Газосмесительное устройство Советский патент 1993 года по МПК G05D11/00 

СО

с

Цель: получение газовых смесей в некотором диапазоне концентраций и повышение стабильности и точности процесса смешения. Сущность изобретения: устройство содержит два источника 1 и 2 исходных газов, первую 3 и вторую 4 линии подвода исходных газов. В первую линию включены задатчйк давления 5, который выполнен в виде ротаметра со сбросом избытка потока в атмосферу, и дроссель 11. Во вторую линию включены задатчйк давления 6 и парал- лельные каналы, каждый из которых содержит пневмоклапан 10 и дроссель 12. Обе линии 3 и 4 подключены к смесителю 13, на выходе которого включен стабилизатор перепада давлений 16, включенный в бай- пасную линию, охватывающую микрокрмп- рессор 15. 1 ил.

Изобретение относится к средствам автоматизации научных исследований в области клеточной биологии и биотехнологии, в частности культивирования микроорганизмов и клеточных культуре целью их газового. обеспечения.

Целью изобретения является получение газовых смесей в некотором диапазоне концентраций, а также повышение стабильности и точности процесса смешения.

Сущность изобретения. В первую газовую линию введен расходомер постоянного перепада давления - ротаметр, через который осуществляется сброс избыточной части расхода данного компонента в атмосферу, а во второй газовой линии, равное давлению в первой линии, поддерживается посредством пневмопоеторителя, отслеживающего давлении в линии подачи первого компонента (при этом управляющий вход пневмоповторителя соединен со

входом указанного ротаметра), кроме того, во второй газовой линии имеются параллельные каналы с дросселирующими элементами, имеющими различные либо одинаковые сопротивления, а также имеются пневмоклапаны, позволяющие, при включении их в различных комбинациях, варьировать соотношение компонентов в газовой смеси, Постоянство давления в смесительной камере (на входе микрокомпрессора) поддерживается с помощью стабилизатора перепада давления после себя, включенного в байпасную линию, охватывающую микрокомпреесор и служащую для рециркуляции газовой смеси.

Эти признаки необходимы и достаточны для достижения цели изобретения - получение газовых смесей в некотором диапазоне концентраций, а также повышение стабильности и точности процесса смешения.

Изобретение поясняется чертежом.

00

со

СА) 00

4 VI

Газосмесительное устройство содержит источники 1, 2 исходных газов - компонентов, первую и вторую линии подвода исходных газов 3, 4, задатчик давления 5 сбросового типа - расходомер постоянного перепада давления (ротаметр), пневмопов- торитель 6, содержащий регулирующую пару сопло-заслонка 7, рабочую (проточную) камеру 8 и камеру управления 9,пневмокла- паны 10, дросселирующий элемент 11 в первой газовой линии, дросселирующие элементы 12с возможностью подстройки их сопротивлений, смесительную камеру 13, линию вывода газовой смеси 14, микрокомпрессор 15, стабилизатор перепада давления после себя 16 (имеющий такие же камеры 7, 8, 9, как и пневмоповторитель 6) и нагрузочный дроссель 17.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Первый исходный газ-компонент из источника 1 поступает по первой газовой линии 3 на вход дросселирующего элемента 11, пройдя который попадает в смесительную камеру 13. Перед входом дросселирующего элемента 11 соединительная линия 3 имеет два отвода, один из которых служит для сброса избытка потока в атмосферу через расходомер постоянного перепада давления (ротаметр) 5. Ввиду пренебрежимо малого веса поплавка и ротаметра, давление на входе в дросселирующий элемент 11 практически равно атмосферному. Поддержание давления на неизменном уровне происходит при наличии расхода через ротаметр в пределах его рабочего диапазона расходов. Ротаметр является, при работе устройства, индикатором нормального режима смешения. Второй отвод соединяет линию 3 с управляющей камерой 9 пневмо- повторителя 6.

Второй исходный газ - компонент из источника 2 поступает по второй газовой линии 4 в проточную камеру 8 пневмоповто- рителя 6. Там, пройдя регулирующую пару сопло-заслонка 7, под давлением, равным давлению на входе в дросселирующий элемент 11, из проточной камеры 8 далее попадает ко входам параллельно включенных .пневмоклапанов 10 и соединенных с ними последовательно регулируемых дросселирующих элементов 12. Сопротивления указанных элементов, в зависимости от поставленной задачи, могут быть при регулировке устройства установлены равными, либо различными с соблюдением определенных соотношений. Включая один или определенный набор пневмоклапанов 10 можно получить требуемый результирующий расход второго компонента, поступай

щего с выходов дросселирующих элементов 12 на второй вход смесительной камеры 13. Давление на выходах дросселирующих элементов 11, 12 одинаково, так как все они

сообщаются со смесительной камерой 13 в которой поддерживается разрежение. На входах дросселирующих элементов 11, 12 давления равны, благодаря применению элементов стабилизации давления - ротаметра 5 и пневмоповторителя 6. Здесь, благодаря постоянству и равенству перепадов давления на дросселирующих элементах, достигается с высокой точностью воспроизведение заданных расходов газов-компонентов, соотношение которых регулируется посредством включения заданной комбинации пневмоклапанов 10,

С выхода смесительной камеры 13 по отводящей линии 14 газовая смесь поступает в проточную рабочую камеру 8 стабилизатора перепада давления после себя 16, и далее на вход микрокомпрессора 15. С выхода микрокомпрессора газовая смесь через нагрузочный дроссель 17 поступает к

потребителю.

Перед нагрузочным дросселем 17 имеется рециркуляционный отвод потока в ста- билизатор перепада давления 16 на регулирующую пару сопло-заслонка 7. В

рабочей камере 8 указанного стабилизатора перепада давления благодаря рециркуляции части газовой смеси поддерживается постоянное разрежение (перепад давления) по отношению к атмосферному давлению,

присутствующему в камере управления 9, вне зависимости от. колебаний производительности микрокомпрессора и степени отбора газовой смеси потребителем.

Включение задатчика давления второй газовой линии последовательно в свою линию с выполнением функции пневмоповторителя с управляющей связью со входом дросселирующего элемента, находящегося

в первой газовой линии, задатчик давления которой выполнен в виде ротаметра со сбросом избытка потока в атмосферу, а также введение во вторую газовую линию после ее задатчика параллельных каналов, каждый

из которых состоит из последовательно соединенных пневмоклапана и дросселирующего элемента, выходом подключенного ко второму входу смесителя, на выходе которого введен стабилизатор перепада давления

после себя, включенного в байпасную линию охватывающую микрокомпрессор - позволяет стабильно получать газовые смеси в некотором диапазоне концентраций, при этом повышается стабильность и точность процесса смещения газовых компонентов.

Изготовлен опытный образец лабораторного клеточного инкубатора, в котором использовано заявляемое изобретение. Испытания и опытная эксплуатация показали его высокую надежность и хорошие точностные характеристики.

Формула изобретения Газосмесительное устройство, содержащее источники первого и второго исходных газов, подключенные соответственно через первый и второй задатчики давления к входам первого и второго дросселирующих элементов, выходы которых через смеситель подключены к входу микрокомпрессора, причем указанные задатчики давления включены с возможностью поддержания на входах дросселирующих элементов атмосферного давления, отличающееся тем, что, с целью увеличения стабильности процесса смешения, улучшения эксплуатационных характеристик устройства путем обеспечения возможности настройки концентрации и повышения точности процесса смешения, второй задатчик

давления выполнен в виде пневмоповтори- теля, управляющая камера которого связана с входом первого дросселирующего элемента, первый задатчик давления выполнен в виде ротаметра со сбросом избытка

потока в атмосферу, при этом во вторую газовую линию после второго задатчика давления введены параллельные каналы, один из которых содержит последовательно включенные первый пневмоклапан и второй

дросселирующий элемент, а другой - второй пневмоклапан и дополнительный дросселирующий элемент, выходом сообщающийся со смесителем, причем микрокомпрессор охвачен байпасной линией, в которую включен стабилизатор перепада давления после себя.

15