Дозатор жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F11/00 

3 больше площади зэзоро мохду юрчони- ной и стаканом, сообщенным с г.оллектср- ной емкостью 5 UL.IMJL; датчика 16 наличия

ЖИДКОСТИ. ПРОИСХОДИТ ТОЧНОО ОТМОр .Н-аНИ З

дозы за счет слива излишков жидкости через запор между стаканом и горловиной, в которой жидкость устанавливается на уровне ее верхнего торца. 2 ил.

Изобретение относится к дозирующим устройствам и позволяет повысить точность дозирования и быстродействие. Жидкость с помощью насоса 20 подается, например, в мерную камеру 1, заполнение которой контролируется узлом фиксации верхнего уровня горловины 3, выполненным в виде стакана 6, закрепленного в коллекторной емкости 5 вверх дном коаксиально горловине, и размещенного в нем датчика 16 наличия жидкости, который расположен над горловиной 3, выдает сигнал на переключение запорного элемента 14 при наполнении жидкостью полости стакана 6 за счет того, что площадь проходного сечения горловины г 12 5 9 ч ё 4 О СО чэ VI 00

Изобретение относится к метрологии, а тленно к дозатору-расходомеру для эталонного непрерывного отмеривания и выдачи заданных объемов жидкостей, и может использоваться для высокоточной градуировки резервуаров и дозированип жидкостей, например для дозиропанил топлива, молоко, сока и тому подобное.

Известен дозатор в нидо образцовой мерной емкости, представляющий собой цилиндрический Сок, к которому на различных уровнях, п зависимости от диапазона измеряемых величин, присоединены мерные юрловины с визуальными шкалами отсчета. В дозаторе имеется узел слива, выполненный в виде сливного клапана, узел фиксации верхнего уровня жидкости, содержащий компенсатор, индикатор настройки, дроссельный кран, насадку, предназначенные для устранения погрешности уровня, возникающей в результате воздействия падающей струи на зеркало поверхности жидкости в образцовой мерной емкости.

Особенностью этого дозатора является 1 , что ои предназначен для ручного эталонного отмеривания жидкости в лабораторных условиях при заданной температуре и не может быть использован для непрерывного отмеривания и выдачи заданных объе- (. тв жидкости в автоматическом режиме.

Недостатком известного дозатора явля- с-1ся то, что узел фиксации верхнего уровня л пдкости сложен по конструкции и не обеспечивает быстродействия налива, хотя и обеспечивает плавность долива ДО фикси- рГ Понною верхнего уровня.

11оиболее близким по технической сущности к заявляемому дозатору является выбранное в качестве прототипа устройство для автоматического измерения объемного расхода- жидкости (дозатор-расходомер), содержащее две раздельные мерные емкости, в верхней части каждой из которых установлен узел фиксации верхнего уровня, включающий трехходовой.регулировочный вентиль и верхний патрубок, причем оба узла фиксации верхнего уровня жидкости имеют узел перелива, содержащий два регулировочных вентиля, верхние патрубки, две емкости для накопления избытка жидкости, переполняющей мерные емкости, дБЗдатчика контроля переполнения коллекторных емкостей, соединенные с сигнализатором уровня, два воздухопровода для выравнивания перепадов давления воздуха в коллекторных емкостях и водопроводы для

отвода избытка жидкости из коллекторных емкостей в сопряженную с ними мерную емкость, а также трубопроводы для слива жидкости из мерных емкостей.

В нижней части мерной емкости установлен узел фиксации нижнего уровня, включающий нижний патрубок и трехходовой регулировочный вентиль. Два узл а фик- сации нижнего уровня объединены двумя узлами налива-слива, содержащими по два

регулировочных вентиля и выходной трубопровод.

В описанном дозаторе жидкость поступает в одну мерную емкость через входной трубопровод узла налива-слива и через нижний патрубок узла фиксации нижнего уровня наполняет мерную емкость. При переполнении мерной емкости жидкость проходит через верхний патрубок узла фиксации верхнего уровня, поступает в соответствующую коллекторную емкость до уровня, ограниченного действием датчика контроля переполнения, воздействующего на сигнализатор уровня, соединенный с блоком кодирования. После срабатывания сигнализатора уровня одновременно срабатывают регулировочный вентиль узла фиксации нижнего уровня и регулировочный вентиль узла фиксации верхнего уровня, которые фиксируют измеряемый объем жидкости в

нейтральном положении, а избыток жидо- сти из коллекторной емкости через трубопровод сливается в другую мерную емкость, в которую через необходимое для слива время поступает жидкость из входного трубопровода через узел налива-слива и свой узел фиксации нижнего уровня.

Недостатком известного устройства является следующее. В узле фиксации верхнего уровня неизбежно появляются

газовоздушные пузыри, собирающиеся в отсеках закрытых регулировочных вентилей, препятствующих свободному выходу газов из наполненной мерной емкости. Это влияет на точность измеряемого объема жидкости.

Кроме того, при дозировании необходимо задерживать жидкость на входе в мерную емкость нд ирсмя, не-обходимое для полного слива жидкости из коллекторной емкости, чю снижает (Зистродейстоие дозатора.

Цель изобретения повышение точности дозирования и быстродействия.

Указанная цель достигается тем. что в дозаторе жидкости, содержащем мерные емкости, каждая из которых выполнена с подающим и слноным трубопроводами и горловиной, снабженной узлом фиксации верхнего уровня, согласно изобретению введена коллекторная емкость, а узел фиксации верхнего уровня каждой горловины выполнен в виде стакана с размещенным в нем датчиком наличия жидкости, причем стакан закреплен в коллекторной емкости вверх дном коаксиально горловине, торец которой расположен в стакане ниже датчика наличия жидкости, а площадь ее проходного сечения больше площади зазора между горловиной и стаканом, сообщенным с коллекторной емкостью о его донной части,

Выполнение узлов фиксации верхнего уровня со стаканами обеспечивает простыми средствами полный и быстрый налив и плавный долив мерных емкостей с одновременным выходом газов из них. Наличие в стаканах отверстий гарантирует плавность слива из их доливаемой до верхнего фиксированного уровня жидкости. Наличие в стаканах датчиков контроля перелива, связанных с запорными элементами позволяет автоматизировать процесс дозирования жидкостей и повысить универсальность дозатора.

На фиг. 1 изображен дозатор; на фиг. 2 - то же, с размещением мерных емкостей внутри коллекторной емкости.

Дозатор содержит две мерные емкости 1 и 2 (фиг. 1) с удлиненными горловинами 3 и 4. Горловины 3 и 4 снабжены узлами фиксации верхнего уровня жидкости, которые имеют одну общую коллекторную емкость 5, в которую выходят горловины 3 и 4 мерных емкостей 1 и 2. При этом о коллекторной емкости коаксиально горловинам мерных емкостей размещены вверх дном стаканы 6 и 7, внутрь которых с зазором частично входят горловины мерных емкостей. Стаканы 6 и 7 могут быть выполнены как цилиндрической формы, так и конической. В верхней донной части стаканы сообщены с коллекторной емкостью 5 через отверстия 8 и 9 для поступления в стаканы воздуха при сливе из них жидкости, предназначенной для долива жидкости в горловины мерных емкостей. Стаканы 8 и 9 могут также иметь форму открытого сверху и снизу полого цилиндра или кольца.

Дно коллекторной емкости 5 может быть выполнено воронкообразным с отверстием 10,к которому подсоединенаслииная труба 11. Кроме того, для ствола воздух л из 5 коллекторной емкости 5 она может быть соединена в своей верхней части с дыхгпель- ным клапаном t2.

Принципиально дсзатор может быть выполнен с поданей жидкости снизу в мерные 0 емкости 1 и 2 и сверху в горловины 3 и 4 мерных емкостей.

При подаче жидкости снизу мерных емкостей (фиг. -1) они в нижней своей части

5 сообщены с подающим трубопроводом 13 для подачи жидкости через запорные элементы 14 и 15, например клапаны, обеспечивающие поочередную подачу жидкости в каждую из мерных емкостей 1 и 2. Такая

0 конструкция дозатора обеспечивает точную непрерывную дозировку жидкостей.

Для автоматизации процесса дозирования в стаканах выше горловин емкостей но ниже отверстий размещаются датчики 16 и

5 17 наличия жидкости, а в трубопроводах подачи жидкости устанавливаются датчик 18 температуры и запорные элементы 14 и 15, соединенные с датчиками контроля перелива. Датчики соединяются с блоком уп0 равления, например микропроцессором (не показан), и позволяют автоматически контролировать при разных температурах удельное объемное расширение при наливе мерной емкости и отключать подачу в нее

5 жидкости при поступлении на запорные элементы сигнала с датчика контроля перелива. Для осуществления поочередного налива мерных емкостей и осуществления тем самым непрерывности процесса дозирова0 ния дозатор может быть снабжен средствами управления, например на основе микропроцессора, которые известны.

В ряде случаев мерные емкости 1, 2 и 19 могут быть установлены внутри коллектор5 ной емкости (фиг. 2). Этим достигается компактность выполнения дозатора и такая конструкция может быть использована, например для разлива соков, пива, кваса или подобных жидкостей.

0В любой из описанных конструкций дозаторов применяются метрологически аттестованные мерные емкости, которые при совместном использовании и за счет описанных выше конструктивных особенностей

5 позволяют осуществлять эталонное дозиро- вание жидкостей, которое попеременно осуществляется в каждой из емкостей, за счет чего достигается непрерывность процесса. При этом возрастает быстродействие самого процесса дозирования. так как при

заполнении одной мерной емкости происходит слив другой емкости.

Использование единой коллекторной емкости для двух мерных емкостей исключает применение сложных регулировочных вентилей в узле фиксации верхнего уровня жидкости. При этом также упрощается от- под газовоздушиой смеси из наполненной мерной емкости.

Выполнение узла фиксации верхнего уровня с доливными стаканами позволяет осуществлять плавный и быстрый долив жидкости в мерные емкости, что также повышает точность и быстродействие дозатора. Возникающие при этом излишки жидкости сливаются в единую коллекторную емкость и легко утилизируются, не усложняя при этом конструкцию.

Дозатор работает следующим образом.

Для дозирования жидкости заполняется одна из мерных емкостей, например 1, дозируемой жидкостью. Заполнение осуществляется через подающие трубопроводы с помощью насоса 20, В это время другая мерная емкость 2 остается незаполненной. После заполнения мерной емкости 1 жидкость попадает в расположенный над горловиной стакан 6 и вызывает срабатывание датчика 16 наличия жидкости, который по- доетсигнал на отключение подачи жидкости в эту емкость на запорный элемент 14. После этого, в случае необходимости измерения следующего объема жидкости, открывается запорный элемент 15 другой емкости 2 и происходит ее заполнение, в то время как первая емкость 1 опорожняется, выдавая отмеренный обьем жидкости. За- гсм описанный процесс повторяется, обеспечивая непрерывную дозировку жидкости.

Важным моментом для обеспечения точности дозирования является процесс плавного и точного долива жидкости в мерные емкости. В описанной конструкции это достигается с помощью стаканов б и 7, в которые жидкость попадает из горловин 3 и 4 после заполнения емкостей 1 и 2 и плавно истекает через зазор между стаканами 6 и 7 и горловинами 3 и 4. осуществляя плавный долио мерных емкостей. Для этого сумма площадей проходного сечения зазора между горловиной 3 или 4 каждой мерной емкости и стакана 6 или 7, соответственно, и отверстия о стакане меньше площади проходного сечения горловины этой мерной емкости. Плавность истечения жидкости из стаканов также улучшается за счет поступления в стаканы воздуха через отверстия 8 и 9.

Использование предлагаемого изобретения повышает точность измерения объемов жидкости до эталонной в автоматическом режиме, быстродействие и компактность конструкции по сравнению с протошпом.

Быстродействие дозатора достигается за счет исключения времени наполнения коллекторной емкости жидкостью и слива ее самотеком по трубопроводу сложной конфигурации из коллекторной емкости, как это

0 имело место в известном изобретении (прототипе), Сравнительные модельные испытания показали, что производительность дозатора увеличивается на 20%. При этом также обеспечивается возможность с точно5 стью до 0,05% осуществлять эталонное до- зирование, осуществляемое за счет исключения образования газовоздушных пузырей, образующихся в регулировочных вентилях, и исключения трубопроводов

0 сложной конфигурации и повысить тем са- мым плавность и скорость налива жидкости до фиксированного уровня в мерных емкостях.

Для сравнения в качестве базового объ5 екта выбран наиболее точный метод градуировки резервуаров с использованием образцовых мерников согласно ГОСТ 8.346-79 (Ст. СЭВ 1972-79) Резервуары стальные горизонтальные. Методы и сред0 ства проверки. Этот метод достаточно трудоемок, так как налив производится вручную с последующим самосливом, требует промежуточных замеров уровня налива и соответствующего ему объема

5 (например емкость 25 м градуируется в течение 5-6 дней. Затем обрабатываются данные еще два дня).

Преимущества изобретения заключаются в том, что комплексно автоматизируется

0 весь технологический процесс градуировки резервуаров и с помощью заявляемого дозатора-расходомера можно получать готовые распечатанные градуировочные таблицы (например, градуировку 25 м3 ре5 зервуара можно провести за несколько часов во всем практическом диапазоне температур).

Дозатор находится в завершающей стадии изготовления опытного образца с авто0 матизацией процесса управления дозировки расхода на основе микропроцессора, с выводом данных на цифропечатаю- щее устройство.

Формула изобретения

5 Дозатор жидкости, содержащий мерные емкости, каждая из которых выполнена с подающим и сливным трубопроводами и горловиной, снабженной узлом фиксации верхнего уровня, отличающийся тем, что, с целью повышения точности дозирования и быстродействия, в него введена коллекторная емкость, а узел фиксации верхнего уровня каждой горловины выполнен в виде стакана с размещенным в нем датчиком наличия жидкости, причем стакан закреплен в коллекторной емкости вверх дном

коаксиально горловине, торец которой расположен в стакане ниже датчика наличия жидкости, а площадь ее проходного сечения больше площади зазора между горловиной и стаканом, сообщенным с коллекторной емкостью выше датчика наличия жидкости.