентрация эмульгируемого компонента не превышает заданные отклонения по максимуму и минимуму, то сигналы, поступающие на операционные

45 усилители 32 и 33, не приведут к срабатыванию и на их выходе сигнал не изменится. Настройка операционного усилителя 32 производится резистором 34, а операционного усилителя 33 50 резистором 35.

Одновременно при прохождении светового потока через емкость 23 изменяется внутреннее сопротивление фотоприемников 51 и 52 блока контроля.

и 56, диоды 57-59, резистор 60.

Один из выходов фотоприемников 51 55 лок контроля настроен переменным ре- и 52 соединен через переменные рёзис- зистором 55 так, что транзисторный торы 55 и 56 с базами транзисторных ключ 53 открывается от светового по- ключей 53 и 54, второй выход фотопри- тока, значительно меньшего, чем све- емника 51 соединен с минусом источни- товой поток при максимально допустиЕсли концентрация эмульгируемого компонента не превышает заданные отклонения по максимуму и минимуму, то сигналы, поступающие на операционные

усилители 32 и 33, не приведут к срабатыванию и на их выходе сигнал не изменится. Настройка операционного усилителя 32 производится резистором 34, а операционного усилителя 33 резистором 35.

Одновременно при прохождении светового потока через емкость 23 изменяется внутреннее сопротивление фотоприемников 51 и 52 блока контроля.

мой концентрации эмульгированного компонента.

Если концентрация эмульгируемого компонента выше, но не превышает аварийную, то ее оптическая плотность будет больше, а соответственно, световой поток будет ниже заданного и по цепи 30 сигнал рассогласования с моста поступает на вход задатчика 7 максимальной концентрации. Если концентрация эмульгированного компонента меньше максимально заданной, то ее оптическая плотность будет меньше а соответственно, световой поток будет выше заданного и по цепи 31 сигнал рассогласования с моста будет поступать на вход задатчика 8 минимальной концентрации. В этом случае через операционный усилитель 33, резистор 40 сигнал поступает на один из входов логических элементов И-НЕ 47 и ИЛИ-НЕ 49. Он может пройти через первый элемент И-НЕ 43 и включить реле 12 и 13 времени. Это происходит потому, что на вторые входы элементов И-НЕ 47 и 43 не поступают запрещающие сигналы с задатчика 7 и блока 2. Через промежуток времени (1-5 с) с выхода реле 13 времени сигнал попадает на вход второго элемента И-НЕ 44, а на второй вход его приходит разрешающий сигнал с блока 22. С выхода второго элемента И-НЕ 44 сигнал попадает на вход элемента ИЛИ-НЕ 46 (блокируетего от возмож- ных срабатываний) и на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 49. Теперь сигнал, пришедший с операционного усилителя 33 на элемент ИЛИ-НЕ 49, включает через транзисторный ключ 16 исполнительное реле 18. Исполнительное реле 18 своими контактами включает напряжение от источника 11 питания на привод регулятора 9 расхода. Последний уменьшает подачу основного компонента и, тем самым, концентрация эмульгированного компонента начнет повышаться и, соответственно, повысится ее оптическая плотность, что приведет к увеличению сопротивления фотоприемника 26 и, соответственно, к уменьшению рассогласования моста. При достижении величины рассогласования меньше заданной с выхода эадат чика 8 прекращает поступать сигнал и контакты исполнительного рабочего реле 18 .отключаются, этим регулятор 9 расхода установил нужный расход и в

77459 6

емкость 5 будет поступать эмульсия заданной концентрации.

Если концентрация эмульгированноg го компонента выше заданной, то с выхода задатчика 7 по цепи 45 поступает сигнал на логические элементы ИЛИ-НЕ 46 и И-НЕ 47.

При отсутствии сигнала с выхода

10 задатчика 8 и блока 22- сигнал с логического элемента И-НЕ 47 через элемент И-НЕ 43 включает реле 12 и 13 времени.

Через промежуток времени с выхода

15 реле 13 сигнал попадает на вход второго элемента И-НЕ 44, а на второй его вход приходит разрешающий сигнал с блока 22. С выхода элемента И-НЕ 44 сигнал приходит на вход элемента

20 ИЛИ-НЕ 49 (блокирует его) и на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 46. Теперь сигнал, пришедший с операционного усилителя 32, двумя путями на элемент ИЛИ-НЕ 46 включает через транзисторный ключ 15 исполнительное реле 17. Последнее своими контактами подает напряжение от источника 11 питания на привод регулятора 9 рас b хода. Регулятор увеличивает подачу

30 основного компонента (воды), тем самым концентрация эмульгированного компонента начнет уменьшаться и начнет уменьшаться сопротивление фото- приемника 26 и, соответственно,

35 уменьшит рассогласования моста. При уменьшении величины рассогласования меньше заданной с выхода задатчика 7 прекращают поступать сигналы и контакты исполнительного рабочего реле 17 отключают ся.

25

40

5

Регулятор 9 расхода регулирует нужный расход и в емкость 5 поступает эмульсия заданной концентрации.

В отдельных случаях, если по каким-то причинам (отклонение концентрации эмульгированного компонента от заданной, попадание в каналы инородных частиц, мешающих прохождению компонентов, и т.д.) устройство за заданное время настройки реле 13 не произведет регулировку концентрации до заданной, реле 12 времени подаст сигнал на транзисторный ключ 14, ко- g торый включит реле 19 аварийного отключения. Реле 19 отключит электромагнитный клапан 2 и, тем самым, прекратит подачу основного компонента в смеситель 4.

0

Таким образом, прекращается подача эмульсии незаданной концентрации в емкость 5 для готовой смеси.

Если при работе закончился эмуль- гированный компонент или забился трубопровод его подачи, сломался смеситель и не подает эмульгированный компонент, то в емкость 5 начнет поступать основной компонент, что за время работы реле 12 может вызвать разбавление уже приготовленной смеси и, как результат, ее негодность. В этом случае сопротивление фотоприемника 52 уменьшится значительно и блок 22 контроля сработает; за счет уменьшения сопротивления фотоприемника 52 увеличится ток через него, на базу транзисторного ключа 53 поступит повышенное напряжение и откро- ет его. Транзисторный ключ 53 соединит минус источника 21 питания через диод 57 по цепи 42 с реле 19 аварийного отключения, которое через блок 20 коммутации отключит электромагнит ный клапан 2, подача основного компонента прекратится и не будет разбавления смеси в баке 5. Одновременно по цепи 42 сигнал поступит на входы элементов 47 и 44, заблокиро- вав выходы с задатчиков 7 и 8 и реле 13 времени.

Блок 22 контроля переменным резистором 55 настраивается на величину срабатывания от светового потока выше, чем световой поток при предельной концентрации минимального содержания эмульгированного компонента, а задатчик 8 минимальной концентрации эмульгированного компонента переменным резистором 35 настроен на величину срабатывания от светового потока меньшего (через фотоприемник 26), чем световой поток при предельной минимальной концентрации.

Если при работе в фотоэлектрическом датчике 6 контроля концентрации смеси выйдет из строя источник 24 светового потока (обрыв цепи, питающей этот источник, перегорела лампоч- ка, вышел из строя источник 25 питания), то это будет соответствовать увеличению оптической плотности эмульсии; отсюда сопротивление фотоприемника 26 будет значительно уве- личиваться и в этом случае сработает дополнительный блок 22 контроля. Сигналы с дополнительного фотоприемника 51, на котором при отсутствии светового потока увеличивается сопротивление, попадают через переменный резистор 56 на базу транзисторного ключа 54, который по цепи 42 через диод 58 включит реле 19 аварийного отключения, последний отключит электромагнитный клапан 2 и прекратит подачу основного компонента в смеситель 4, тем самым прекратится подача смеси незаданной концентрации в емкость 5 для готовой смеси.

Одновременно по цепи 42 сигнал поступит на входы элементов 44 и 47, заблокировав выходы с задатчиков 7, 8 и реле 13 времени. Блок 22 контроля переменным резистором 56 настраивается на величину срабатывания от светового потока ниже, чем световой поток при предельной концентрации максимального содержания эмульгируе мого компонента, а задатчик 7 максимальной концентрации эмульгируемого « компонента переменным резистором 34 настроен на величину срабатывания от светового потока ниже (через фотоприемник 26), чем световой поток при предельной максимальной концентрации.

Формула изобретения

Устройство для автоматического приготовления смеси жидких компонен- тов, содержащее насос для подачи основного компонента, электромагнитный клапан, емкость с эмульгированным компонентом, смеситель и схему управления, содержащую фотоэлектрический датчик контроля концентрации, два реле времени, два транзисторных ключа, соединенных через соответствующие исполнительные реле, и блок коммутации с электромагнитным клапаном и регулятором расхода основного компонента, при этом фотоэлектрический датчик контроля концентрации смеси выполнен в виде емкости с прозрачными стенками, с одной стороны которой расположен источник светового потока, а с другой - фотоприемник, соединенный с задатчиками максимального и минимального содержания эмульгированного компонента, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, оно дополнительно содержит реле аварийного отключения, третий транзисторный ключ, три элемента И-НЕ, два элемента ИЛИ-НЕ и блок контроля, содержащий два дополнительных фотоприемника,

два переменных резистора, два диода и два дополнительных транзисторных ключа, при этом выходы дополнительных фотоприемников через соответствующие переменные резисторы соединены с входами соответствующих дополнительных транзисторных ключей, выходы которых через соответствующие диоды соединены с реле аварийного отключения и с первыми входами и первого и второго элементов И-НЕ, задатчики максимального и минимального содержания эмульгированного компонента соединены с входом третьего элемента И-НЕ и первыми входами соответствен

5

но первого и второго элементов ИЛИ-HF, выход третьего элемента И-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого через первое реле времени соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и через последовательно соединенные второе реле времени, третий транзисторный ключ и реле аварийного отключения с блоком коммутации, а выход первого элемента И-НЕ соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, которые своими выходами соединены соответственно с первым и вторым транзисторными ключами.