Счетно-дозирующее устройство Советский патент 1989 года по МПК G01F11/28 

Изобретение относится к технике счвтоматического измерения расхода жидкости, заданного объема жидкости и рег улирования скорости ее истече- ния,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения непрерьшной его работы.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряже HHII во времени.

Устройство содержит первый цилиндрический сосуд 1, первые клапаны на расходе 2 и подаче 3 жидкости, первый уровнемер 4, регулирующий клапан 5, второй цилиндрический сосуд 6, вторые клапаны на расходе 7 и подаче 8 жидкости, второй уровнемер 9, первый 10 и второй II клапаны для подачи сжатого Воздуха, первый 12 и второй 13 клапаны для сброса сжатого воздуха, коммутатор , блок 15 дифференцирования, первый 16 и второй 17 нуль-ор ганы, регулятор 18, первый 19, второй 20 и третий 21 задатчики, преобразователь 22, первую 23, вторую 24, третью 25, четвертую 26 и пятую 27 ячейки НЕ, первую 28, вторую 29, третью 30, четвертую 31 и пятую 32 ячейки И триггер 33 и счетч1те 34 импульсов с задатчиком.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 35 - эпюры напряжений на уровнемере 4; 36 - эпюры напряжений на уровнемере 9; 37 - эпюры напряжений на задатчике 20; 38 - эпюры на- пряжени на задатчике 21 ; (О - t ,) (t -t) - время наполнения цилиндричес кого сосуда 1; (t , - t (t - t) - время наполнения ц11Л1Шдрического сосуда 6; (t , - tj)(r-5- t,) - время слива из 1днлиндрического сосуда 1; (t;j-t)(tT-tj) - время слива из пилЮ1др1гческого сосуда 6; (t - t ) время ожидания (нет слива и наполнения) цнпиндрического содуда 1; (ti -t ) (t - t-,) - время ожидания (нет слива и наполнения ) цилиндрического сосуда 6.

Клапаны 2, 3, 7, 8, 10-13 идентичны, отсечные и при отсутствии из них управляющего сигнала полностью открыты. Регулирующий клапан 5 изменяет проходное сечение в зависимости от значения управляющего сигнала.

Комму агор 14 представляет собой два реле, кг1Т()рыми управляет триггер

33. Последний включает реле коммутатора 14 по очереди. Контакты реле коммутатора 14 подключают входной сигнал с уровнемеров 4 и 9 к нуль-органам 16, 17 и к блоку 15 дифференцирования по очереди.Если к нуль-органу 16 подключен уровнемер 4, то к нуль-органу 17 и к блоку 15 дифференцирования подключен уровнемер 9.

Нормально закрытые контакты коммутатора 14 присоединяют входы ячеек НЕ 23 и 24 к общему потенциалу, тем самым на этих входах присутствует ло; гическая единица. При включении одного из реле коммутатора 14 происходит отсоединение соответствующего входа ячейки НЕ от общего потенциала и подсоединение его к выходу нуль-органа 16.

Блок 15 дифференцирования вычисляет первую производную от значения уровня от уровнемеров 4 и 9, а так как сечение по высоте цилиндрических сосудов 1 и 6 постоянно и одинаково, то выходной сигнал с блока 15 дифференцирования пропорционален расходу жидкости.

Нуль-орган 17 является пороговым элементхзм, который формирует на выходе логическую единицу только при равенстве заданию входного сигнала или входной сигнал больше задания.

Нуль-орган 18 является пороговым элементом, который формирует на выходе логическую единицу, когда входной сигнал равен ипи больше задания.

Процесс запуска счетно-дозирующего устройства начинается с определения значений уставок задатчика и выставления их. Значение уставки задатчику 19 определяется по величине требуемого расхода и определяется из регламента техпроцесса.

Значение уставок задатчика счетчика 34 импульсов и задатчика 20 определяется по формуле

Q - 2 nq,.

где Q - требуемая величина дозы, берется КЗ регламента;

п - целое положительное число

больше О, устанавливается иа задатчике счетчика 34 импульсов;

q - значение задания, устанавливаемое на задатчике 20, 0,7V q: 0,03V (исходя из чувствительности уровнемера);

V - объем цилиндрического сосуда I или 6.

Значение уставки задатчику 21 вы- бируют минимальным, оно может быть от 0,1V до 0,001V. После выставления значений уставок задатчикам происходит запуск системы.

Алгоритм работы счетно-дозирующег устройства следующий.

К ВЫХОДУ нуль-органа 16 подсоединен выход уровнемера 4, выход с нуль органа )6 - к входу ячейке НЕ 23, пр этом открыты клапан 3 на подаче и клапан 12 для сброса сжатого воздуха Начинается заполнение цилиндрическог сосуда 1 (фиг.2, часть эпюры 35 на участке времени О - t). Одновременно к нуль-органу 16 и блоку 15 дифференцирования подсоединен выход уровне- мера 9,

При равенстве сигнала с уровнемера 4 сигналу с задатчика 20 клапаны 3 и 12 закрьшаются и открьгаается клапан 10, при этом осуществляется под- пор жвдкости в цилиндрическом сосуде 1 .

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии цилиндричес- кие сосуды I и 6 пусты. При включении счетно-дозирующего устройства триггер 33 занимает свое исходное устойчивое состояние, подает высокий потенциал на ячейку И 31, подсоеди- няет вход нуль-органа 16 к вькодУ уровнемера 4, входы нуль-органа 17 и блока 15 дифференцирования - к выходу уровнемера 9 и соединяет выход . нуль-органа 16 с ячейкой НЕ 23 с по- мощью коммутатора 14. Так как цилиндрический сосуд 1 пустой, а на выходе уровнемера 4 сигнал близок к нулю, то на выходе нуль-органа 16 присутствует логический нуль, который через ячейки 23 и 28 открьшает клапаны 3 и 12. Счетчик 34 импульсов представляет собой одновибратор, который осуществляет вычитание импульсов, поступающих (по последовательному входу) с нуль-органа 16, из задания, уста-. навливаемого на его втором входе в ввде параллельного кода.

На выходе счетчика 34 рмпульсов с задатчиком существует логическая единица всегда, когда его установленное задание превышает число подсчитанных импульсов и пропадает логическая единица только при их равенстве. При открытии клапана 3 дозируемая жидкость поступает в цллиндрический сосуд I (эпюра 35, участок О - t).

Так как на выходе уровнемера 9 сигнал близок к нулю и не меняется, то на выходе блока 15 дифференцирования присутствует нулевой сигнал. Следовательно, регулятор 18 через блок преобразователя 22 открьюает регулирующий клапан 5. Дозируемая жидкость потребителю не поступает, так как клапаны 2 и 7 закрыты.

Когда жидкость запо.нит цилиндрический сосуд 1 и сигнал с уровнемера 4 сравняется с сигналом задатчика 20 на выходе нуль-органа 16 возникает логическая единица. Эта логическая единица через ячейку 30 перебрасьша- ет триггер 33 в другое устойчивое состояние, а он переключает коммутатор 14. К нуль-органу 6 подключается уровнемер 9. Происходит вычитание в счетчике 34 единиць, закрываются клапаны 3 и 12 и открывается клапан 10 (точка А эпюры 35). Выходной сиг- нал нуль-органа 16 через ячейки 24 . и 29 открывает клапаны 8 и 13. Дозируемая жидкость поступает в ципинд- рический сосуд 6 (эпюра 35, участок

t,-tJ.

Входы нуль-органа J7 и блока 15 дифференцирования соединяются с уровнемером 4. На выходе нуль-органа 17 возникает логическая единица, которая через ячейку 32 открьпзает клапан 2. Дозируемая жидкость из цилиндрического сосуда J начинает поступать к потребителю. Так как выходной сигнал на уровнемере 4 изменяется, а блок 15 дифференцирования выдает сигнал, то регулятор 18 через преобразователь 22 начинает его стабилизировать путем изменения проходного сечения у регулирующего клапана 5.

Когда дозируемая жидкость заполнит цилиндрический сосуд 6 (точка В эпюры 36 и сигнал с уровнемера 9 сравняется с задатчиком 20, на выходе нуль-органа 16 возникает логическая единица. Эта логическая единица проходит через ячейку 30 при условии опорожнения цилиндрического.сосуда 1, т.е. при появлении логического нуля на выходе нуль-органа 17.

Логическая единица нуль-органа 16 закрьшает клапаны 8 и 13 и открывает клапан I, не дожидаясь перехода

триггера 33 в другое состояние. В этой ситуации происходит только опорожнение цилиндрического сосуда 2 (эпюра 36, участок tj tj), а заполнения нет, так как цилиндрический сосуд 6 заполнен, а сосуд 1 не опорожнился (точка 6 эпюры 36).

Предлагаемое счстно-дозирующее устройство работает непрерьшно и никлы повторяются один за другим (количество циклов задается задатчиком счетчика 34 импульсов). Применение предлагаемого устройства позволяет расширить диапазон измеряемого объема жидкости и повысить точность измерения расхода.

Формула изобретения

Счетно-дозирующее устройство, содержащее цилиндрический сосуд, сообщенный с клапанами на расходе и подаче жидкости и уровнемером, отличающееся тем, что, с пе- лью расгпирения функциональных возможностей, оно снабжено вторым цилиндрическим сосудом, сообщенным с вторыми клапанами на расходе и подаче жидкости и вторым уровнемером, а также коммутатором, блоком дийЛеренци- рования, двумя нуль-органами, регулятором, тремя задатчиками, преобразователем, пятью ячейками НЕ, пятью ячейками И, триггером и счетчиком импульсов с задатчиком, а каждый цилиндрический сосуд снабжен клапанами для подачи и сброса сжатот о воздуха, причем выходы уровнемеров череп коммутатор соединены с одним из входов первого и второго нулт,-органов и входом блока дифференцирования, выход которого через регулятор, второй вход которого соединен с первым задатчиком, и преобразователь со&динен с регулирующим клапаном, подключенные другим входом к клапанам на расходе

обоих цилиндрических сосудов, вторые входы нуль-органов соединены соответственно с вторым и третьим задатчиками, выходы первого нуль-органа непосредственно, а второго через пятую

ячейку НЕ соединены с входами третьей ячейки И, выходы которой соединен со счетным входом триггера, раздельные выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и с первыми

входами соответственно четвертой и пятой ячеек И, вторые входы которых соединены с выходом второго нуль-органа, а выходы - с управляющими вхог дами клапанов на расходе цилиндрических сосудов, выход первого нуль-органа соединен с входом счетчика импульсов с задатчиком и через коммутатор - с входами первого и второго элементов НЕ, выход первого элемента НЕ соеди

нен с вторым входом первого элемента

И, первый вход которого соединен с выходом счетчика импульсов с задатчиком, а выход - с объединенными управляющими входами клапана на подаче

и клапана для сброса сжатого воздуха первого цилиндрического сосуда, и через третью ячейку НЕ - с управляющим входом клапана для подачи сжатого воздуха первого цилиндрического- сосуда, выход второй ячейки НЕ соединен с первым входом второй ячейки И, первьй вход которой соединен с одним из выходов триггера, а выход - с объединенными управляющими входами

клапана на подаче и клапана для сброса сжатого воздуха, и через четвертую ячейку НЕ - с управляющим входом клапана для подачи сжатого воздуха второго цилиндрического сосуда.

Изобретение относится к технике автоматического измерения расхода жидкости, заданного объема жидкости и регулирования скорости ее истечения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения непрерывной его работы. В исходном состоянии цилиндрические сосуды 1 и 6 пусты, на выходе уровнемера 4 сигнал близок к нулю, а на выходе нуль-органа 16 - логический нуль. Этот логический нуль через ячейки 23 и 28 откроет клапаны 3 и 12. Через клапан 3 дозируемая жидкость поступит в цилиндрический сосуд 1. После его заполнения сигнал с уровнемера 4 сравняется с сигналом задатчика 20, на выходе нуль-органа 16 появится логическая единица, в счетчике 34 произойдет вычитание единицы, клапаны 3 и 12 закроются, а клапан 10 откроется. Дозируемая жидкость начнет поступать в цилиндрический сосуд 6. На выходе нуль-органа 17 возникает логическая единица, которая через ячейку 32 откроет клапан 2. Дозируемая жидкость из цилиндрического сосуда 1 начинает поступать к потребителю. Регулятор 18 через преобразователь 22 стабилизирует расход путем изменения проходного сечения у регулирующего клапана. Счетно-дозирующее устройство работает непрерывно, циклы повторяются один за другим, количество циклов задается задатчиком счетчика импульсов 34. 2 ил.