Устройство для импульсного дозирования жидкости под давлением Советский патент 1980 года по МПК G05D9/12 G01F13/00 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может брлть использовано для автоматического объемного импульсного дозирования жидкостей или сжиженных газов под давлением при научных исследованиях, в промышленных измерениях и технологических процессах различных отраслей народного хозяйства, в частности для автоматического Формирования меток в потоке жидкости в меточных расходомерах и устройствах, использующих измерительный канал меток потока, например в устройстве для измерения объема внутренних полостей и производ ных от объема величин, а также в гидравлических дискретных цифровых прив одах. Известные импульсные систем авто матического дозирования жидкости используют методы, время-импульсного, частотно-импульсного, амплитудно-импульсного дозирования и их комбинации, причем наиболее простьми являют ся время-импульсные, а наиВолее точными - ча1стотно-импульснне системы11 Наиболее близким по технической сущности К предлагаемому изобретению является устройство для импульсного дозирования жидкости под давлением, содержащее блок управления и бакс дозируемой жидкостью, первый гидравлический распределитель соединенный с дозировочной камерой, снабженной датчиками верхнего и нижнего предельного уровня и соединенной CJD вторьм гидравлическим распределителем, в котором объем дозы регулируется реостатным задатчиком 2. Общими недостатками указанных дозирующих систем и устройств яшляются низкие функциональные возможности, ограниченные каким-ли&о одним метолом дозирования, невозможность цифрового управления непосредственно от ЭВМ и т.п., сложность конструкции дозирующих камер, низкие точность и на.дежность. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства наряду с упрощением конструк;ции, повышением точности и надежности дозирования. Цель достигается тем, что в устройстве второй гидравлический распределитель снабжен трубопроводами входа вытесняющего агента и сообщения с атмосферой, выходы датчиков верхнего,и нижнего предельного уровня сое динены соответственно с первым и вто рым входами блока управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко входам нижних исполнительныз механизмов первого и второго гидравлических распредели-. телей, а третий выход блока управления соединен со входом верхних исг.олнительных механизмов первого и второго гидравлических распределителей. А также блок управления содержит два выходных преобразователя, первый и Jвтopoй элементы задержки, пер вое, второе и третье- реле и два триг гера, нулевой вход триггера соединен с единичным входом второго триггера и через один выходной преобразователь - с первым входом управления, а единичный вход - с нулевым входом второго триггера и через другой выходной преобразователь - со вторым входом блока управления, тре тий выход которого через замыкающий контакт первого реле подключен к вы ходу первого триггера, а второй выхо через замыкающий контакт второго ре ле - к одному выходу второго триггера и через последовательно включенны первый элемент задержки и замыкающий контакт третьего реле - к первому входу блока управления, другой выхо второго триггера через второй элемент задержки подключен к управляющему входу первого триггера. На фиг.1 изображена структурная электрогидравлическая схема устройства; на фиг.2 - структурная схема Соединения устройств в тетраду. Устройство содержит дозировочнун камеру 1, через гидравлические распределители 2 и 3, снабженные верх- ним и нижйим исполнительными механизмами (на чертеже не показаны), связанную с баком 4 и с трубопроводами выкида дозы 5, входа вытесняюцёгЬ агента б, сообщения с атмосферой 7. Камера 1 снабжена датчикаг/ш (измерительными преобраз ователями) .предельных уровней - верхнего 8 и нижнего 9,которые могут быть любого типа, например ультразвукового, оптического, -радиационного (на фиг, 1 показаны, найВЗЯёё простые,электродные первичные преобразователи 8 и 9, пригодные для электропроводных жидкостей, а в емкостных-схемах - для электропроводных и неэлейтропроводных жидкостей). Датчики 8 и 9 стыкуются с промежуточными преобразова- . гелями 10 и 11. Блок 12 управлёниясодержит триггеры 13 и 14, элементы задержки (времени) 15 и 16, усилителя мощности 17; 18 и 19, реле 20; 21 и 22f генератор 23, выходные преобразователи 24 и 25, переключатель (реле) 26 режима работы. Устройство работает следующим образом. Переключателем 26 устанавливается в левом положении - ждущий, в правом - релаксационный режим работы, В ждущем режиме при пустой камере 1 триггер 13 получает на вход R сигнал./югического , О , на ход. l. Внешний запускающий импульс UQ- поступив на вход 3(триг- гера 13, опрокидывает его и через усилитель 17 и реле 20 выдает напряжение Uj на верхние исполнительные механизмы распределителей 2 и .3. Распределитель 2 подключает к низу камеры 1 бак 4, распределитель 3 к верху камеры 1 атмосферный трубопровод 7. В результате этого начинается заправка камеры. Жидкость из бака 4 самотеком заполняет камеру 1, вытесняя из нее воздух через трубопровод 7 в атмосферу. Как только уровень Н жидкости в камере достигает заданного верхнего (предельного) значения, по сигналу от датчика 8 триггеры 13 и 14 опрокидываются, реле 20 отключает напряжение Uj , реле 21 срабатывает и подает напряжение 1/2 Поэтому распределитель 2 переходит в нейтральное положение, закончив заправку, а распределитель 3 подключает к верху камеры 1 трубопровод б от источника вытесняющего агента. Агентом могут сжатый воздух, газ, например, азот, жидкость, например кремнийоорганическая с плотностью, меньшей плотности дозируемой жидкости. Вытесняющий агент заполняет свободное пространство в камере 1 и устанавливает в ней давление, равное давлению в трубопроводе б. Одновременно испульс с выхода триггера 14 проходит элемент 16 задержки времени С ,котороенемного больше времени установления давления в ка- : мере 1. Задержанный импульс через усилитель 19 и реле 22 включает нижний исполнительный механизм распределителя 2 и соединяет низ камеры 1 с трубопроводом 5 выкида дозы. Давление вытесняющего агента превышает противодавление в трубопроводе 5, роэтому жидкость вытесняется из камеры 1. Как только поверхность жидкости в камере 1 понижается до нижнего предельного уровня (изолятора электрода датчика 9), в связанном с ним измерительном канале формируется импульс логической , которьтй, - поступив на вход триггеров 13 и14, приводит их в исходное состояние. На выходе усилителя 18 появляется спад напрялгения, реле 21 отключается и распределители 2 и 3 одновременно возвращаются в среднее (нейтральное состояние, отсекая камеру 1 от всех тру(бопроводов. На этом цикл дозировки эаканчивается и система ждет следующий запускающий импульс.

Изменения перепарада давления между трубопроводами б и 5 влияют на форму импульса (отношение амплитуды к длительности), но его площадь, т.е. объем дозы при этом не изменяется.

Объем дозы определяется и регулируется разностью предельных уровней датчиков 8 и 9 дозировочной камеры 1 Изменением объема дозы достигается изменение длительности импульса paicхода Q , при постоянном перепаде давления между трубопроводами б и 5, т.е. ДОС ти га ет с я широ т но-импульсное (время-импульсное) дозирование. Время-задающим элементом в данном случае является сама дозировочная камера, а точность дозирования определяется стабильностью размеров ее рабочего объема.

В ждущем режиме систему используют для моноимпульсного дозирования (выдачи одиночных доз), число-импульсного, частотно-импульсного дозирования, прй нёобходимости - для время-импульсного (широтно-импульсного) , а также широтно-члсло-импульсного и широтно-частотно-импульсного дозирования. Выдачу каждой дозы.система производит, получая запускаюющий (внешний) импульс напряжения IL.

Релаксационный режим работы системы (переключатель 26 вправо) достигается включением цепи обратной связи с выхода триггера 14 на его :вхрд через элемент 15 задержки. Система .самовозбуждается и процесс формирования импульса дозы, описанный для ждущего режима, повторяется через интервал времени, установленный элементом задеожки 15..Таким образом, элемент 15 регулирует скважность и частоту импульсов. В релаксационном режиме осуществляется ав-. тономное частотно-импульсное дозирование, наиболее приемлемое в непрерывных технологических процессах ДЛЯ число-импульсного дозирования к выходу усилителя 19 (цепь) йодкллочается счетчик импульсов с задатчиком. В состоянии покоя контакт 26 реле находится в левом положении (Up отключено), При переводе его вправо в системе возникают релаксационные колебания, число импульсов которых считается упомянутым счетчи.ком. Когда число этих импульсов достигается заданного задатчиком счетчика, контакт 26 реле отключается (влево) и система возвращается в сос тояние покоя. При одновременном изменении объема дозы осуществляется широтно-частотное или широтно-число импульсное дозирование.

Кодо-импульсное дозирование с числовым управлением непосредственно от |ЭВМ или программно-числового устройства осуществляется при соединении

устройств в тетрады. На Фиг. 2 изображена схема одной тетрады: 27, 28, 29 и 30 - четыре устройства, выполненные по фиг.1 в ждущем режиме, присоединенные к общему баку 4 и общим 5 трубопроводам 5, б и 7 того же назначения. Емкости дозирующих камер этих устройств соответственнократны весу кода, например 1-2-4-8. Управляющие импу.пьсы (UQ) на входил устройств 27, 28р 29 и 30 подаются двоично-десятичным параллельным кодом непосредственно с выходного регистра 31 ЭВМ или програмно-числового уст- ройства. Одна тетрада позволяет вы.. давать дозы, кратные от. 1 до 15 единичных доз (4 октавы) . При количестве тетрад, равном количеству десятичных разрядов , достигается импульсное числовое (цифровое) дозирование.

20 Устройство упрощается за счет исключения элементов задержки.15 и 16. Исключение элемента 15 приводит к тому что частотно-импульсное дозированиё в релаксационном режиме происходит с постояиной максимальной

частотой. Исключение элемента 16 вполне возможно при работе с малыми давлениями и объектами доз.

Таким образом, достигается расши рение функциональных возможностей устройства до исггол.ьзования его в двух режимах работы по методам импульсного автоматического дозирования жидкости под давлением, что позволяет удовлетворить потребности народного хозяйства в гамме дозирующих устройств, от простых дозаторов до цифровых источников расхода жидкостей или сжиженных газов, управляемых непосредственно ЭВМ. Во всех

этих случаях дозирвочная камера отличается от известных простотой конструкции, причем Камера и распределители могут быть различных конструкций и размеров при одном и том же блоке управления, выполнимом на микросхемах. Все это способствует унификации и стандартизации, облег. чая создание рядов дозирующих сисел тем для различных требований и условий эксплуатации. Точность дозирования опрё дёляется стабильностью объема дозировочной камеры между заданными предельными уровнями/ что не представляет затруднений. Выкид дозы про55изводится вслед за ее отмериванием, чем исключается влияние утечки распределителей на точность дозирования. Высокая надежность истемн достигается за счет отсутствия движущихся мв60 ханизмов и малого количества элементов в блоке управления. Хотя доза выдается по давлением, дозируемая жшзкость в баке находится без давления, упрощает дозаправку и повышает

65 (Эксплуатационную надежность системы. Формула изобретения 1. Устройство для имйульсного дозирования жидкости под давлением, содержащее дозировочную камеру с датчиками верхнего и нижнего предельного уровня, соединенную с первым и вторым гидравлическим;- распре делителем, каждый , из которых снабжен верхним и нижним исполнительными механизмами, блок управления и бак с дозируемой жидкостью., соединенный с первьлм гидравлическим распределителем, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышений точности и надежности устройства в нем второй гидравлический распреде литедь снабжен трубопроводами входа вытесняющего агента и сообщения с ат мосферой, выходы датчиков верхнего и нижнего предельного уровня соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, первый и второй выходы, которого подключены соответственно ко входам нижних исполнительных механизмов первого и второго гйдравлических распределителей, а третий выход блока управления соединен со входом верхних испол нительных механизмов первого и второ го гидравлических распределителей. 2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что блок управления содержи два выходных преобразователя,первый и второй элементы задержки, первое, второе и третье реле и два триггера, нулевой вход пеового тоиггеоа соединен с единичным входом второго триггера, и.через один выходной преобра- . эователь - с первым входом блока управления, а единичный вход- с нулевым входом в торого триггера и через другой выходной преобразователь со вторым входом блока управления, третий выход которого замыкающий контакт первого реле подключен к выходу первого триггера, а второй выход через замыкающий контакт второго реле - к одному выходу второго триггера и через последовательно включенные первый элемент задержки и замыкающий контакт третьего реле к первому входу блока управления, другой выход второго триггера через второй элемент задержки подключен |К управляющему входу первого триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гуревич А.Л. и др. Импульсные системы автоматического дозирования аг рессивных жидкостей. -М., Энергия , 1973, с.7, 10, 17. 2.Авторское свидетельство СССР 524975, кл. G 01 F 13/00, 10.09,74 (прототип).

VJ

го

,

H

.

гз

Й

zs

tk

10

.J

rXh

//

5

Й/л/

27

&

-

I

5

ft

Ui

50