Устройство для автоматического дозирования жидкости Советский патент 1992 года по МПК G05D11/02 G01F11/00 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, предназначено для автоматического дозирования .жидкостей и может быть использовано на красильно-от- делочных участках текстильных, трикотажных, меховых и других предприятий легкой промышленности, а также в других отраслях при необходимости дозирования различных жидкостей, в том числе агрессивных, вязких, пульпообразных жидких сред и промстоков.

Известна автоматическая транспортная линия для жидких химикатов, содержащая емкость-хранилище, автоматизированный монтежю, трубопроводы, расходный бак, сифонные дозаторы, пневматический стабилизатор уровня с пневматическим блоком управления и пневматическим автоматом дозирования 1.

Недостатком таких линий является низкая точность дозирования, так как в основу их работы положен способ дозирования по

времени, который для обеспечения постоянной скорости дозирования предполагает жесткую стабилизацию уровня в расходном баке и давления воздуха, подаваемого на сифонные дозаторы, что вызывает необходимость применения вспомогательных устройств, работающих с определенной погрешностью, влияющей неточность дозирования. Это усложняет устройство, снижает его надежность. Кроме того, перерыв в питании автомата дозирования вызывает исчезновение информации об отправленном потребителю количестве химиката, восстановить которую невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к изобретнию является устройство для дозирования жидкости, содержащее расходную емкость с постоянной по всей высоте площадью сечения и встроенным датчиком уровня, емкость-хранилище, трубопровод заполнения, расходный трубопровод, потребитель и блок управления 2.

(Л

С

XI

XI ю xi ю

Недостатком этого устройства является низкая точность отмерз малых доз при дозировании значительно отличающихся по величине порций жидкости. В таком дозаторе расходная емкость по объему соответствует максимальной дозе и при дозировании в нем небольших количеств жидкости относительная погрешность может иметь недопустимо большую величину.

Если, например, при дозировании 1000 л относительная погрешность будет 2%, то при отпуске дозы величиной 40 л она составит 50%. Поэтому на практике в этом случае обычно устанавливают два или три дозатора - на малые, средние и большие дозы. Этот недостаток усложняет использование таких устройств дозирования на объектах, вызывает дополнительные материальные затраты,

Целью изобретения является унификация устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для дозирования жидкости, содержащее расходную емкость с встроенным датчиком уровня, емкость-хранилище, потребитель, трубопровод заполнения и расходный трубопровод с запорными вентилями, органы управления которых связаны с блоком управления, содержит перегородки с затворами, разделяющие емкость на секции, датчик уровня установлен в первой секции, затворы снабжены органами управления и датчиками нижнего и верхнего положении, орган управления первого затвора подключен к выходу первого элемента ИЛИ, первым и вторым входами соединенного соответственно со вторым и третьим выходами переключателя секций, второй выход которого, кроме того, подключен к первому входу второго элемента И, орган управления второго затвора соединен с третьим выходом переключателя секций и первым входом третьего элемента И, первый выход переключателя секций подключен к первому входу первого элемента И, вторым и третьим входами соединенного с датчиками нижнего положения первого и второго затворов, датчик верхнего положения первого затвора подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, датчик верхнего положения третьего затвора соединен с. третьим входом третьего элемента И, выходы первого, второго и третье- го элементов И соответственно, подсоединены к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ и к первой, второй и третьей сигнальным лампам блока индикации, выход датчика уровня подключен к первому сходу устройства сравнения, выходом соединенного с инв Грсным входом триггера, вторым входом подключенного к входу блока индикации и выходу четвертого элемента И. первым входом соединенного с выходом второго элемента

ИЛИ, вторым - с задатчиком дозы, к прямому входу триггера подключен элемент пуска, прямой и инверсный выходы связаны с органами управления запорными вентилями соответственно трубопровода заполнения и

0 расходного трубопровода.

Вышеуказанные отличительные признаки заявляемого устройства не совпадают с известными по конструкции и это позволяет сделать вывод, что предлагаемый

5 объект в сравнении с прототипом обладает существенными отличиями. Анализ конструктивных особенностей изобретения позволяет сделать вывод, что поставленная цель - унификация устройства - не вызыва0 ет сомнний, т.к. имеющиеся в базовом объекте - прототипе недостатки - низкая точность дозирования в области малых доз, и, как следствие, усложнение устройства, вызывающие неудобства в эксплуатации,

5 устранены в заявленном объекте.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для дозирования жидкости содержит расходную емкость 1 с чуестви0 тельным элементом 2 датчика уровня 3, перегородками 4, 5, в которых установлены затворы 6, 7, снабженные блоками управления затворами 8,9 и датчиками верхнего 10, 11 и нижнего 12, 13 положений соответст5 венно, Датчик уровня 3 соединен с первым входом элемента сравнения 14, первый блок управления затвором 8 подключен через элемент ИЛИ 15 к второму и третьему выходам секций блока переключения 16 расход0 ной емкости, к третьему выходу которого подключен также второй блок управления 9 затвором 7, первый выход подсоединен к первому входу элемента И 17, а второй и третий, кроме того, связаны с первыми вхо5 дами элементов И 18, 19. Второй и третий входы элемента И 17 соединены с датчиками 12, 13 нижнего положения затворов 6, 7, вторые входы элементов И 18, 19 связаны с датчиком 10 верхнего положения затвора 6,

0 третий вход элемента И 19 подключен к датчику 11 верхнего положения затвора 7. Выходы элементов И 17, 18, 19 соединены с сигнальными лампами 20,21,22 блока индикации 23 и входами элемента ИЛИ 24, выхо5 дом подключенного к одному из входов элемента И 25, второй вход которого соединен с задатчиком дозы 26, а выход подключен к входам блока индикации 23 и элемента сравнения 14, выходом связанным с инверсным входом триггера 27, прямой вход которого соединен с пусковым злематом 28, прямой выход подключен к первому блоку управления 29 запорного вентиля 30 Mi трубопроводе заполнения 31, сияэанным с емкостью хранилищам 32, а иншереный вы ход триггера 27 соединен со вторым блоком управления 33 запорного вентиля 34 на расходном трубопроводе 35, связывающим емкость-хранилище 1 с потребителем 36, Элементы 14„,28 структурной схемы устройства входят в блок управления 37.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии расходная емкость 1 не заполнена, сигнал датчика уровня 3 равен нулю, запорный вентиль 30 и затворы 6, 7 закрыты, запорный вентиль 34 открыт, блок переключений секций расходной емкости 16 находится в нулевом положении, В зависимости от того, какую величину дозы жидкости необходимо отпустить потребителю, переключатель секций 16, управляющий затворами 6,7 через первый и второй блоки управления затворами 8,9 устанавливается оператором в одно из трех рабочих положений, соответствующих нужному диапазону измерения. Первое положение блока переключений секций расходной емкости 16 соответствует диапазону дозирования малых доз, второе - средних и третье - больших.

При дозировании малых доз жидкостью заполняется первая секция расходной емкости 1, средних доз - первая и вторая, больших доз - все три секции.

При дозировании малых доз оператор устанавливает переключатель секций 16 в первое положение, подавая единичный сигнал на один из входов элемента И 17. Так как при этом сигналы на втором и третьем выходах блока переключений секций расходной емкости 16 равны нулю, затворы 6, 7 остаются закрытыми, на второй и третий входы элемента И 16 поступают сигналы от датчиков 21, 13 нижнего положения затворов 6,7, в результате чего на выходе элемента И 17 имеем единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 24 открывает по первому входу элемент И 25 для прохождения по второму входу сигнала от задатчика дозы 26. Величина дозы жидкости устанавливается задатчиком дозы 26 по одной из трех шкал блока индикации 23. Каждая шкала соответствует своему диапазону измерений - малым, средним или большим дозам и освещается сигнальными лампами 19,20,21 в зависимости от положения блока переключений секций расходной емкости 16 и наличия сигналов на выходах элементов И 17, 18 или 19.

Сигнал задатчика дозы 20 поступает также на один из входов элемента сравнения 14, другой вход которого связан с выходом датчика уровня 3 в расходной емкости 5 1, Элемент сравнения 14 алгебраически суммирует ати два сигнала и при их рааен- стве выдает единичный сигнал на инверсный вход триггера 27, Однако о исходном состоянии, как говорилось выше, сигнал с 10 выхода элемента сравнения 14 рааэн нулю. При включении пускового элемента 28, которым может быть кнопка или ключ, переключается триггер 27 и сигналом с прямого выхода через орган управления 29 открыва15 ет запорный вентиль 30 на трубопроводе заполнения 31. Вентиль 34 на расходном трубопроводе 35 при этом закрывается, Жидкость иг емкости-хранилища 32 начинает поступать в первую секцию расходной

0 емкости 1, что вызывает пропорциональное увеличение входного сигнала датчика уровня 3. В тот момент, когда этот сигнал станет равным сигналу задатчика дозы 26 и в расходной емкости 1 окажется количество жид5 кости равное заданной дозе, элемент сравнения 14 срабатывает и переключает триггер 27 по инверсному входу в исходное состояние. При этом сигнал на прямом выходе триггера 27 исчезаете на инверсном

0 появляется, что вызывает закрытие вентиля 30 и открытие вентиля 34. Подача жидкости в расходную емкость 1 прекращается и отмеренная доза поступает по расходному трубопроводу 35 потребителю 36.

5 При дозировании средних доз переключатель секций 16 устанавливается во второе положение, в котором выходной сигнал появляется на его втором выходе, через элемент ИЛИ 15 и второй блок управления

0 запорным вентилем 8, открывая затвор 6. Одновременно этот сигнал поступает на первый вход элемента И 18, на втором входе которого при полном открытии затвора 6 появляется единичный сигнал с выхода дат5 чика 10 верхнего положения затвора 6. Выходной сигнал элемента И 18 включает сигнальную лампу 21 блока индикации 23 и через элемент ИЛИ 24 открывает элемент И 25. Далее устройство работает также же, как

0 и при дозировании малых доз.

Работа устройства при дозировании больших доз отличается тем, что блок переключений секций расходной емкости 16 устанавливается в третье положение. При

5 этом сигналом с его третьего выхода откры- вается затвор 7 и через элемент ИЛИ 15 затвор 6. Положение затворов 6, 7 контролируется датчиками 10, 11, сигналы которых, а также сигнал с третьего выхода блока переключений 16 секций расходной емкости подаются на входы элемента И 19. При наличии этих трех сигналов появляется выходной сигнал элемента И 19, который через элемент ИЛИ 24 открывает элемент И 25 и включает сигнальную лампу 22, после чего становится возможным установить величину сигнала задатчика дозы 26 через элемент И 25 на входе элемента сравнения 14 по шкале больших доз блока индикации 23.

Применение данного устройства для дозирования жидкости в отличии от прототипа позволяет повысить точность дозирования в области малых доз в дозаторах, рассчитанных на работу в широ ком диапазоне изменения величины дозы жидкости. Так как в этих случаях с использованием известных устройств обычно применяются несколько дозаторов на малые, средние и большие дозы с отдельными расходными емкостями, трубопроводной обвязкой и блоками управления, что усложняет систему дозирования в целом, то можно сказать, что использование заявленного устройства делает его универсальным при дозировании любых доз, а также значительно снижает первоначальные материальные затраты на его изготовление и площади для размещения за счет использования одной расходной емкости, одного датчика уровня и одного блока управления. Устройство может быть выполнено с любой заданной относительной погрешностью дозирования, так как расходную емкость можно разделить на неограниченное количество секций, что позволяет регулировать объем расходной емкости, а -следовательно, и величину максимальной дозы, относительно которой рассчитывается погрешность.

Экономический эффект от внедрения устройства достигается за счет повышения точности дозирования, позволяющей, например, на предприятиях легкой промышленности снижать потери химикатов и красителей, уменьшать брак при крашении изделий, снизить эксплуатационные расходы и первоначальные капительные затраты на изготовление и размещение устройства. Формула изобретения Устройство для автоматического дозирования жидкости, содержащее емкость- хранилище, первый и второй запорные вентили, первый и второй блоки управления запорными вентилями, расходную емкость, к первой секции которой подведен трубопровод заполнения, подключенный к выходу первого запорного вентиля, пропускной вход которого подключен к емкости-хранилищу, к первой секции расходной емкости подсоединены расходный трубопровод, подключенный к пропускному входу второго запорного вентиля, подключенного выходом к потребителю, датчик уровня с чувствительным элементом, размещенным в первой секции расходной емкости, элемент

сравнения, пусковой элемент, RS-триггер, блок индикации, задатчик дозы, первый и второй элементы И, причем управляющие входы первого и второго запорных вентилей подключены к выходам соответственно пер0 вого и второго блоков управления запорными вентилями, выход датчика уровня подключен к первому входу элемента сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дозирования при зна5 чительно отличающихся по размеру порций жидкости, в расходной емкости дополнительно образованы вторая и третья секции, причем первая и вторая, вторая и третья секции расходной емкости отделены друг от

0 друга соответственно первой и второй перегородками, снабженными соответственно первым и вторым затворами, а также введены блок переключения секций расходной емкости, первый и второй элементы ИЛИ,

5 третий и четвертый элементы И, датчики верхнего положения первого и второго затворов, датчики нижнего положения первого и второго затворов, первый и второй блоки управления затворами, подключен0 ные соответственно к первому и второму затворам перегородок секций и входы которых подключены соответственно к выходу первого элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента ИЛИ, к первому входу чет5 вертого элемента И, к первому выходу блоку переключения секций расходной емкости, второй выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к первому входу третьего элемента И, а третий выход

0 - к первому входу второго элемента И, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам датчиков нижнего положения первого и второго затворов, а выход - к первому информационному входу

5 блока индикации и к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И и к второму информационному входу блока индикации, третий вход - к выходу четвертого

0 элемента И и к третьему информационному входу блока индикации, а выход- к первому входу первого элемента И, второй вход которого которого подключен к выходу задатчика дозы, а выход - к управляющему входу

5 блока индикации и к второму входу элемента сравнения, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу пускового элемента, а прямой и инверсный выходы подключены соответственно к входам первого и второго

блоков управления запорными вентилями, выходы датчиков верхнего положения первого и второго затворов подключены соответственно к вторым входам третьего, четвертого элементов И к третьему входу четвертого элемента И.

Изобретение предназначено для автоматического дозирования жидкостей. Цель изобретения - повышение точности дозирования при значительно отличающихся по величине порциях жидкости. Цель достигается за счет того, что устройство содержит расходную емкость с датчиком уровня, емкость- хранилище, трубопровод заполнения и расходный трубопровод с запорными вентилями, блоки управления запорными вен- тилями, блок переключения секций расходной емкости, первая и вторая перегородки, снабженные первым и вторым затворами и разделяющие расходную емкость на три секции. 1 ил.