Устройство для приготовления жидкой смеси Советский патент 1990 года по МПК B01F13/04 G05D27/00 

(21)М26261/23-26

(22)16.05.88

(Ц6) 23.0.90. Бюл. Г 15

(75) В.В.Макаров и В.П.Зенченко

(53) 66,012-52 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР N° 513715, кл. В 01 F 13/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1 65103, 1987.

(Ь1) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОЙ СМЕСИ

(57) Изобретение относится к устройствам для приготовления жидкой смеси и может быть использовано в процессах периодического смешения различных веществ, преимущественно в химической промышленности. Целью изобретения является повышение безопасности процесса и расширение области

Изобретение относится к устройствам для приготовления жидкой смеси и может быть использовано в процессах периодического смешения различных веществ, преимущественно в химической промышленности. Целью изобретения является повышение безопасности процесса и расширение области применения устройства. Устройство для приготовления жидкой смеси содержит обогреваемую емкость с мешалкой 1, трубопровод 2 подачи теплоносителя с установленным на нем клапаном 3, трубопровод 4 подачи хладагента с установленным на нем клапаном 5, блок 6 управления двигателем мешалки, датчики 7,8 и 9 температуры, соответственно, продукта, теплоносителя в рубашке и на входе устройства, позиционные регуляторы 10,11 и 12 температуры, электропневмопреобразователи 13,14 и схему 15 управления. Схема 15 управления обеспечивает контроль исправности цепей охлаждения как перед началом процесса, так и при его осуществлении. Если происходит повышение температуры выше предельно допустимого значения, то обеспечивается сигнализация нарушения процесса и одновременно включается охлаждение емкости до момента снижения температуры реакционного состава внутри емкости до заданного значения. 2 ил.

СЛ

применения устройства. Устройство длч приготовления жидкой смеси содержит обогреваемую емкость с мешалкой 1, трубопровод 2 подачи теплоносителя с установленным на нем клапаном 3, трубопровод подачи хладагента с установленным на нем. клапаном 5, блок 6 управления двигателем мешалки, датчики 7, 8 и 9 температуры соответственно продукта, теплоносителя в рубашке и на входе устройства, позиционные регуляторы 10, 11 и 12 темпера-Туры, электропневмопреоб

Изобретение относится к устройст- вам для приготовления жидкой смеси и может быть использовано в процес- cak периодическогЬ смешения различных веществ, преимущественно в химической промышленности, при необхо- димости поддержания высокой точности процесса управления и высокой безопасности.

Цель изобретения - повышение безопасности процесса и расширение области применения устройства.

На фиг.1 представлена схема устройства для приготовления жидкой смеси; на фиг.2 - принципиальная схема управления устройством; на фиг.З - график,изменения температур в устройстве ,

Устройство для приготовления жидкой смеси содержит обогреваемую емкость с мешалкой I, трубопровод 2 подачи теплоносителя с установленным на нем клапаном 3, юубопровод подачи хладагента с установленным на нем клапаном 5, блок 6 управления двигателем мешалки, датчик 7 темпе- ратуры продукта, датчик 8 температуры теплоносителя в рубашке устройст датчик 9 температуры теплоносителя на входе устройства, позиционные регуляторы 10-12 температуры, элек- тропневмопреобразователи 13 и Т и схему 15 управления (фиг.1).

Схема 15 управления (фиг.2) содержит переключатель 16, триггеры 17 - 20, однивибраторы 1 и 22, зле мент 23 задержки, элемент ИЛИ 2 и 25, элементы 26 и 27 запрета, усилитель 28 мощности, а также управляюразователи 13, И и схему 15 управления. Схема 15 управления обеспечивает контроль исправности цепей

охлаждения как перед началом процесса, так и при его осуществлении. Если происходит повышение температуры выше предельно допустимого значения, то обеспечивается сигнализация нарушения процесса и одновременно включается охлаждение емкости до момента снижения температуры реакционного состава внутри емкости до заданного значения. 3 ил.

5

0 5

„

5 Q

щие контакты 29 - 3 позиционных регуляторов.

Электропневмопреобразователи 13 и И в функциональном отношении представляют собой усилители мощности.

Работа устройства происходит следующим образом.

В емкость загружается продукт, осуществляется включение регуляторов 10-12 температуры и схемы 15 управления. В исходном положении переключатель 16 схемы управления находится в положении, в котором напряжение U6 поступает на R-входы триггеров 17 - 19 и на S-вход триггера 20, обеспечивая их исходное положение, при котором на входах блока 6 управления двигателем появляется управляющий сигнал U1, а на входе преобразователя k - управляющий сигнал U,&. Это обеспечивается поступлением сигнала c выхода триггера 20 на вход усилителя 28 мощности и сигнала Uia с инверсного выхода триггера 19 на вход элемента ИЛИ,25, а с выхода последнего - сигнала на вход элемента 27 запрета. Лррис- ходит включение привода мешалки и открытие клапана подачи теплоносителя 3 Начинается нагрев емкости и продукта. После начала разогрева переключатель 16 переключается во второе положение.

Непосредственно перед началом работы осуществляется настройка управляющих контактов 29 - 33 позиционных регуляторбв 10 - 12. Контакт 29 настраивается на значение температуры в рубашке емкости , соответствующее в режиме нагрева температуре соетава, при которой прекращение нагрева вследствие неисправности системы охлаждения не приводит к необрати мому изменению свойств состава и не препятствует дальнейшему продолжению нагрева после устранения неисправности. Значение температуры ,c находится экспериментальным или расчетным путем исходя из динамических характеристик емкости как объекта управления. Контакт 30 настраивается на значение температуры во входном трубопроводе устройства

м и и

t gx , с достаточной достоверностью свидетельствующее о наличии в трубопроводе k охладителя. Контакт 31 настраивается на заданное по технологическим условиям значение температуры продукта t с. Контакт 32 настраивается на значение температуры , превышающее на 3-5°С заданное значение температуры состава.

Контакт 33 настраивается на значемдксг

см

ние температуры продукта t свидетельствующее о превышении температуры продукта выше допустимого по технологическим условиям значения.

В процессе нагрева происходит повышение температуры в рубашке емкости tebtx и температуры продукта tcw, причем повышение температуры tebu происходит быстрее, чем повышение температуры продукта tCM.

При достииении температурой в 1

6ЫХ

башке емкости температуры t

LfVff(точка 1, фиг.З) происходит замыкание контакта 29 и напряжение U поступает на S-вход триггера 17. Триггер 17 переключается и на его выходе возникает напряжение U4, по переднему фронту которого осуществляется запуск одновибратора 21. При-его запуске на выходе схемы Формируется напряжение U5, поступающее на вход преобразователя 13, что приводит к открытию клапана 5 на хладагенте. Длительность импульса на выходе одновибратора 21 Ј, выбирается несколько превышающей время, необходимое для поступления хладагента к датчику 9 температуры контролирующему температуру во входном трубопроводе емкости. Длительность задержки элемента 23 (Ју) принимается несколько большей для обеспечет ния надежного контроля температуры во входном трубопроводе с учетом инерционности процессов измерения.

Если до истечения времени задержки Ј2 температура во входном трубопроводе не снижается до заданного зна- ми« то это СВИдетельстВует

чения t

в

0

о неисправности в системе охлаждения, что может быть связано как с неисправностью клапана 5, так и с |неисправностью системы подачи хладагента к установке или неисправностью системы управления клапаном 5. В этом случае в схеме управления формируется сигнал Uw , свидетельствующий о неисправности системы охлаждения, поступающий на R-вход триггера 20, что вызывает пропадание сигнала на выходе усилителя 28 мощности и отключение привода мешалки устройства. В случае снижения температуры t6X до значения в заданное время, что свидетельствует об исправности системы охлаждения, происходит замыкание контакта 30 и поступление напряжения U на S-вход тригге- 5 ра 18. На выходе триггера 18 Формируется сигнал и„ версный

вующий формированию сигнала неисправности . Продолжается нагрев продукта. При достижении температурой

0

JQ, поступающий на ин- вход элемента 26 и препятстпродукта t... заданного значения

макс. t CM происходит замыкание контакта

Наличие импульса эквивалентно включению некоторого форсирующего звена в контур регулирования. При этом осуществляется постоянный контроль температуры в рубашке емкости и, в случае ее снижения ниже допусмии

тимои величины tebn( , происходит размыкание контакта 34, настройка которого осуществляется опытным или расчетным путем (точка 8., фИг.З). После окончания импульса U19 подача

как хладагента, так и теплоносителя в емкость не происходит и осуществляется естественно охлаждение продукта в емкости. При снижении температуры состава ниже заданного значе. М.а КС.

НИЯ t

происходит размыкание

контакта 31. Запрещающий сигнал и,,, на инверсном входе элемента 27 становится равным 0 и благодаря наличию сигнала U на прямом входе элемента ИЛИ 25 происходит включение подачи теплоносителя (точка 12, фиг.З). При этом происходит постоянный контроль температуры внутри рубашки емкости и при превышении температурой в рубашке значения t Л6 (точка 13, фиг.З) происходит размыкание контакта 32 и подача теплоносителя прекращается. При естественном охлаждении рубашки емкости за счет теплооттока продукта в окружающее пространство вновь происходит замыкание контакта 32 и вновь в рубашку емкости поступает теплоноситель и т.д. Этот процесс происходит до повышения температуры продукта до значения t ЈKC и замыкания контакта 31 что приводит к прекращению подачи теплоносителя при поступлении сигнала UX( на инверсный вход элемента 27. Таким образом, при вторичном превышении тем- макс. 1 пературои заданного значения tCM

подачи в рубашку емкости хладагента не происходит и система управления работает в режиме обычного двухпо- зицйонного регулирования. При этом поддержание температуры в рубашке емкости на уровне t, обеспечивает стабильность величины внешнего воздействия на заданном уровне. Это обеспечивает повышение точности поддержания заданного режима, так как на точность регулирования не оказывают практически в этом случае колебания температуры внешнего теплоносителя.

В случае, если по каким-либо причинам происходит повышение температуры выше предельно допустимого значения, то происходит замыкание контакта 33, что приводит к возникновению напряжения на выходе контакта 33, поступающего на вход элемента ИЛИ 2h и на выход схемы .управления, обеспечивающей сигнализацию о превышении температуры. В этом случае одновременно с сигнализацией происходит включение охлаждения емкости до

0

5

0

5

о

35

40

45

50

55

момента снижения температуры состава до заданного значения или до принятия оператором специальных мер. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение безопасности ведения процесса при высоком качестве поддержания заданного температурного режима.

Формула изобретения

Устройство для приготовления жидкой смеси, содержащее обогреваемую емкость с мешалкой, трубопровод подачи теплоносителя с установленным на нем клапаном, вход которого соединен с выходом первого усилителя мощности, датчик температуры смеси, выход которого соединен с входом первого регулятора температуры, датчик температуры теплоносителя в корпусе емкости, выход которого соединен с входом второго регулятора температуры, схему управления, состоящую из переключателя, вход которого соединен с первой шиной источника питания, вторая и третья шина которого соединены с первым и вторым выходами переключателя, первого триггера, первого элемента задержки и второго усилителя, выход которого соединен с первым выходом схемы управления, первый выход схемы управления соединен с управляющим входом блока управления двигателем мешалки, отличающееся тем, чго, с целью повышения безопасности процесса и расширения области применения устройства, в его состав дополнительно введены третий усилитель мощности, второй клапан, установленный на трубопроводе подачи холодной воды, датчик температуры теплоносителя на входе емкости, третий регулятор температуры, а в состав схемы управления дополнительно введены второй, третий и четвертый триггеры, первый и второй одновибраторы, логические элементы 3 ИЛИ и 2 ИЛИ, первый и второй логические элементы 2 И, первый - шестой управляемые ключи, при этом выходы первого, второго и третьего регуляторов температуры соединены с первым, вторым и третьим входами схемы управления, второй и третий выходы схемы управления соединены с входами первого и третьего усилителей, выход третьего усилителя мощности соединен с входом второго клапана, выход датчика температуры на входе емкости соединен с входом третьего регулятора температуры, первый вход схемы управления соединен ,. с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, второй вход схемы управления соединен с управляющими входами четвертого и пятого ключей, а третий вход схемы управления JQ соединен с управляющим входом шестого ключа, выход третьего ключа соединен с вторым выходом схемы управления, третий выход которой соединен с выходом первого логического элемента 2 И, 15 вторая шина источника питания соединена с входами первого и пятого клю20

установочным входом первого триггера, прямой выход которого соединен с входами первого одновибратора, первого элемента задержки и шестого ключа, соответственно, выход которого соединен с устанавливающим входом второго триггера, выход первого одно-25 вибратора соединен с первым входом логического элемента 3 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа, а третий вход - с выходом второго одновибратора, выход 30

«w

,. JQ150

50

8 5110

логического элемента 3 ИЛИ соединен с входом третьего ключа, выход элемента задержки соединен с прямым входом первого логического элемента 2 И, инверсный вход которого соединен с прямым выходом второго триггера и с входом четвертого ключа, входы сброса первого, е орого и третьего триггеров соединены с третьей шиной источника питания и с установочным входом четвертого триггера, выход первого логического элемента 2 И соединен с входом сброса четвертого , триггера, прямой выход которого соединен с входом второго усилителя мощности, выход четвертого ключа соединен с установочным входом третьего триггера и с инвертирующим входом второго логического элемента 2 И, прямой выход третьего триггера соединен с входом второго одновибратора и с входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2 ИЛИ, второй вход которого соединен с обратным выходом третьего триггера, выход логического элемента 2 ИЛИ соединен с прямым входом логического элемента 2 И.

Вялящие.

jtOjodttott tab,

Ц„ Hructpefftatn

nfuMo

Составитель А.Прусковцов Редактор Л.Зайцева Техред м.Дидык

МаюЈ

ФигЗ

Корректор А.Обручар