Устройство для дозирования многокомпонентных жидких смесей Советский патент 1991 года по МПК G01F11/04 

Изобретение относится к дотированию жидкостей при изготовлении многокомпонентных смесей и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цепь изобретения - повышение точности дозирования за счет учета возможного изменения концентрации компонентов.

Па чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит цифровой уровнемер 1, подключенный к блоку I умножения на постоянный коэффициент и бло ку 3 считывания значений объема, цифровой измеритель 4 гидростатического давления, подключенный к первому входу первого блока 5 деления, второй вход которого связан с выходом блока }. умножения на постоянный коэффициент я выход - с первым входом первого блока 6 умножения, второй вход которого совместно с выходом блока 3 считывания значений объема по/;ключен к первому входу первого блока 7 вычитания, выход первого блока 6 умножения соединен с первым входом второго блока В вычитания, вторые входы первого 7 и второго 8 блоков вычитания соединены с соответствующими выходами задатчика 9, входы которого соединены с соответствующими выходами микроконтроллера Г.), а выходы первого / и второго 8 блоков вычитания соединены с соответствующими входами второго блока 11 депения, а также с соответствующими входами микроконтроллера 1; , выход второго блока 1 1 деления соединен с соответствующим входом микроконтрочлера Г , входы чторого блока умножения 1Л соединены один - с выходом первого блока 7 вычитания, другой - с соответствующим выходом микроко трот тера Г, л выход второго блок I умножения соединен с первым входол первого блока 13 сравнения, второй вход и выход которого соединены соответственно с соответствующими ВЫХОДОМ И ВХОДОМ МИКРО- контроллера 10, вхо таймера 14 соединен с соответствующим выходом микроконтроллера Ю, а выход - с первым входом второго блока 15 сравнения, второй вход и вы-сод которого согдлне- ны соответственно с соответствующими входом и выходом «.тинроконтроглера 10,

ВХОДЫ И ВЫХОДЫ 5 ТП Л 1 ( СЧНТЫВЛШ Я

значений концентрации компонент i

5 0 3 Q

5

смеси соединены соответственно соответствующими выходами и входами микроконтроллера Г), выходы блока 17 задания доз и бпока 13 задания времени работы мешалки также соединены с соответствующими входами микроконтроллера 1), а входы блока 19 индикации соединены с выходами бпока 3 считывания значений объема, первого блока 6 умножения, первого 7 и второго 3 блоков вычитания, второго блока 11 деления, второго блока 12 умножения и с соответствующим выходом микроконтроллера 10. Пл о к /-0 управления клапанами блок управления насосами и блок упргвления приводом мешалки подключены к соответствующем выходам микроконтроллера 10.

Устройство работает следующим образом .

В начальный момент при отсутствии каких-либо компонентов в реакторе на выходе цифрового измерителя 4 гидростатического давления и цифрового уровнемера 1 присутствуют нулевые значения. В блок 3 считывания значений объема вносится градуировочная таблиц, реактора, т .е, зависимость -значений объема от уровня заполняющей реактор жидкости. В блок 16 считывания значений концентрации компонентов вносится таблица зависимости массовой концентрации каждого компонента от его плотности. В блоки 17 задания доз и 18 задания времени ра- иоты мешалки заносятся значения доз (в массовых единицах концентрированного 10.)/; компонента) и времени работы мешапки, т.е. времени перемешивания компонентов. Даьее в микроконтроллер К) записывается программа, согласно которой производится комму гация сигналов, поступающих на вход и выход устройства 10, т.е. определяется очередность дозирования компонентов и их перемешивания.

Процесс дозирования многокомпонентных смесей начинается пуском программы, подлежащей выполнению и записанной в микроконтротлере 10. 1 гчинаетсч дозирование первого компонента. Согласно программе, записанной ;з микр контроллер 10, входы р и с соединяются соответственно с выходами л1 и к и через входы в и г яддат iHK-ч г; записываются в нем значения зып{ гаемьту в- in гн объема и мас- оы, в янном случа прл дозировании

перпого компонента нулевые значения, которые через входи a if б задат- чика 9 поступают на вычитающие входы блоков 7 и 8 вычитания, после записи в задатчик 9 значении вычитаемых ве- личин входы-выходы размыкаются. Талес с микроконтроллера 10 поступает сигнал на включение насоса и открытие клапана на линии первого дозирующего компонента. Соответствующей выход . блока 17 задания доз и вход е микроконтроллера 10 коммутируется с выходом ф устройства 10 и поступает на вход блока 13 сравнения. Вход ы микроконтроллера 10 ко№1утируется с выходом nf а вход т с выходом ш устройства 10, обеспечивая, таким образом, соединение выхода блока 11 деления и входа блока 12 умно- жения с блоком 16 считывания значений концентрации компонентов, а именно входом и выходом, обеспечивающим счи- тыва гие значения концентрации в зависимости от плотности первого ком- понента .

: При поступлении первого компопен- та на выходах цифрового уровнемера ,1 и цифрового измерителя 4 гидростатического давления присутствуют значе- ния уровня Н и гидростатического давления Р. В блоке .. умножения на постоянный коэффициент производится умножение значения уровня Н на значение ускорения свободного падения, а в блоке 5 деления - деление значения гидростатического давления Р на результат вычисления блока 2, получая в результате плотность смеси (в данном случае первого компонента) в реакторе

Р VHПри поступлении значения уровня Н на вход блока 3 считывания значений объема, в которым внесена градуиро- вочная таблица реактора, на его выходе будет присутствовать значение объема смеси (компонента) V. Цлок 6 умножения производит умножение поступаю

(1)

щих на его вход значений плотности и объема смеси (компонента), вычисляя тем самым массу смеси (компонента)

.(2)

Нлоки и 8 вычиТсЯния реализуют вычитание двух величин по следующей зависимости

r.m-rij,(3)

,

Р

где mЈ,.,,. - значения массы и объема

дозируемого компонента;

ng,V3 - значения массы и объема

на выходах задатчика. Кпок 11 деления производит делени значений, вычисленных блоками 7 и 8, определяя тем самым плотность поступающего компонента:

,,-.

В случае дозирования первого компонента значение плотности, вычисленное блоком 5, будет совпадать со значением на выходе блока 11, так как , V,0 ирк m/V.

Значение плотности рк с выхода блока 11 деления поступает на вход ы микроконтроллера 10, который в данный момент времени соединен с выходом п и соответствующим входом блока 16 считывания значений концентрации компонентов. В блоке 16 происходит считывание по значению плотности концентрации компонента, значение которой поступает на вход .га устройства 10 и через выход ш на вход блока 12 умножения, второй :вход которого соединен с выходом блока 7 вычитания, на который подается значение объема компонента V.

В блоке 12 умножения вычисление массы концентрированного (100%) компонента

400% m „

VVK,

-од40

45

где ш

Ю о /„

масса концентрированного (10;)%) компонента; с - массовая концентрация

первого компонента. На блок 13 сравнения поступает значение массы 100% компонента с блока 12 умножения и блока 17 задания доз, скоммутированного через вход- выход е-ф микроконтроллера 10. При достижении условия 100 /о

m ,

(6)

на выходе блока 13 сравнения, а следовательно, и на входе н микроконтроллера 10 появляется сигнал, и согласно программе, внесенной в устройство Ю, происходит отключение соответствующих насосов и клапанов при помощи блоков 21 управления насосами и 20 управления клапанами.

Далее происходит дозирование второго компонента, при этом согласно программе, записанной в микроконтроллер 10, входы р и с соединяются соответственно с выходами л и к , и происходит запись в задатчик 9 новых значении и V, после чего вхо- ды-выходы размыкаются. Соответствующие входы и выходы блоков 17 задания1 доз, блока 16 считывания значений .концентрации компонентов, 2.0 управления клапанами и 21 управления насо- сами коммутируются, после чего второй компонент начинает поступать в реактор.

При этом аналогично дозированию компонента производится соответствующими блоками вычисления и представление блоком 19 индикации:

объем смеси V }

масса смеси mj

массы дозируемого компонента т

к

объема дозируемого компонента У -V-V,;

плотности дозируемого компонента га-тз fk V-V3

массы концентрированного (100%) компонента

00%,

тк c2-Vk,

где Ся - массовая концентрация второго компонента. 00„ При достижении условия m Tt1o

происходит отключение соответствую- щего клапана и насоса.

Аналогичным образом производится дозирование других компонентов.

При необходимости перемешивания компонентов смеси программно коммути- руются соответствующий вывод блока 22 задания времени работы мешалки и один из входов блока 15 сравнения, при этом включаются также таймер 14 и блок .2 управления приводом мешалки. После определенного времени t, которое фиксируется таймером 14, соединенным со вторым выходом блока спчвиения 15, при котором

(/)

где t - время перемешивания, зафиксированное блоком 2Л задания времени работы мешалки, с выхода Ьдока 15 сравнения поступает сигнал, который, поступая на микроконтроллер 10, включает таймер 14, а также посредством блока 22 управления привода мешалки отключает привод мешалки.

,

5

Q 5

0

.

Таким образом, происходит дозирование по массе (по массе концентрированных (100%) компонентов) и перемешивание компонентов смеси по заданным значениям, занесенным в блоках задания доз и времени работы мешалки в порядке, определяемой программой, внесенной в микроконтроллер.

Система дозирования многокомпонентных смесей позволяет вести процесс строго по технологическому регламенту и добиться высокого качества многокомпонентной смеси, так как исключена неточность дозирования, вследствие изменения концентрации компонентов (за счет испарения, изменения температуры, различных расслоений, различия паотий и др.). Система дозирования многокомпонентных смесей допускает применение компонентов изменяющийся в определенных пределах концентрации, что снижает требования к исходным компонентам, обеспечивая при этом высокое качество готового продукта.

Формула изобретения

Устройство для дозирования многокомпонентных жидких смесей, содержащее датчик уровня, блок задания доз, блок задания времени работы мешалки, таймер, блок индикации, микроконтрол- пер, входы которого соединены с выходами первого и второго блоков сравнения, а выходы - с входами блок ч управления клапанами, блока управления насосами и блока управления приводом мешалки, отличающееся тем, что, с целью, повышения точности дозирования, в него вве-1- дены цифровой измеритель гидростатического давления, блок умножения на постоянный коэффициент, два блока деления, блок считывания значений объема, дяа блока умножения, два блока вычитания, эадатчик, блок считывания значений концентрации компонентов, а датчик уровня выполнен в виде цифрового уровнемера, выход которого соединен с входом блока умножения на постоянный коэффициент и входом блока считывания значений объема, выход цифрового измерителя гидростатического давления соединен с первым входом первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока умножения на постоянный коэффициент, а ш-гход - с первом входом первого

блока умножения, второй вход которого совместно с выходом блока считывания , значений объема подключен к первому входу первого блока вычитания, выход первого блока умножения соединен с первым входом второго блока вычитания, вторые входы первого и второго блоков вычитания соединены, с соответствующий выходамизадатчика, входы которого соединены с соответствующими выходами микроконтроллера, а выходы первого и второго блоков вычитания соединены с соответствующими входами второго блока деления, а также с соответствующими входами микроконтроллера, выход второго блока деления соединен с соответствующим входом микроконтроллера, входы второго блока умножения соединены один -с выходом первого блока вычитания, другой - с соответствующим выходом ,-гикроконтроллера, а выход второго блока умножения соединен с первым входом первого блока

5

0

сравнения, второй вход и выход которого соединены соответственно с соответствующими выходом и входом микроконтр очлера, вход таймера соединен с соответствующим выходом микроконтроллера, а выход - с первым входом второго блока сравнения, второй вход и выход которого соединены соответственно с соответствующими выходом и входом микроконтроллера, входы и выходы блока считывания значений концентрации компонентов смеси соединены соответственно с соответствующими выходами и входами микроконтроллера, выходы блока задания доз и блока задания времени работы мешалки также соединены с соответствуюп(ими входами микроконтроллера, а входы блока индикации соединены с выходами блока считывания значений объема, первого блока умножения, первого и второго блоков вычитания, второго блока деления, второго блока умножения и с соответствующим выходом микроконтроллера.

Изобретение относится к дозированию жидкостей при изготовлении многокомпонентных смесей и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности дозирования за счет учета изменения концентрации компонентов. Цифровой измеритель 4 давления и цифровой уровнемер 1 при подаче очередного компонента смеси выдают сигналы ня первый блок 5 деления, блок .. умножения на постоянный коэффициент, блок 3 считывания значений объема, первый блок 6 умножения. На каждом из выходов блоков 3 и 6 появляются сигналы, соответствующие текущим значениям соответственно объема и массы смеси, имеющейся в реакторе. Текущие значения объема и массы смеси подаются на первые входы соответственно первого блока 7 вычитания и второго блока 8 вычитания, другие входы которых связаны с выходами задатчика 9 вычитаемых значений объема и массы, задает величины объема и массы, которые она имела перед началом дозирования текущего компонента. На выходе блоков 7 и 8 вычитания присутствуют сигналы, соответствующее величинам объема и массы дозируемого компонента, которые поступают на входы второго блока 11 деления и одновременно через программируемый микроконтроллер 10 на входы задатчика 9. Результатом деления является величина плотности компонентов, которая через микроконтроллер 10 поступает на соответствующий вход блока 16 считывания значений концентрации компонента, которая с соответствующего выхода блока 16 подается через микроконтроллер 10 на вход второго блока 12 умножения, на другой вход которого поступает сигнал с выхода первого блока / вычитания. На выходе второго блока 12 умножения появляется сигнал соответствующей массе концентрированного (100%) компонента, поступающий на первый вход первого блока 13 сравнения, на второй вход которого через микроконтроллер 18 подается значение требуемой дозы с соответствующего выхода блока 17 задания доз. При равенстве двух указанных величин блок 13 сравнения выдает сигнал на окончание дозирования компонента. Система позволяет вести процесс строго по технологическому регламенту и добиться высокого качества многокомпонентной смеси. 1 ил. с S (/ с ел & О5 сл