Дозатор-расходомер Советский патент 1980 года по МПК G05D7/01 G01F11/02 

(54) ДОЗАТОР-РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к дозирован жидких продуктов и измерения расходов дозируемых продуктов, а также бе дроссельного управления процессом до зирования, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности, для автоматического отбора ультраконцентрата ферментных и других биологически активных растворов, концентрируемых методом ультрафильтрации . Известны дозаторы - расходомеры, содержащие мерную емкость, исполнительные механизмы и уЬтройства управ ления ими fl. Известные устройства не содержат узлов, обеспечивающих дистанционное управление расходом дозируемого продукта, а лишь обеспечивает мгновенное переключение клапанов при достижении верхнего или нижнего уровня пр дукта в мерной емкости. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дозатор-расходомер, содержащий мерну емкость с узлом контроля заполнения и исполнительными механизмами притока и стока рабочей .среды, последовательно соединенные блок формирования импульсов и нормирующий преобразователь. Управление расходом в указанном устройстве может осуществляться лишь путем дросселирования продукта, поступающего в мерную емкость 23. Однако такое управление не приемлемо при отборе из ультрафильтрационных установок ферментных ультраконцентратов , поскольку дросселирование продукта может привести к инактивации фермента, содержащегося в нем. Кроме того, управление путем дросселирова ния малых расходов (5-50 л/ч) вязких .продуктов и жидкостей, содержащих взвеси, практически не достигается из-за облитерации дроссельного органа. Цель изобретения - повьаиение точности дозатора-расходомера. . Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок задания и пневматический элемент сравнения и выходной каскад, причем одна камера элемента сравнения подключена к выходу нормирующего преобразователя, другая камера - к выходу блока задания, а выход - через выходной каскад ко входам исполнительных механизмов притока и стока рабочей среды.

На чертеже изображена блок-схема дозатора-расходомера.

Дозатор-расходомер состоит из измерительного преобразователя, включающего мерную емкость 1, разделенную мембраной 2 на продуктовую (надмембранную) и буферную (подмембранную полости,сильфон 3 с фланцем 4,расположенным между узлом 5 контроля заполнения соответственно верхнего и нижнего положений незащемленного конца (фланка) сильфона. Сильфон 3 помещен в герметизированном корпусе 6, в котором поддерживается давление 0,020,05 МПа, сжимающее сильфон 3.

Внутреняя полость сильфона 3 и буферная полость мерной емкости 1 запол нены буферной жидкостью и сообщены между собой каналом, в котором помещен обратный клапан 7 с осевой проточкой каппиляра. Управление притоком и стоком продукта осуществляется клапанами с исполнительными механизмами соответственно 8 и 9.

Кроме того, в состав дозатора расходомера входит блок 10 формирования импульсов (БФИ) и нормирующий преобразователь длительности импульсов, включающий генератор линейно нарастающего сигнала, собранный из

повторителя 11 со сдвигом, ДрОССеля 12, клапана 13 и повторителя 14 с дросселем 15; переключатель, собранный из клапана 16 и повторителя 17 с дросселем 18 ячейку памяти, собранную из клапана 19 и сумматора 20, и выходной каскад 21, пневматический элемент 22 сравнения, выходной каскад 23 и блок 24 задания.

Работает дозатор-расходомер следующим образом.

При открытом клапане 8 (клапан 9 закрыт) измеряемый продукт поступает в мерную емкость 1, заполняя продуктовую полость. Мембрана 2 при этом прогибается, вытесняя буферную жидкость из буферной полости мерной емкости 1 через осевую проточку обратного клапана 7 в сильфон 3, вызывая осевое удлинение последнего, до момента нажатия фланцем на нижний контакт узла 5 контроля заполнения.

В момент замакания контакта БФИ сбрасывает на О давление командного воздуха в выходном канале, вследствие чего происходит разряд генератора линейно нарастающего сигнала через разрядный клапан 13 (проточную камеру); сбрасывается давление с плюсовой камеры элемента 22 управляющего устройства и на выходе последнего появляется О, приводящий к переключению клапанов 8 и 9; перекрывая приток и открывая сток продукта из мерной емкости 1, давление в которой становится равным атмосферному. При этом происходит сжатие сильфона 3 сжатым воздухом в герметизированном корпусе 6.

Сильфон, сжимаясь, выталкивает буферную жидкость через капилляр клапана 7 и кольцевое отверстие между корпусом клапана 7 и каналом, в котором расположен этот клапан.

В момент замыкания верхнего контакта узла контроля заполнения 5 на выходе БФИ формируется командный пневматический импульс 1 измерительному преобразователю на начало, отсчета времени нахождения мерной емкости 1 под загрузкой (клапаны 8 и 9 остаются в прежнем положении).

При этом разрядный клапан 13 перекрывает свою проточную камеру и на выходе генератора линейно нарастающего сигнала (повторитель 14 и элемент 22 сравнения) начинает линейно нарастать давление. Этот нарастающий сигнал через проточную камеру клапана 16 переключателя подается на повторитель 17 Дальнейшее прохождение сигнала в сумматор 20 не производится, поскольку проточная камера клапана 19 закрыта командным давлением в его управляющий камере, сообщенной с БФИ.

Рост давления на выходе генератора линейно нарастающего сигнала происходит- до тех пор, пока это давление превысит давление внешнего управляющего сигнала с блока 24 задания, поданного в минусовую камеру элемента 22 сравнения. В момент превышения произойдет переключение элемента 22 сравнения, на его выходе и на выходе выходного каскада появится 1, что приведет к переключению клапанов 8 и 9 и началу нового цикла заполнения мерной емкости 1 продуктом.

В момент замыкания нижнего контакта узла контроля заполнения 5 на выходе БФИ 10 появится О, в результате чего текущее значение нарастающего сигнала, достигнутое им (сигналом к моменту замыкания контакта, окажется запертым на повторителе 17 за счет большого подпора в управляющей камере клапана 16.

Постоянный сигнал с повторителя 17 через открывающуюся проточную камеру клапана 19 поступает на вход сумматора 20, который сформирует сигнал, обратно пропорциональный длительности импульса формируемого БФИ,т.е. сигнал, пропорциональный суммарному значению времени выстоя мерной емкости под загрузкой и собственно загрузки.

Расход продукта, дозируемого устройством, определяется выражением

О)

,

объем мерной емкости,

V t общее время цикла, включающее время загрузки t., время разгрузки tp и время выстоя под загрузкой t.