Автоматический дозатор непрерывного действия Советский патент 1979 года по МПК G01F13/00 

1 f .Изобретение относ я к дозирующим устройствам непрерывного действия с программным управлением производительности и может быть использовано для дозирования текучих сред жидких, газообразных, сыпучих. Известны автоматические дозаторы, состоящие из датчика порции (дозы), выполненного на аналоговых элементах преобразователей аналог - цифра, аналогового компаратора, схемы записи величины дозы, схемы определения веса дозируемого материала, реверсивного счетчика 1. К недостаткам данных дозаторов относятся низкая точность аналогового задатчика дозы, узкий диапазон отпускаемых доз. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является автоматический дозатор жидкости непрерывного действия, содержащий датчик- расхода с частотным выходом, формирователь импульсов, к входам которого подключены дат чик расходаи делитель частоты, вход которого подключен к выходу импу.льсно го генератора, регулирующий и отсекающий клапаны с исполнительными механизмами, счетчик импульсов на Kv-pa3рядов, индикатор и задатчик дозы 2 Однако этот дозатор имеет недостаточно высокую производительность и низкую надежность работы. Невозможность обеспечения максимальной производительности объясняется необходи.мостью иметь регулируемую зону производительности не менее, чем в 20%, при этом максимально задаваемая производительность не должна превышать 80%. В противном случае возможно явление незахвата частоты регулируюидам звеном, что вызовет колебательный характер в работе исполнительного органа, и вместо повышения производительность дозатора снизится. Низ- кая надежность работы объясняется возникновениемв трубопроводе гидравлического удара при срабатывании отсекающего клапана, при этом возможен также выход из строя регулирующего клапана и датчика расхода. Цель изобретения - повьяшение производительности и надежности. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены попарно последовательно соединеннные зарядно-разрядное звено и пропорционально-интегральное звено, сравнивающее устройство и интегратор, схема И на И-входов и источник капряжения л ,,;.лог(; уровня., схеыа И на (н -т входов и источник напряжения большого уровня, причем входы зарядно-разрядиого звена подключены к выходам формироБателя импульсов, ныход пропорционально-интегрального звена подключен к исполнительному механизму

регулирующего клапана и к одному из входов сравнивающего устройства, а выход интегратора через переключатель - к входу импульсного генератоРА, входы схем И подключены к выходам счетчика импульсов на П разрядов а выходы источников напряжения малого и большого уровней подключены к входам сумматора, выход которого подключен к другому входу сравнивающего устройства, через переключатель к вхду импульсного генератора и через услитель к исполнительному механизму осекающего клапана.

Яа фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит трубопровод 1 ка котором установлены датчик расхода 2, регулирующий 3 и отсекающий 4 клапаны, вход отсекающего клапана 4 подключен к выходу усилителя 5, импульсный генератор б, подключенный через последовательно включенные управляемый делитель частоты 7, формирователь 8, зарядно-разрядное звено 9,. пропорционально-интегральное звено 10 к регулирующему клапану 3 и через последовательно включенные сравнивающее устройство 11, интегратор 12 к нормально разомкнутому контакту переключателя 13, Выход датчика расхода 2 подключен к другому- входу формирователя 8 и к счетчику 14 импульсов на П разрядов. Выходы разрядов счетчика подключены к цифровому индикатору 15. К установочным входам разрядов счетчика подключен задатчик дозы 16. Одновременно выходы разрядов счетчика подключены к схеме И 17 на 1П входов, а к схеме И 18 подключены выходы (П-т) разрядов счетчика 14, где П1-первые разряды счетчика. Схемы И 17 и 18 подключены соответственно через источник 19 напряжения малого уровня и источник 20 напряжения большого. уровня к сумматору 21 напряжения. Выход сумматора 21 подключен на вход усилителя 5, к другому входу .сравнивающего устройства 11 и к нормально замкну;гому контакту переключателя 13 РабЬта устройства возможна в двух режимах: когда вход генератора 6 подключен к выходу кктегратора 12 или когда вход генератора б подключен к выходу сумматора 21.

С помощью задатчика дозы 16 производят запись в счетчик 14 заданной дозы. С помощью цифрового индиктора 15 можно проконтролировать записанное число. Источники 19 и 20. заблокиpoBiiHb: сигналом Стоп

напряжение

а выходе суг матора 21 и звена Ю авно нулю, отсекающий 4 и регулирущ1-.й 3 клапаны закрыты. В управляемом елителе частоты 7 установлен масшабный коэффициент деления К. После, нятия сигналов блокировки Стоп ри подаче разрешающего сигнала Пуск к источникам 19 и 20 на выходе сумматора 21 появится напряжение УЗ/ равное сумме напряжений U и и, где U в несколько раз больше Ug. В свою очередь, напряжение (J по веичине берется несколько большим, чем напряжение, которое, действуя на входе регулирующего клапана 3, открывает его на максимальную величину. Напряжение Ug на входе усилителя5 откроет отсекающий клапан 4, но потока жидкости пока не будет, так как закрыт клапан 3.

Одновременно напряжение U поступает через сравнивающее устройство 11 на вход интегратора 12, напряжение на выходе которого начнет расти.

Включается в работу импульсный генератор б, частота его на выходе тоже начинает расти. Импульсы этой частоты, сформированные по амплитуде и длительности в формирователе 8, поступят на зарядную цепь звена 9. На выходе этого звена напряжение также начнет увеличиваться. Появится увеличивающееся напряжение и на выходе звена 10, клапан 3 начнет открываться. Возникающий поток жидкости вызывает появление импульсов на выходе датчика 2, Эти |йпульсы поступают через фopмиpoвaтeJ 8 на разрядную цепь звена 9, рост напряжения на выходе звена 9 и 10 начнет замедляться. Наступит момент, когда это напряжение (04) станет больше, чем U (клапан 3 открыт полностью, расход максимален). Это вызовет появление отрицательного напряж.ения на входе интегратора, напряжение на его выходе понизится, понизится частота генератора 6, частота на выходе делителя 7 станет равной частоте с датчика расхода. С этого момента (окончание переходного процесса, время t на диаграмме) процесс примет установившийся характер, напряжение и. равно Uj, клапан 3 открыт полностью.

Таким образом, генератор 6 как бы следит за частотой датчика (при полностью открытом клапане)-, подстраиваясь под эту всегда максимально возможную частоту. Так, например, если в момент времени tj про.пускная способность линии упала (см. диаграмму изменения ) , то U. выделит положительный скачок напряжения, на выходе звена 11 появится отрицательный скачок напряжения.. Интегратор 12 понизит свое выходное напряжение, частота на выходе генерг. vjpa ь понизится и станет равной на заходе делителя 7 новой частоте датчи;са. 4acTOT i на выходе генератора 6 4F) всегда меняется в такт изменению частоть; датчика. Эта частота может служить опорной частотой для других доэг1тороз или каналов управления. В этом случае коэффициент К служит мас1Утабным коэффициентом для данного канала. Одновременно импульсы частоты датчика 2 поступают в счетчик 14, который работает на списывание. К выходам его разрядов, начиная со старшего и исключая ГП первых разрядов, подключена схема И 18. Число tn - небольшой объем цифровой памяти счетчика 14 небольшая часть заданной дозы, йаступит момент, когда в счетчике 14 останется только это число П1; , Сработае схема И 18, сигнал на выходе которой включит источник 20, тем самым из напряжения Ug вычтется напряжение U . Теперь заданием для клапана 3 станет не сумма напряжений , как это было раньше, а только напряжение UQ. Возникший отрицательный скачок напряжения ( Uj) на входе интегратора-вызовет понижение напряжения на его выходе, снижение (значительное) частоты на выходе генератора б, понижение напряжения и (на входе клапана 3) до уровня Uj. Клапан 3 прикроется производительность упадет до минимума (время -Ьд) . При полном обнулении счет чика 14, которое наступит вскоре после снижения производительности (так как число m мало)., сработает схема И 17, подключенная к выходам всех раз рядов счетчика 14. Снимется последнее разрешающее напряжение U. Напряжение Ug станет равным нулю, сработает °тсекающий клапан 4 (без возникновения гидравлического удара, так как производительность в этот момент была ми нимальной) , постепенно закроется клапан 3. Параметры усилителя 5 подобраны таким образом, что при снятии толь .ко одного напряжения (U) и при налкчии УЗ./ отсекающий клапан 4 остается открытым. Второй режим работы, когда переключатель 13 подключает вход генератора 6 к выходу сумматора 21, используют тогда, когда стоит задача выдерживания производительности на постоян ном, уровне, заданном с помощью делиТеля частоты.. В этом случае частота генератора неизменна и датчик всегда (с помощью схемы регулирования) выравнивает свою частоту под заданную. Режим мягкого, двухступенчатого останова после набора доаы полностью соблюдается. Таким образом, преяложе 1ный дозатор позволяет повысить производительность на 15-20% и довести ее до максимально возможной, равной пропускной способности трубопровода, за счет того, что регулирующий клапак после пуска дозатора плавно открывается на максимальную величину и находится в этом состоянии до конца работы, при этом регулирующее воздействие, поступающее на регулирующий клапан, при достижении клапаном полностью открытого состояния автоматически переключается на вход управляемого импульсного генератора, частота импульсов на выходе которого, а следовательно, и задание дозатору постоянно корректируется в зависимости от пропускной способности трубопровода. Другим преимуществом дозатора является повышение надежности его работы за счет применения плавных йуска и останова дозатора при обеспечении высокой точности дозирования. Формула изобретения . Автоматический дозатор непрерывного действия, содержащий датчик расхода с частотным выходом, формирователь импульсов, к входам которого подключены датчик расхода и делитель частоты, вход которого подключен к выходу импульсного генератора, регулирующий и отсекающий клапаны с исполнительными механизмами, счетчик импульсов на Л-разрядов, индикатор и задатчик дозы, отличающийс я тем, что, с целью повышения производительности и надежности, в него введены попарно последовательно соединенные зарядно-разрядное звено и пропорционально-интегральное звено, сравнивающее устройство и интегратор, схема И на п входов и источник напряжения малого уровня, схема И на (Пт) входов и источник напряжения большого уровня, причем входы зарядно- разрядного звена подключены к выходам формирователя импульсов, выход пропорционально-интегрального звена подключен к :исполнительному механизму регулирующего клапана и к одному из входов сравнивающего устройства, а выход интегратора через переключатель к входу импульсного генератора, входы схем И подключены к выходам счетчика импульсов на И разрядов, а выходы источников.напряжения малого и большого уровней подключены к входам сумматора, выход которого подключен к другому входу сравнивающего устройства, через переключатель - к входу импульсного генератора и через усилитель - к исполнительному механизму отсекающего клапана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство , № 222726, кл. G06 F 9/00, 1966, 2.Авторское свидетельство , f 491041, кл. Q01 G 13/28, 1977, (прототип).