Устройство для дозирования жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01F11/28 

О VJ Ю

Ю

43

Изобретение относится к технике объемного дозирования жидкостей.

Цель изобретения - повышение производительности.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - блок-схема блока управления.

Устройство содержит одинаковые по объему расходные баки 1 и 2 с постоянной по всей высоте площадью сечения с встроенными датчиками 3 и 4 уровнемеров 5 и б, трубопроводы 7 и 8 заполнения с запорными вентилями 9 и 10, связывающие расходные баки 1 и 2 с емкостью-хранилищем 11 жидкости, расходные трубопроводы 12 и 13. с запорными вентилями 14 и 15, соединяющие расходные баки 1 и 2 с потребителем 16, органы 17 - 20 управления запорных вентилей 7, 8, 14 и 15.

Блок управления работой содержит за- датчик 21 дозы, индикатор 22 дозы, первый сумматор 23, первый аналого-релейный преобразователь 24, первый элемент И 25, первый триггер 26, задатчик 27 объема расходного бака 1, пусковой элемент 28, второй элемент И 29, первый элемент ИЛИ 30, третий элемент И 31, второй триггер 32, третий триггер 33, второй аналого-релейный преобразователь 34, второй элемент ИЛИ 35, третий элемент ИЛИ 36, четвертый элемент ИЛИ 37, четвертый элемент И 38, пятый элемент И 39, третий аналого-релейный преобразователь 40, четвертый триггер 41, пятый триггер 42, четвертый аналого-релейный преобразователь 43, пятый элемент ИЛИ 44, шестой элемент И 45, седьмой элемент И 46, пятый аналого-релейный преобразователь 47, шестой аналого-релейный преобразователь 48, восьмой элемент И 49, интегрирующий задатчик 50, второй сумматор 51, умножитель 52, третий сумматор 53, шестой элемент ИЛИ 54, девятый элемент И 55.

Устройство работает следующим образом.

В нерабочем состоянии расходные баки 1 и 2 не заполнены, запорные вентили 9,10, 14 и 15 закрыты, сигналы уровнемеров 5 и 6 равны нулю, на второй вход первого сумматора 23 поступает сигнал с задатчика 27 величины расходного бака 1, соответствующий максимальной дозе жидкости, которая может быть отдозирована при полном заполнении любого из расходных баков 1 и 2. На третьем входе первого сумматора 23 сигнал равен нулю. Подавая сигнал с задатчика 21 дозы на первый вход первого сумматора 23, оператор по шкале индикатора дозы 22 устанавливает в соответствии с запросом

потребителя 16 необходимую величину дозы.

Сигнал рассогласования, равный алгебраической сумме сигналов на входах первого сумматора 23, поступает с его выхода на вход первого аналого-релейного преобразователя 24, при этом задатчики 21 и 27 дозы подключены к сумматору 23 таким образом, что их сигналы складываются с противопо0 ложной полярностью, в результате чего на выходе сумматора 23 получается разность величин входных сигналов. Она будет положительна, если величина сигнала задатчика 21 дозы больше величины сигнала задатчи5 ка27.

Первый аналого-релейный преобразователь 24 настраивается таким образом, что при величине входного сигнала больше нуля появляется сигнал на первом выходе анало0 го-релейного преобразователя 24, а при величине входного сигнала меньше или равной нулю - на втором выходе. При величине заданной дозы жидкости, не превышающей объем одного из расходных

5 баков 1 или 2, устройство будет работгдь без режима перекачки, при величине заданной дозы жидкости, превышающей объем одного из расходных баков 1 или 2, включается сначала режим перекачки, при

0 котором происходит последовательное поочередное заполнение и опорожнение расходных баков 1 или 2, подающих жидкость потребителю-16, до тех пор, пока остаток недоотпущенной дозы потребите5 лю 16 станет равным или меньше объема одного расходного бака 1 или 2, после чего освободившийся расходный бак 1 или 2 заполняется на величину остатка, определяемую при помощи уровнемера 5, а затем

0 опорожняется.

Пуск устройства в работу осуществляется при помощи пускового элемента 28, сигнал с которого при наличии выходного сигнала на первом выходе аналого-релейно5 го преобразователя 24 и, следовательно, на первом входе элемента И 25 проходит на второй вход триггера 26 и переключает его в состояние, при котором на первом выходе появляется нулевой сигнал, а на втором 0 единичный, переключающий во взведенное состояние триггер 32 и через элемент ИЛИ 37 разрешающий работу элементов И 38 и 39, а также И 49. Триггеры 41 и 42 находятся в исходном состоянии, когда на их первых

5 выходах присутствуют единичные сигналы, а на вторых нулевые.

С первых выходов триггеров 41 и 42 единичные сигналы поступают на третьи входы, соответственно элементов И 38 и 39, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов аналого-релейных преобразователей 40 и 43. Аналого-релейные преобразователи 40 и 43 являются преобразователями нулевого сигнала уровнемеров

5и 6 в единичный сигнал и сигнализируют

06опустошении расходных баков 1 или 2.

Таким образом, при запуске устройства переключается один из триггеров 41 и 42, запрещая через соответствующий элемент И переключаться другому и открывая запорный вентиль 9 или 10 на трубопроводе 7 или 8 заполнения одного из расходных баков 1 или 2.

Например, при переключении триггера 42 на его первом выходе появляется нулевой сигнал, закрывающий элемент И 39 и открывающий через орган 17 управления запорный вентиль 9. Жидкость начинает заполнять расходный бак 1 через трубопровод

7заполнения. При полном заполнении расходного бака 1 сигнал на выходе уровчеме- ра 5 достигает максимальной величины и срабатывает аналого-релейный преобразователь 47, настроенный на сигнал верхнего уровня, и через элемент ИЛИ 35 переключает триггер 42 в исходное состояние. Запор- ный вентиль 9 закрывается, подача жидкости в расходный бак 1 прекращается. Одновременно открывается вентиль 14 через орган 19 управления л жидкость из расходного бака 1 сливается потребителю 16.

Импульсный сигнал с выхода триггера 42 при его переключении из исходного состояния в возбужденное и обратно считывается через элементы ИЛИ 44 и И 49 интегрирующим задатчиком 50 и на его сы- ходе появляется сигнал, пропорциональный величине дозы жидкости, заключенной в полном объеме расходного бака 1. Этот сигнал поступает на третий вход первого сумматора 23 и складывается с сигналами от задатчиков 21 и 27 дозы, при этом полярность сигнала на третьем входе первого сумматора 23, величина сигнала от задатчи- ка 27 дозы больше максимальной величины расходного бака, то тоиггер 41 переключается и его сигнал с второго входа через орган 18 управления открывает запорный вентиль 10 и жидкость начинает поступать из емкости-хранилища жидкости 11 по трубопроводу 8 заполнения в расходный бак 2. При заполнении расходного бака 2 до верхнего уровня, контролируемого уровнемером 6, сигнал которого достигает при этом максимальной величины, срабатывает аналого-релейный преобразователь 48 и переключает триггер 41 через элемент ИЛИ 36 в исходное состояние. Единичный сигнал на входе органа 18 управления исчезает, запорный вентиль 10 закрывается, жидкость

перестает поступать в расходный бак 1. В то же время появляется единичный сигнал на входе органа20 управления, который открывает запорный вентиль 15 и жидкость сливается из расходного бака 2 потребителю 16. Сформированный при этом переключении из исходного состояния и обратно триггера 41 импульсный сигнал также считывается интегрирующим задатчиком 50 и сигнал на

0 его выходе увеличивается соответственно на величину, пропорциональную дозе жидкости, заключенной в полном объеме расходного бака 2.

Таким образом, в режиме перекачки,

5 т.е. при поочередном полном заполнении и опорожнении расходных баков 1 или 2 сигнал на выходе интегрирующего задатчика 50, и, следовательно, на третьем входе первого сумматора 23 ступенчато возрастает.

0 Этот процесс продолжается до тех пор, пока величина сигнала на выходе первого сумматора 23 не станет меньше или равной сигналу от задатчика 27 дозы величины расходного бака.

5 Это означает, что остаток дозы, недоотпу- щенный на данный момент потребителю 16, помещается в одном объеме расходного бака и полный цикл дозирования жидкости потребителю будет закончен при последую0 щем очередном заполнении пустого расходного бака 1 или 2 по сигналу соответствующего уровнемера 5 или 5

Если после того, как было описано выше, триггер 41 переключился в исходное

5 состояние, сигнал на выходе первого сумматора 23 изменился до величины меньше сигнала от задатчика дозы 27, то в этом случае срабатывает аналого-релейный преобразователь по второму выходу и переключает

0 триггер 26 в исходное состояние, снимая разрешающий сигнал через элементы ИЛИ 37, И 38 и 39 на переключение триггеров 41 и 42 в режиме перекачки и через элемент И 31, на обоих входах которого появились еди5 ничные сигналы, и элемент ИЛИ 30 переключает во взведенное состояние триггер 33, который восстанавливает разрешающий сигнал на переключение триггеров 41 и 42 через элементы ИЛИ 37, И 38 и 39 для про0 должения управления заполнением расходных баков 1 и 2 в режиме окончания цикла дозирования. Единичный сигнал с аналого- релейного преобразователя 24 появляется и на втором входе элемента И 55, первым

5 входом соединенного с выходом сумматора 53, назначение которого - сравнение сигналов задания дозы и уровня в расходном баке 1 или 2 при окончании дозирования. В этом случае при опустошении расходного бака 1 и срабатывании второй раз анзлого-релейного преобразователя 40 триггер 42 переключается во взведенное состояние и его сигнал на втором выходе вновь открывает через орган 17 управления запорный вентиль 9 на заполнение расходного бака 1, а также разрешает работу элемента И 46.

Накопленный на выходе интегрирующего задатчика 50 сигнал сравнивается сумматором 51 с сигналом задатчика 21 дозы. Результирующий сигнал с выхода суммато- ра 51 умножается умножителем 52 на постоянный коэффициент и подается на вход сумматора 53, где сравнивается с сигналом уровнемера 5, подключаемого через элементы И 46 и ИЛИ 54.

Сигнал на выходе сумматора 51 соответствует по величине остатку дозы жидкости, недоотпущенной потребителю 16, после окончания режима перекачки. Назначение умножителя 52 - привести этот сигнал к тому же масштабу, в котором изменяется сигнал уровнемера 5 при заполнении расходного бака 1, при использовании в качестве задатчика 21 дозы, интегрирующего задатчика 50 и уровнемеров 5 и 6, приборов системы ГСП, имеющих на выходе сигнал, изменяющийся в пределах 0...5 плА.

Эту особенность работы схемы устройства можно проиллюстрировать на следующем примере.

Допустим, что максимальная доза жидкости, на которую настроена схема блока управления, составляет 1000 л, а величина одного расходного бака 20 л. При этом величины сигналов, как уровнемеров 5 и 6, так и задатчика 21 дозы изменяются в пределах 0...5 тА. Соотношение этих сигналов в пересчете на одну и ту же величину дозы жидкости - 1:50. Поэтому величина сигнала задатчика 27 дозы расходного бака состав- ляет 5:50 0,01 тА, а величина сигналов уровнемеров 5 и 6 при полном заполнении тех же расходных баков 1 и 2 равны 5 тА. Сигнал на выходе интегрирующего задатчика 50 после окончания режима перекачки будет больше или равен 4,98 тА, а на выходе второго сумматора - меньше или равен 0,01 тА. Для суммирования сигналов на входах сумматора 53 в одном масштабе необходимо умножить сигнал от сумматора 51 на постоянный коэффициент равный 50. Таким образом, коэффициент умножения умножителя 52 равен отношению максимальной дозы, на которую настроена схема блока управления устройством, к величине одного расходного бака.

При заполнении расходного бака 1 в режиме окончания дозирования возрастает сигнал на выходе уровнемера 5 и уменьшается величина сигнала рассогласования на

выходе сумматора 53. При этом срабатывает аналого-релейный преобразователь 34, настроенный на нулевой уровень входного сигнала и переключает триггеры 32, 33 и 42 в исходное состояние. Запорный вентиль 9 закрывается, прекращая подачу жидкости в расходный бак 1, запорный вентиль 14 открывается и остаток дозы транспортируется потребителю. Цикл дозирования окончен.

Если при задании дозы жидкости задат- чиком 21 она меньше объема одного расходного бака и сигнал появляется на втором выходе аналого-релейного преобразователя 24, то при включении пускового устройства 28 через элементы И 29 и ИЛИ 30 переключается триггер 33, через элементы ИЛИ 37, И 38 и 39, переключающий триггер 42 или 41 во взведенное состояние.

В зависимости от того, какой из триггеров 42 или 41 переключился, заполняется расходный бак 1 или 2. Схема блока управления при этом работает в режиме окончания цикла дозирования, при котором на сумматоре 51 сравниваются нулевой сигнал интегрирующего задатчика 50 и задатчика 21 дозы, а на сумматоре 53 - умноженный на постоянный коэффициент выходной сигнал сумматора 51. равный в данном случае сигналу от задатчика 21 и сигнал от уровнемера 5 или 6.

Формула изобретения

Устройство для дозирования жидкости, содержащее первый расходный бак с размещенным в нем чувствительным элементом первого уровнемера и подсоединенными к нему первым трубопроводом заполнения и первым расходным трубопроводом с установленными в них соответственно первым и вторым запорными вентилями с первым и вторым органами управления, задатчик дозы, к: которому подключен индикатор, пусковой элемент, три аналого-релейных преобразователя, триггера и два элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, в него введены второй расходный бак, равный по объему первому, с чувствительным элементом второго уровнемера и подсоединенными к нему вторым трубопроводом, заполнения и вторым расходным трубопроводом с третьим и четвертым запорными вентилями и соответственно третьим и четвертым органами управления, три сумматора, умножитель, семь элементов И, шесть элементов ИЛИ, три аналого-релейных преобразователя, интегрирующий задатчик, три триггера и задатчик емкости расходного бака, причем к выходу задатчика дозы подключен первый вход первого сумматора, выходом соединенный с входом

первого аналого-релейного преобразователя, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а второй с первым входом первого триггера, второй вход первого сумматора соединен с выходом задатчика емкости расходного бака, а второй вход первого элемента И подключен к выходу пускового элемента и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого аналого-релейного преобразователя, а выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу третьего элемента И, первый вход которого подсоединен к первому выходу первого триггера, а второй вход - к выходу второго триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего триггера, вторым входом подключенного к выходу второго аналого-релейного преобразователя, второму входу второго триггера и первым входом второго и третьего элементов ИЛИ. выход третьего триггера подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом первого триггера и первым входом второго триггера, а выход подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом третьего аналого-релейного преобразователя, третий вход четвертого элемента И соединен с первым выходом четвертого триггера и четвертым органом управления, а выход - с первым входом пятого триггера, второй вход пятого элемента И подключен к выходу четвертого аналого-релейного преоб- разователя, третий вход- к первому выходу пятого триггера и второму органу управления, а выход пятого элемента И соединен с первым входом четвертого триггера, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, второй выход четвертого

триггера подсоединен к третьему органу управления и первым входам пятого элемента ИЛИ и шестого элемента И. второй выход пятого триггера соединен с первым органом

управления, вторым входом пятого элемента ИЛ И и первым входом седьмого элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу пятого аналого-релейного преобразователя, вход которого соединен с выходом первого уровнемера, вторым входом седьмого элемента И и входам третьего аналого-релейного преобразователя, второй вход третьего элемента ИЛИ подсоединен к выходу шестого аналого-релейного преобразователя, вход которого соединен с выходом второго уровнемера, вторым входом шестого элемента И и входом четвертого аналого-релейного преобразователя, выход пятого элемента ИЛИ

соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого подключен к входу интегрирующего задатчика, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора и первым входом второго сумматора,

второй вход второго сумматора соединен с выходом задатчика дозы, а выход подключен к входу умножителя, аыход которого со- единен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента ИЛИ, первым и вторым входом соединенного с выходами шестого и седьмого элементов И, выход третьего сумматора подключен к первому входу девятого

элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого аналого-релейного преобразователя, а выход- к входу второго аналого-релейного преобразователя, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом пятого триггера, выход первого элемента И подключен к второму входу первого триггера, а второй вход восьмого элемента И соединен с вторым выходом первого .триггера.

Изобретение относится к технике объемного дозирования и позволяет повысить производительность устройства. Расходные баки 1.2 имеют равные объемы и снабжены датчиками 3,4 уровнемеров 5,6. Отпускаемая величина дозы устанавливается на за- датчике и может во много раз превосходить объем баков 1,2. Объем бака фиксируется с помощью задатчика. Задатчики подключены к сумматору таким образом, что их сигналы складываются противоположной полярностью. При величине заданной дозы жидкости, не превышающей объема одного расходного бака 1,2, устройство работает без режима перекачки, а при величине заданной дозы, превышающей объем одного из баков 1,2, устройство сначала работает в режиме перекачки, при котором происходит поочередное заполнение и опорожнение баков 1.2 до тех пор, пока остаток недоотпу- щенной дозы станет меньше объема одного бака 1,2. 2 ил. со с