Устройство для дозирования жидких сред Советский патент 1990 года по МПК G05D11/00 

Изобретение относится к устройствам для объемного дозирования жидких сред и может найти применение в промышленности и лабораторной практике для дозирования смеси сред с заданным соотношением объемов составляющих ее жидкостей.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности дозирования двух жидкостей в заданном соотношении.

На фиг.I изображена схема устройства для дозирования жидких сред; на фиг.2 - схема блока управления; на фиг.З - схема состояний сосуда с дозируемой жидкостью при возбуждении в нем различных структур поля.

Устройство для дозирования жидких сред состоит из сосуда 1 с дозируемой жидкостью, в верхней части которого расположены первый 2 и второй 3 вибраторы и приемная петля 4. Вибратор 2 выполнен в виде полой металлической трубки, соединяющей полость сосуда с атмосферой. В нижней части сосуда 1 расположен щтуцер 5. Приемная петля 4 соединена с входом детектора 6, выход которого подключен к входу блока 7 управления. Выходы блока 7 соединены с управляющими входами коаксиальных реле 8 и 9, а также с управляющими входами клапанов 10 - 12, установленных соответственно на трубопроводах подачи первой 13 и второй 14 жидкостей и в нижней части измерительного сосуда 1. Клапан .12 является трехходовым, причем вход 15 его соединен с выходами клапанов 10 и 11, вход 16 соединен со щтуце- ром 5. Выход 17 подключен к трубопроводу слива. Вибраторы 2 и 3 и приемная петля 4 отделены от жидкости и стенок измерительного сосуда 1 диэлектрическими вставками. Выход генератора СВЧ 18 подключен через коакS

сл

О5

Ьв

ю

NO 41

спальные реле 8 и 9 соответственно К вибраторам 2 и 3.

Блок 7 управления включает элементы 19 - 21 сравнения, на соответствующие входы которых подключены задат чики 22 - 24 опорных сигналов и выход детектора 6. Выход элемента 19 срав- ения соединен с входом 25 триггера |2б, вход 27 которого подключен к вы- рсоду элемента 21 сравнения. Выход |элемента 19 сравнения соединен также с входом 28 триггера 29 и через им- ульсатор 30 с входом 31 триггера 32 а также с входом 33 триггера 34. Выход элемента 20 сравнения, соединен с входом 35 триггера 29 и входом 36 триггера 37 и через элемент ИЛИ 38 с входом 39 триггера 32. Выход элемента 21 сравнения подключен к входам 40 и 41 триггеров 34 и 37 соот- ;ветственно. К одному из входо в эле- jMeHTa ИЛИ 38 подсоединена кнопка 42 управления. Выходы элемента 21 сравнения и импульсатора 30 подключены к входу 31 триггера 32 через .элемент ИЛИ 43.

Устройство для дозирования жидких сред работает следующим обра- зом. .: В начальный момент времени виб- ;раторы 2 и 3 с помощью реле 8 и 9 :отключены от генератора СВЧ 18. Нажатием -кнопки 42 управления осущеет- :вляется запу.ск устройства. При этом :единичный сигнал с кнопки 42 через I элемент ИЛИ 38 поступает на вход 39 I триггера 32 и переводит его в состояние с единичным выходом. Этот сиг ;нал воздействует на управляющий вход реле 8 и подключает первый вибратор 2 к выходу генератора СВЧ 18. После такого подключения в сосуде Г,выпол- няющем функцию объемного резонатора, образуется и существует структура

поля Е

010

(фиг.За).

Частота генератора f равна частоте собственных колебаний fс измери спотельного сосуда, Т.е.

1

lEo(Uc

(1)

где а - радиус измерительного сосу- Да 1 ;

€р- диэлектрическая проницаемость воздуха;

W(j- магнитная проницаемость

воздуха,

При этом сигнал, снимаемый приемной петлей, пропорционален добротности сосуда как резонатора, которая для данной структуры поля равна

.0--1--- ;г- : «)

I fle . коэффициент пропорциональности;

с - длина сосуда 1. В частном случае при а с

15

ЕО,О

(3)

0

5

0

5

0

5

0

5

Сигнал, воспринимаемьй приемной петлей 4, поступает на вход детектора 6, с которого далее поступает на вход блока 7, т.е. на входы элементов 19 - 21 сравнения. Это сигнал сравнивается с сигналами, поступающими с задатчиков 22 - 24 на соответствующие входы соответствующих элементов сравнения. При структуре поля Е сигнал с приемной петли имеет такой уровень, что срабатывает эле-- мент 19 сравнения и на его выходе появляется единичный сигнал., воздействующий на входы 25 и 28 триггеров 26 и 29 соответственно. На выходах триггеров 26 и 29 появляются единичные сигналы 1 и и29. 1, под действием которых клапан 10 открывается, а клапан 12 соединяет выход клапана 10 с полостью измерительного сосуда 1. Начинается заполнение сосуда первой жидкостью из трубопровода- 13. Как только жидкость появится в измерительном сосуде 1,нарушается условие резонанса (уравнение (О), соответствующее структуре поля Е . После нарушения условия резонанса на выходе элемента 19 сравнения появляется сигнал нулевого уровня U О, который, проходя через г1мпульсатор 30 и элемент ИЛИ 43,поступает на вход 31 триггера 32jnepe- водя его в состояние с нулевым выходным сигналом U-i2. О, и на вход 33 триггера 34, переводя его в состояние с единичным выходным сигналом и.зф 1. Сигналами . О и 11,4- 1, воздействующими на управляющие входы коаксиальных реле 8 и 9, отключают первый вибратор 2 и подключают второй вибратор 3 к генератору СВЧ 18. В измерительный сосуд 1 поступает первая жидкость из трубопровода

I6I2277

3 до тех пор, пока частота собственых колебаний измерительного сосуда

при таком возбуждении - колебаний

типа Н, (фиг.36)

1

«

(-f-)

,(Uo а

, I.3A ;г

I

(4)

н т пе нш

не станет равной частоте генерато- ра, т.е.

10

Нж fr.(5)

Равенство (5) наблюдается при определенном объеме жидкости в измерительном сосуде I таком, чтобы средняя по объему диэлектрическая проницаемость ас;й обеспечила значение Н удовлетворяющее условию резонанса (5). При таком условии измерительный сосуд I на структуре поля войдет в резонанс. С приемной петли 4 снимается сигнал пропорцио- нштьный добротности

Изобретение относится к объемному дозированию жидкостей. Устройство обеспечивает высокоточное одновременное дозирование двух жидкостей в определенном объемном соотношении. Это достигается включением в известное устройство второго коаксиального реле, первого и второго клапанов, расположенных на трубопроводах подачи первой и второй жидкости. Предложенная схема блока управления обеспечивает высокоточную последовательную подачу доз соответствующих жидкостей в измерительный сосуд и слив из него смеси. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

QH

(Н

3 частном случае при QU,,, - 0,456acQp.

а с

(7)

1 OfO

Сигнал с выхода детектора 6 поступает на входы элементов сравнения блока 7. Под действием этого сигнала элемент 20 сравнения занимает состояние с единичным выходным сигналом Ugo который поступает на вход 35 триггера 29, через элемент ИЛИ 38 на вход 39 триггера 32 и вход 36 триггера 37. При этом сигналом нулевого уровня О с выхода триггера 29 закрывается клапан 10 и прекращается подача первой жидкости в измерительный сосуд I. Единичным сигналом

и 2. - I С выхода триггера 32 посредством воздействия на коаксиальное реле 3 подключается первый вибратор 2 к выходу генератора СВЧ 18. Кроме того, единичный сигнал с выхода триггера 37 иэ7 1 поступает на вход клапана 1 1, который при этом со еди- няет полость измерительного сосуда 1 с трубопроводом подачи второй жидкости через открытый клапан П. Начинается заполнение измерительного сосуда второй жидкостью.

Вторая жидкость поступает в полость измерительного сосуда до тех пор, пока частота собственных колебании fg при таком воздействии колебаний типа Е, не станет равной частоте питающего генератора, т.е.

где ° «

--1-.|(-3,-83 а

а

. 4

(9)

(6)

Это возможно при определенном объеме V V + V, двух жидкостей таком, что средняя по объему диэлектрическая проницаемость 6, обеспечивает равенство (8). Измеритель- ньи сосуд на этой структуре поля

войдет в резонанс только при определенном суммарном объеме двух

жидкостей. С приемной петли 4 снимается сигнал, пропорциональный доб- отности Qg , определяемой уравением

0

QE

«4

с+2а

(10)

35

40

Дня случая а е Qe,,, sO,,(,,)

Сигнал, пропорциональный добротности QH , поступает на вход командного прибора и переводит элемент i сравнения в состояние, характеризуемое выходным сигналом I. Этим сигналом триггер 37 перевод1 тся .в состояние с нулевым выходным сиг- 45 налом Uj О, которым прекращается подача второй жидкости в сосуд J. Триггер 34 при поступлении на его вход 40 сигнала U 1 также переводится в состояние с нулевым вьвсодом и$4 - О, которым отключается второй вибратор 3 от генератора СВЧ, Сигнал единичного уровня с выхода элемента i сравнения, поступая на вход 27 триггера 26, переводит его в состояние с нулевым выходом О, которым клапан 12 переводится в состояние, при котором полость сосуда 1 соединяется с трубопроводом слива смеси жидкостей. Через элемент ИЛИ 43

0

5

16

сигнал U24 1 поступает на вход 31 триггера 32, переводя его в состояние с нулевым выходом Из О, которым отключается первый вибратор 2. Таким образом схема блока 7 переводится в исходное состояние. Для получения новой дозы, состоящей из двух объемов различных жидкостей, необходимо вновь нажать кнопку А2 управления. При работе устройства для-дозирования жидких сред в системе автоматического регулирования или управления на место кнопки 42 необходимо подключить выход соответствующего командного аппарата.

Уровни сигналов, снимаемых с приемной петли, пропорциональны доброт- ностям, определяемым для различных включений вибраторов по формулам (2) (6) и (10), и отличаться один от другого. При этом уровень сигнала, соответствующий резонансу колебаний Е , больше уровня сигнала, соответствующего резонансу колебаний , который больше уровня сигнала, соответствующего резонансу колебаний

Е м

Резонансные частоты при различных

структурах поля в предлагаемом устройстве равны частоте питающего СВЧ-генератора. Как видно из (1),(4) и (9), частоты fg, Гц ; , f,,

-(ул- - - ч

отличаются значениями коэффициентов диэлектрической проницаемости, т.е. « асмг Значения диэлектрических проницаемостей смесей

facM, f(V,).: ед,д, f(Vg).

зависят от объема жидкости в измерительном сосуде. Формулаиз-обрет ения

.1. Устройство для дозирования жидких сред, содержащее генератор СВЧ, -первый и второй вибраторы, один из которых выполнен в виде полой металлической трубки и установлен в центре крьппки сосуда с дозируемой жидкостью, а другой выполнен в виде металлического стержня и установлен по нормали к боковой стенке сосуда

на расстоянии Д,./4 от крьшки сосуда, где Q(f. - резонансная длина волн генератора СВЧ, последовательно соединенные приёмную петлю, детектор и блок управления, первый выход koTopo .го подключен к управляющему входу трехходового клапана, а второй выход

через первое коаксиальное реле - к

8

Q

5

0

5

0

0

второму вибратору, выход генератора С.ЗЧ -соединен с управляющим входом первого коаксиального реле, причем приемная петля расположена в стенке сосуда диаметрально противоположно второму вибратору и отделена, также как и вибраторы, от жидкости и стенок сосуда диэлектрическими вставками, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет обеспечения возьюжности дозирования двух жидкостей в заданном соотношении, оно содержит второе коаксиальное реле и первый и второй клапаны, установленные на трубопроводах подачи соответственно первой и второй жидкостей, причем трехходовый клапан установлен на. общем трубопроводе подачи жидкости, связанном с установленным в нижней части сосуда штуцером, выход генератора СВЧ связан с первым вибратором через второе коаксиальное реле, управляющий вход которого, а также управляющие входы первого и второго клапанов подключены соогветственно к третьему, четвертому и пятому выходам блока управления.

1612277

-IU

fU2. Z

Пер бая I падкость

гсвч

Вторая жидкость

Пердая жидкость

9иг.З