Дозатор газовых смесей

.Я, Ка.Уляков кл. А 5. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬ(54)(57) ДОЗАТОР ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащий регулятор давления, соединенный с источником одного из смешиваемьх газов, повторитель давлениясоединенный с источником второгосмешиваемого газа, и два дросселя,пневматически соединенных с регулятором и повторителем давления, о т -л.и чающий с я тем, что, сцелью повышения точности поддержания концентрации компонентов смесипри изменении расхода, он снабженгенератором пневматических колебаний, установленным между регулятором давления и дро сс елями, а каждый дроссель выпблнен в виде двух пневматических реле с тремя рабочими и двумя управляквими камерами и двух емкостей переменного объема, причем верхняя управляющая камера первого реле каждого дросселя соединена с прямы, а верхняя управляющая камера второго реле каждого дросселя - с ин" версныь выходами генератора пневматических колебаний, все нижние управляощпе камеры первого и второго реле сообщаются с атмосферой, верхние рабочие камеры первого дросселя соединены с выходом регулятора давления, а второго дросселя - с выходом повторителя давления, нижние рабочие камеры этих реле соединены параллельно с общим выходным пневмопроводом, а средние рабочие камеры всех реле9соединены с емкостями переменного объема, причем объемы емкостей, соединенные с реле первого дросселя, одинаковы и переменные объемы емкос тей, соединенные с реле второго дросселяр одинаковыэ1228854 2Изобретение относится к медицинс- и 19 - трубопроводом 10 с выходом рекой технике, в частности к аппаратам гулятора 1 давления, Средние рабочие ингаляционного наркоза, камеры 33 реле 16-19 соединены соотЦель изобретения - повышение точ- ветственно с емкостями 20-23 переменности поддержания концентрации ком- , ного объема трубопроводами 42-45. понентов смеси при изменении расхода Нижние рабочие камеры 34 реле 16-19 смеси. соединены между собой трубопроводомНа чертеже приведена принципиаль, связанным с выходом дозатора. ная схема доэатора газовых смесей, Генератор 7 пневматических колебадозатор содержит регулятор 1 дав ний содержит два трехмембранных пневления, повторитель 2 давления, дрос" матических реле 46 и 47, регулируемое сели 3 и 4, ручки установки расхода пневматическое сопротивление 48, ем и концентрации 6, пневматический кость 49 постоянного объема и дели- генератор 7 колебаний и соединитель- тель давления, состоящий из двух поные трубопроводы 8-15. Регулятор 1 15 следовательно установленных постояндавления и повторитель 2 давления ных дросселей 50 и 51, могут быть выполнены по любой извест Пневматическое реле 46 аналогичной схеме. Дроссель 3 аналогичен но по конструкции пневмореле 47 и со" по конструкции дросселю 4 и содержит держит четыре камеры 52 и 55, раздедва пневматических реле 16 и 17 (18 2 О ленные тремя мембранами 56-58, жести 19) и две соединенные с ниии емкос- ко связанными штоком 59, торцы кототи 20 и 21 (22 и 23) переменного объ-, рого служат заслонками для сопел 60 , ема, и 61, Сопла 60 питания реле 46 и 47Конструкция емкостей переменного соединены с трубопроводом 8, выходы объема может быть различной, напри- р 5 62 реле 46 и 47 представляют собой мер, в виде. цилиндра 24, разделенно- трубопроводы, соединяющие сопла 61 го на две равные емкости перегород- с камерами 52 Выход 62 реле 47 соекой 25, внутри которых расположены динен с инверсным выходом генератопоршни 26 и 27, соединенные общим ра 7 колебаний, а выход реле 46 свяштоком 28 так, чтобы расстояние меж-эан с прямым выходом генератора коле. ду одноименными торцами поршней баний, с камерой 54 реле 47 и с вхобыло равно расстоянию между перего- дом регулируемого пневмосопротивлеродкой и торцом цилиндра. ния 48, выход которого через емкостьПри этом образуются емкости 20- 49 соединен с камерой 54 реле 46.23, соотношение объемов которых мо- Камеры 53 реле 46 и 47 связаны с по"3жет быть представлено в виде (7+лостью между дросселями 50 и 51 и +7,) + (Ч+7, )=С, где С - постоянная служат для создания подпора в реле величина. 46 и 47, камеры 55 реле 46 и 47 сообВ одном из торцов цилиндра 24 раз- шены с атмосферой. С регулирующим мещен регулируемый упор 29, ограничи- органомневмосопротивления 48 свя 40вающий перемещение штока с поршнями зана ручка 5 установки расхода 5, в одну сторону, а на конце штока за- В предлагаемом дозаторе использукреплена ручка 6 установки концент- ется частотно-объемный метод формирорацииа вания смеси двух газов, когда генераПневматическое реле 16 аналогично тор колебаний, управляя связанными по конструкции пневматическим реле45с ним реле, попеременно открывает17-19 и содержит верхнюю рабочую ка- проход смешиваемых газов через соотмеру 30 с размещенными в ней заслон- ветствукщие пары реле в присоединенкой 31 и пружиной 32, среднюю рабочую ные к ним емкости и в следующий покамеру 33 и нижнюю рабочую камеру 34 лупериод колебаний пропускает газыс размещенным в них штоком 35, закреп из емкостей через нижние рабочие каленным на мембранах 36 и 37, а также меры реле в общий выходной трубопроверхнюю 38 и нижнюю 39 управляющие вод. При этом концентрация компоненкамеры, разделенные мембраной 40, в тов в смеси определяется соотношеникоторую упирается пружина 41, ем объемов переменных емкостей, аВерхние рабочие камеры пневмати указанные объемы однозначно зависят ческих реле 16 и 17 соединены труба- от положений поршней и, следователь- проводом 11 с выходом повторителя 2 но, от положения ручки установки кондавления, а пневматических реле 18 центрации. Расход смеси зависит отколичества циклов заполнение-опустошение емкостей в единицу времени,т.е, от частоты формируемых генератором колебаний, которая однозначносвязана с положением ручки установки расхода. Поскольку при перемещенииручки установки расхода изменяет.ся только величина сопротивления вгенераторе колебаний и, соответствен.но, частота колебаний, а соотношение объемов переменных емкостей,определяющее концентрацию, при этомне изменяется, то изменение расходасмеси не оказывает влияния на концентрацию компонентов в ней, тем самым повьппается точность поддержанияпостоянной концентрации при регулировании расхода.Перед описанием работы дозаторав целом рассмотрим предварительноработу пневматического генератора колебаний, Поскольку генератор работает в автоколебательном режиме, заисходное состояние примем такое, прикотором на прямом выходе 12 давлениевысокое (условная "1"), а на инверсном 13 - отсутствует ("0") газ А изза регулятора 1 давления, поддерживающего на выходе постоянное давление независимо от давления на входе,подведен по трубопроводу 8 к соплам60 питания реле 46 и 47 и к дросселю 50.При этом шток 59 реле 46 находитсяв крайнем нижнем положении, а штокреле 47 - в крайнем верхнем положении,Газ А из-за дросселя 50 с давлением, меньшим, чем в трубопроводе 8,подведен к камерам 53 реле 46 и 47,Давление в емкости 49 и камере 54 реле 46 равно атмосферному. Газ, поступая через сопло 60 питания в реле 46,проходит через камеру 52 на выходреле, давление на выходе 62 реле 46и, соответственно, в камере 54 реле4 высокое ("1"), и газ через пневмосопротивление 48 начинает заполнятьемкость 49 и камеру 54 реле 46, вкоторой давление постепенно повьппается.Когда давление в камере 54 превьппает давление подпора в камере 53,,шток 59 реле 46 перемещается в крайнее верхнее положение, закрываетсопло 60 питания и открывает сопло61, через которое и камеру 55 газс выхода реле 46, а также из емкости49 и камеры 54 истекает в атмосферу. Давление на выходе 62 реле 46 и, соответственно, в камере 54 реле 4 падает до атмосферного, что вызываетперемещение штока в реле 4 в край 5 нее нижнее положение, при этом открьг,:вается сопло 60 и закрывается сопло61 реле 47, а давление на его выходе возрастает (до величины условнойф 11 ц)10 Состояние генератора, при которомна выходе 12 присутствует "О", а навыходе 13 - "1", сохраняется до техпор, пока емкость 49 и камера 54 реле46 не опорожняется до давления, меньшего, чем давление подпора в камере53 реле 46. В этот момент происходитобратное переключение реле 46, шток59 перемещается в крайнее нижнее положение, открывает сопло 60 и закрывает сопла 61. Давление на выходах12 реле 46 и генератора 7 возрастает до условной "1", что вызывает переключение реле 47, шток которогоперемещается в крайнее верхнее поло 25 жение, закрывает сопло 60 и открыва"ет сопло 61 реле 47, сообщая его выход с атмосферой, при этом давлениена выходе 13 реле 47 и генератора 7становится равным "0". Указанное состояние соответствует исходному, далее цикл повторяется,Время, в течение которого генералтор сохраняет одно из рассмотренныхсостояний на. выходе, определяетсявременем заполнения и опорожненияЗ 5 емкости 49 и камеры 54 и зависит отсопротивления пневмосопротивления48, которое, в слою очерець, зависит .от положения ручки 5 установки рас 40хода.Дозатор газовых смесей в целомработает следующим образом.Газ А, например, кислород, поступает от источника сжатого газа к регулятору 1 давлещя, с выхода которого под постоянным давлением подводится к генератору 7 колебаний потрубопроводу 8, к камере заданияповторителя 2 давления по трубопроводу 9 и к дросселю 4 по трубопрово 50 ду 10. Газ Б, например закись азота,подводится от источника сжатого газак повторителю 2 давления и с его выхода под давлением, равным давлениюза регулятором 1 давления, по трубо 5 проводу 11 поступает к дросселю 3.Генератор 7, работая в автоколебательном режиме, формирует на своихвыходах 12 и 13 управляющие сигналыв противоФазе, которые подводятся вверхние управляющие камеры 38 пневмореле 16-19,Частота колебаний генератора 7настраивается в соответствии с требуемым расходом смеси по шкале ручки5 установки расхода с помощью регули"руемого пневмосопротивления 48.Примем эа исходное такое состояние дозатора, при котором на выходе12 генератора колебаний высокое давление (условная " 1"), а на выходе 13давление отсутствует (условный "0").Штоки реле 16 и 18 находятся в крайнем нижнем положении, камеры 30 и 33реле 16 и 18 разобщены, а камеры 33и 34 сообщены через полый шток 35,обеспечивая опорожнение заполненнойв предыдущем цикле емкости 20 черезреле 16 и емкости 22 через реле 18в общий трубопровод 14. Штоки реле17 и 19 находятся в крайнем верхнемположении, сообщая камеры 30 и ЗЗреле 1 и 19 между собой и обеспечивая заполнение емкости 21 иэ трубопровода 11 газом Б, а емкости 23 изтрубопровода 10 газом А, Пусть в течение первой половины периода на выходе 12 генератора колебаний давлениеравно "1", а на выходе 13 - "0".Тогда в течение первой половины пери.ода сохраняется исхоцное состояниеэлементов дозатора и газы А и Б за"полняют емкости 21 и 23 до давлений,равных давлению эа регулятором 1давления.Вторая половина периода начинается с момента. переключения генератора7 колебаний и исчезновения давленияна выходе 12 и одновременного появления давления на выходе 13 генератора7 колебаний, При этом происходит переключение пневматических реле 1619 так, что штоки реле 16 и 18 перемещаются в крайнее верхнее положение,сообщают емкости 20 и 22 через камеры 30 и 33 с трубопроводами 11 и 10соответственно и происходит заполнение газами указанных емкостей, аштоки реле 17 и 19 перемещаются вкрайнее нижнее положение, сообщаютемкости 2 1 и 23 через камеры 33 и 34с выходным трубопроводом 14 и газы из указанных емкостей вытекают навыход 15 доэатора, Этим заканчивается один период (цикл) подачи отдозированных порций газовой смеси. Следующий периоц начинается с момента появления давления на выходе 12 генератора 7 колебаний и исчезновениядавления на выходе 13 и аналогиченописанномуПоскольку работа дозатора основана на заполнении и опустошении емкостей 20-23 газом, при низких частотахколебаний генератора возможно прохождение пульсаций расхода на выход,для предотвращения чего дроссели 3и 4 включены в противофазе, обеспечи.вая близкую к постоянной во времениподачу газа на выход дозатора (принеизменной его настройке).При необходимости изменения расхода подаваемой смеси поворотом ручки 5 установки расхода перенастраиваются сопротивление регулируемогопневмосопротивления 48 и, соответственно, частота колебаний генератора7, что приводит к изменению числациклов заполнение - опустошение емкости 20-23 в единицу времени и изменению расхода смеси газов на выходе 15 дозатора. Так как при этомобъемы указанных емкостей не изменяются,. то концентрация компонентовсмеси сохраняется неизменной.В том случае, если необходимоизменить концентрацию компонентов всмеси, перемещением ручки 6 установки концентрации и связанных с нейпоршней 26 и 27 изменяются объемыемкостей 20-23, которые связанымежду собой обусловленным конструкцией соотношением (7 +Ч )+(7 +Ч )га г гггэ= С, где С - постоянная величина.Так, например, если ручка 6 установки концентраций смещается вправо,то объемы 20 и 21 увеличиваются нанекоторую величину, и точно на такукже величину уменьшаются объемы 22и 23. При этом порция газа А подаваемая за период колебаний на выходдозатора, уменьшается, а порция газа Б увеличивается, что приводит куменьшению концентрации газа А всмесие.Попович Заказ 2333/ сно И 113035 с роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 660Государственногелам изобретениисква, Ж, Рау Подомитета СССРскрытийая наб., д, 4/