Пьезометрическое весодозирующее устройство жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01F11/02 

(5) ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОЕ ВЕСОДОЗИРУЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖИДКОСТЕЙ

I

Изобретение относится к устрой ствам пьезометрического измерения и дозирования жидкостей, способных налипать в процессе слива отдозированной массы на станках жидкостей. Оно может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. В микробиологической и медицинской промышленностях оно может найти применение при дозированных добавках питательных растворов в ферментеры в процессах производства лизика и медпрепаратов. -8 нефтехимической промышленности - при производстве лакокрасочных материалов.

Известно устройство, для дозирования жидкости, содержащее ультразвуковой приемно-излучающий преобразователь с подключенным к нему импульсным блоком, на входе которого установлен каскад отсечки, соединенный на выходе с ({юрмирующ блоком. Для повышения точности и надежности индикации уровня жидкости оно снабжено последовательно включенным пиковым приемно-усилительного блока, а выход аттенюатора с управляемым входом каскада отсечки 1.

Недостатком известного дозатора является то, что приемно-излучающий акусгический преобразователь установлен на стенке сосуда неподвижно и реагирует только на наличие жидкости в заданной точке, т.е. реагирует на заданный уровень, что не позволяет вести дозирование в единицах массы. При изменении плотности (удельного веса) дозируемого продукта или его температуры вес жидкости при постоянном уровне будет величиной переменной.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является дозатор объемно-дискретного действия с коррекцией по плотности дозируемой среды, состоящий из дозирующей емкости с клапанами налива промывки и. слива и размещенной внут39ри ее пьезометрической трубки, подсоединенной одновременно к источнику стабилизированного давления и электроблоку пневмометрической схемы управления 2. Недостатком этого дозатора является невысокая точность дозирования обусловленная тем, что при многократ ном дозировании липкой жидкости слой ее, оставшийся на внутренних стенках мерной емкости уменьшает объем мерной камеры. Цель изобретения - повышение точности дозирования жидкостей способных к налипанию. Поставленная, цель достигается тем что устройство снабжено блоком синхронизации, блоком управления перемещением ультразвукового приемно-излучающего преобразователя с приводом генератором одиночных импульсов. триггером страт-стоп, блоком нелинейных (Преобразований, накапливающимсумматором, блоком сравнения и счетчиком количества измерений. При этом блок синхронизации первым входом соединен с каналом ввода сигнала на начало дозирования, вторым входом - с выходом генератора одиночных импульсов, третьим входом - с выходом блока сравнения, четвертым входом - с выходом счетчика количества измерений, связанного со вторым входом блока управления перемещением ультразвукового преобразователя, пер вый вход которого соединен с управляющим входом сброса счетчика импуль сов, с управляющим входом накапливающего сумматора и первым выходом блока синхронизации, второй выход ко торого подключен к входу блока управления клапанами, а третий выход одновременно - к входу формирователя передатчика, к первому входу триггер и первому входу формирователя логического срггнала, выход которого связан с вторым входом триггера, а выход последнего соединен с управляющи входом счетчика количества измерений и входом счетчика импульсов, где счетный вход подключен к выходу гене ратора высокочастотных импульсов, а выход - к входу блока нелинейных пре образований, выход которого подсоеди нен к входу накапливающего сумматора выход которого связан с управляющим входом пневмоэлектропреобразователя, выход последнего со вторым входом бл ка сравнения, первый вход которого 5 связан с каналом ввода значений весовой дозы одного цикла, причем ультразвуковой преобразователь закреплен на ходовом винте привода, подключенного к блоку управления возвратнопоступательным перемещением ультра.звукового преобразователя. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Пьезометрическое весодозирующее устройство жидкостей состоит из мерной емкости 1 с тр 3опроводами 2 и 3, на которых установлены соответственно клапан i налива жидкости и клапан 5 для ее слива. Внутри емкости 1 размещена пьезометрическая трубка 6, а снаружи установлен ультразвуковой приемнр-излучающий преобразователь. 7 с возможностью перемещения по стенке емкости 1 вверх-вниз при помощи ходового винта 8, приводимого во вращение приводом 9 (например, реверсивным, двигателем). Пьезометрическая трубка 6 подсоединена к блоку 10 подготовки воздуха, а через импульсную трубку 11 - к пневмопреобразователю 12. Блок 10 поддерживает установленный на заданном уровне расход воздуха через трубку 6. Управление процессом весового д6зирования по заданной программе осуществляется схемой, включающей блок 13 синхронизации, блок управления клапаном, блок 15 управления перемещения ультразвукового приемно-излучарщего преобразователя 7, генератор 16 одиночных импульсов, формирователь-передатчик 17, усилитель 18, амплитудный дискриминатор 13 формирователь 20 логического сигнала, триггер старт-стоп 21, генератор 22 высокочастотных импульсов, счетчик 23 импульсов, блок 2 нелинейных преобразований, накапливающий сумматор 25, блок 2б сравнения и с «етчик 27 количества измерений. При этом один из входов блока 26 сравнения является каналом ввода значений весовой дозы одного цикла дозирования 28. Блок 13 синхронизации первым входом соединен с каналом 29 ввода сигнала на начало процесса дозирования, вторым входом - с выходом генератора 16 одиночных импульсов, третьим входом с выходом блока 26 сравнения, а четвертым входом - с выходом счетчика 27 количества измерений и со вторым входом блока 15 управления, выход которого связан с приводом 9. Первы вход блока 15 управления соединен с управляющим входом сброса счетчика 23 импульсов, а также с управляющим входом накапливающего сумматора 25 и с выходом блока 13 синхронизации, второй выход которого подключен к входу блока 1 управления клапанами где первый выход соединен с клапано налива k, а второй выход - с клапаном 5 слива. Третий выход блока 13 синхронизации подсоединен к входу формирователя-передатчика 17, к пер вому входу триггера 21 и к первому входу формирователя 20 логического сигнала. Выход формирователя-передатчика 17 подключен к ультразвуковому преобразователю 7, выход которого соединен с входом усилителя 18 связанного выходом с входом амплитудного дискриминатора 19, выход которого соединен со вторым входом формирователя. 20 логического сигнала связанного выходом со вторым входом триггера 21, выход которого подсоединен к входу счетчика 27 количес ва измерений и управляюи его входу .счетчика 23 импульсов. Счетный вход счетчика 23 импульсов соединен с генератором 22 высокочастных импульсов а выход - с входом блока 2 нелинейных преобразований, выход которогосвязан с входом накапливающего сумматора 25, подсоединенного выходом к управляющему входу пневмопреобразователя 12, выход которого подключен ко второму входу блока 26 сравнения . Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии мерная емкость 1 опорожнена. Клапаны и 5 за крыты. Ультразвуковой приемно-излучающий преобразователь 7 находится в нижнем положении. Триггер старт-стоп 21 находится в положении Стоп, а счетчики 23 и 27 и накапливающий сум матор 25 в нулевом состоянии. При подаче по каналу 29 сигнала дозирование через блок 13 синхронизации проходит первый импульс от генератора 16 одиночных импульсов на вход формирователя-передатчика 17 с длительностью,обусловленной применением в ультразвуковом преобразователе 7 типа пьезоэлемента, и следовательно, зависящей от .толщины стенки мерной емкости 1 и налипшего на ней максимально возможного по тол5щине слоя. Этим же импульсом триггер 21 устанавливается в положении Старт и блокируется формирователь 20 логического сигнала на время пррхождения этого импульса. В момент нахождения триггера 21 в положении Старт счетчик 23 импульсов производит подсчет импульсов, поступающих с Генератора 22 высокочастотных импульсов. Ультразвуковой преобразователь 7 преобразует поступивший импульсный сигнал в ультразвуковой импульс, который проходит через стенку емкости 1 и налипший слой дозируемой среды, затем отражается от раздела среда-воздух и вновь поступает на ультразвуковой преобразователь 7, где преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 18,далее проходит амплитудный дискриминатор 19 и попадает на вход формирователя 20 логического сигнала, на выходе которого формируется логический сигнал Стоп, возвращающий триггер 21 в исходное состояние. Счетчиком 27 количества измерений фиксируется проведенное измерение. В счетчик импульсов 23 поступает число импульсов, пропорциональное толщине мерной емкости 1 с налипшим слоем жидкого продукта в одной точке замера. Информация с выхода счетчика 23 импульсов поступает через блок нелинейных преобразований на вход накапливающего сумматора 25. Сигнал на выходе блока нелинейных преобразоаний определяется следующим выражеi(R-d,y наружный радиус мерной ем. кости; d - суммарная толщина стенки мерной емкости и налипшего слоя жидкого продукта в первой точке замера; п - число замеров. Число замеров зависит от величины искрета перемещения ультразвукового реобразователя 7 и определяется по ормуле Гнде Н - минимальный фиксированный уровень дозируемой жидкости; дН - дискрет перемещения ультразвукового преобразователя. начение S зaнocиtcя в накапливаюий сумматор 25 сигналом,поступающим 792 с блока 13 синхронизации. При этом происходит также сброс счетчика 23 импульсов в нуль и запускается блок 15 управления перемещением ультразвукового преобразователя 7 посредством привода 9 на величину дискрета ДН. После чего производится определение значения Sij во второй точке замера аналогичным образом s, l-(R-d,). в результате в накапливающем сумматоре 25 будет следущее значение S S 4- S - (R - d )Ч -(R-d ) п п i-i(R-d,).(R-d). После окончания последнего замера толщины стенки мерной емкости 1 с налипшим на ней слоем липкой жидкости на выходе накапливающего сумматора 25 будет. S А (R-d,) а на выходе счетчика 27 количества измерений появится сигнал, поступаю . щии в блок 15 для возвращения ультра звукового преобразователя 7 в первоначальное положение, а также через блок 13 синхронизации в блок Jk для открытия клапана 4, В результате это го начнется заполнение мерной емкости 1 дозируемой средой и на выходе пневмоэлектропреобразо.вателя 12 п явится сигнал, прямо пропорциональны давлению Р импульсной трубке Ji с коэффициентом пропорциональности S, поступающий на управляющий вход преобразователя 12 с накапливающего сум матора 25, т.е. Q SP. Учитывая, что давление Р зависит от высоты Н столба жидкости и ее удельного веса , то тогда U Q 5Hf ji г. (R - d-), isl что является формулой для определения весового количества дозируемой среды при ее высоте Н в мерной емкос ти устройства. По мере заг;1олнения емкости 1 дози рУемой жидкостью сигнал, поступающей с пневмоэлектропреобразователя 12 58 увеличивается и при достижении значения, которое присутствует на втором входе блока 26 сравнения, последний через блок 13 синхронизации и блок 14 управления клапанами отрабатывает сигнал на :закрытие; клапана и открытие кла| ана 5 слива. Отдозированная порция жидкости продукта с заданным весовым содержанием через клапан 5 поступает в приемник 30. После слива дозы жидкости из емкости 1 блок 13 синхронизации через блок Н управления закрывает клапан 5 устанавливает устройство в исходное состояние. По прошедствии определенного числа циклов дозирования, предусмотренных технологическим регламентом (обычно после окончания процесса ферментации), открывается клапан 31 подачи воды для промывки внутренней полости емкости 1. Формула изобретения Пьезометрическое весодозирующее устройство жидкостей, содержащее мерную емкость с клапанами налива, промывки и слива, внутри которой размещена пьезометрическая трубка, соединенная с бтЬком подготовки воздуха импульсной линией - с пневмоэлектропреобразователем; а снаружи установ ен ультразвуковой приемно-излучающ й преобразователь, вход которого подключен к выходу формирователя-передатчика, а выход - к входу усили последовательно соединенного через амплитудный дискриминатор с входов формирователя логического сигнала, блок управления клапанами, первый-выход которого связан клапаном налива, а второй - с клапаном слива, генератор высокочастотных импульсов, каналы ввода значений весовой дозы одного цикла и сигнала на начало дозирования, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дозирования жидкостей способных к налипанию, оно снабжено блоком синхронизации, блоком управления перемещением ультразвукового приемно-излучающего преобразователя с приводом, генератором одиночных импульсов, триггером старт-стоп. счетчиком импульсов, блоком нелинейных преобразований, накапливающим сумматором, блоком сравнения и счетчиком количества измерений, при этом

блок синхронизации первым входом соединен с каналом ввода сигнала на начало дозирования, вторым В1ходом с выходом генератора одиночных импульсов, третьим, входом - с выходом блока сравнения, четвертым входом с выходом счетчика количества измерений, связанного с вторым входом блока управления перемещением ультразвукового преобразователя, первый вход которого соединен с управляющим входом сброса счетчика импульсов, с управляющим входом накапливающего сумматора и первым выходом блока син хронизации, второй выход которого подключен к входу блока управления клапана а третий выход одновременно - к вхрду формирователя-передатчика, к первому входу триггера и первому входу формирователя логического сигнала, выход которого связан с вторым входом триггера, а выход последнего соединен с управляющим входом / счетчика количества измерений и входом счетчика импульсов, где счетный вход подключен к выходу генератора

высокочастотных импульсов, а выход к входу блока н елинейных преобразований, выход которого подсоединен к входу накапливающего сумматора, 5 выход которого связан с управляющим входом пневмоэлектропреобразователя, выход последнего соединен со вторым входом блока сравнения, первый вход которого связан с каналом ввода значений весовой дозы одного цикла, причем ультразвуковой преобразователь закреплен на ходовом.винте привода подключенного к блоку управления возвратно-поступательным перемещением ультразвукового приемно-излу чающёго преобразователя по высоте мерной емкости. .:

Источники информации, 0 принятые ёо внимание при экспертизе

М., ЦНИИТЭИ Пищепром, 1976, с. 913 (прототип).

2S

i:

26

25

23

L

n

17