Дозатор

.(19) 11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А Д М,)с) ЗЪ/08 с, ."ъ1 Г 1 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ СССР ЮТИВ ИЗОБРЕТЕВИДЕП"ЛЬСТВУ ИСА.М. Колмогоров, Н,ф. Лешонок, . в корпусе и мерной емкостью, о т л иоколов, В.К, Снурников .ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюШульга повышения надежности и точности до"розненское научно-производ- . зирования засчет выравнивания давлеое объединение "Промавтоматика ния дозируемого вещества в мерной43.544(08881 емкости с давлением несущего газа,Сакодинский К.И. и др. При- в него введен пневмоповторитель, адля хроматографии, М., Машино- . золотник размещен в герметйчном объиес, 1973, с. 28-29. еме, который соединен с каналом дляПатент Японии 9 50-7972, подвода несущего газа и с управляю 3 Р 121, 1972 (прототип). :, щим входом пневмоповторителя, проточная камера которого соединена с1. ДОЭйТОР, содержащий не- выходом мерной емкости,корпус с каналами для сподФ2. Дозатор по и. 1, о т л и ч а .вода несущего газа и дозиру ю щ и й с я тем, что привод.соедиества, золотник, соединен-нен с золотником через тепловое соводом и .герметично поджатый противление, вокруг которого размековой поверхности .корпусас щен холодильник.С:(54) (Б 7) подвижный вода и вы емого вещ ный с при к золотниИзобретение. относится к доэированию веществ и может быть использовано, в частности, в хроматографии.Известны дозаторы, представляющие собой пластинчатый кран, имеюций две притертые металлические пластины, между которыми размещена скользящая прокладка из тефлона. Эта прокладка перемещается между ме.таллическими пластинами под действием пневматического привода. В прок ладке выполнены различные отверстия и каналы, по которым потоки отводятся в нужном направлении. Объем вводимой пробы задается отверстием в скользящей прокладке или мерной трубкой, в которых отсекается проходящий продукт и направляется в анализатор. Уплотнение достигается с помощью нажимных пружин, обеспечивающих плотное прижатие пластин друг к другу 11 .Недостатком подобных дозаторов является то, что отсутствие смазки вызывает ихповышенный износ при обеспечении достаточной герметич- . ности. При отборе пробы, т.е. при перетекании исследуемого газа из мерной трубки в анализатор, наиболее вероятна ситуация, когда давление исследуемого газа в мерной трубке превы-. шает на некоторую величину атмосфер ное давление. За счет образующегося перепада давления возникает изменение нулевого сигнала хроматографа, в результате чего образуется ошибка в измерениях. 35Наиболее близким по технической суцности и достигаемому результату к предлагаемому является дозатор, содержащий неподвижный корпус с каналами для подвода и вывода несущего 40 газа и доэируемого вещества, золотник, соединенный с приводом и герметично поджатый к золотниковой поверхности корпуса, мерную емкость, соединительные каналы, выполнены в золотнике и сообщаюциеся с соответству-, ющими каналами в корпусе и мерной емкостью 2 . еде Р и Р - давления в полости неосущего и доэируемого потоков или в полостях несуцего, доэируемого потоков и внутренней полости герметичного корпусацо - высота щелиМ - вязкость продукта;Ь - длина канала утечки.Перепад давлений между полостью несущего потока и полостью дозируемо го потока, а также перепад давлений между полостью корпуса и каждой полостью несущего и дозируемого потоков в известных доваторах достигаетзначений 0,1 МПа и выше,.а в предлагаемом дозаторе эти перепады менее 0,005 МПа. Поэтому в предлагаемом .позаторе утечки л двадцать раз меньЭтот кран для отбора проб в газо" вом хроматографе обеспечивает автоматическое выравнивание давления исследуемого газа в мерной трубке относительно атмосферного давления непосредственно перед поступлением этого исследуемого газа в анализатор. 55 Однако в этом устройстве точность доэирования зависит от колебания барометрическогб давления, и оно не га рантирует от утечки газа-носителя, что приводит к нарушению работы хро матографаЦелью изобретения является повышение надежности и точности дозирования эа счет автоматического выравнивания лачления лозируемого вещест ва в мерной емкости с давлением несущего газа.Поставленная цель достигается тем, что в дозатор, содержащий неподвижный корпус с каналами для подвода и вывода несущего газа и дозируемого вецества, золотник, соединенный с приводом и герметично поджатый к золотниковой поверхности корпуса, мерную емкость, соединительные каналы, выполненные в золотнике и сообщающиеся с соответствуюцими каналами в корпусе и мерной емкостью, введен пневмоповторитель, а золотник размещен в герметичном объеме, который соединен с каналом для подвода несущего газа и с управляющим входом пневмоповторителя, проточная камера которого соединена с выходом мерной емкости.Привод соединен с золотником через тепловое сопротивление, вокруг которого размещен холодильник.Известно, что в хроматографе давление несущего газа поддерживается с точностью не ниже 1. В предлагаемом дозаторе давление газа в дозе поддерживается пневмоповторителем таким же, как и давление несущего газа. Следовательно, изменение массы дозируемого газа от давления в предлагаемом дозаторе не ниже 1 и не зависит от атмосферного давления. В результате этого в предлагаемом доэаторе точность дозирования выше, чем в известных устройствах.Корпус и золотник дозатора образуют целевое уплотнение. Утечки из полости высокого давления в полость низкого давления ограничены малой величиной зазора между ними. Объем расхода газа (утечки) на единицу длины зазора при параллельных поверхностях определяют иэ уравнениятои давление исследуемого газа вмерной трубке или отверстия 17 посто.янно и не. зависит от атмосферногодавления. Для ввода пробы в анализатор подают воздух управления черезштуцер 36 и путем перемещения элементов б, 8, 4, 3 золотник занимаетдругое положение. При этом несущийпоток со входа 13 через канал. 18 неремещает Объем исслЕдуемого газа измерной трубки 17 по каналу 20 илииз мерного отверстия 17 и выход 14в анализатор. Одновременно исследуемый газ со входа 15 через квнал 19или отверстие 22 по выходу 16 поступает к сбросу 1 через дроссель Др ичерез вход 32 повторителя и егоуправляемое сечение к сбросу 2. Приэтом повторитель аналогичным образомвыравнивает давление исследуемогогаза относительно давления несущегогаза. Давление исследуемого газа вканале 19 или отверстии 22 также равше, чем в известных. Высота щеленогоуплотнения зависит от давления прижимного устройства и,:н оснонном, откачества выполнения эолотниконых поверхностей; Так как утречки в предлагаемом дозаторе значительно меньше,чем в дозаторе, принятом за прототип,то достаточно. небольших усилий дляобеспечения герметичности предлагаемого доэатора. В результате этогосила трения золотника о корпус в 10предлагаемом дозаторе меньше, чемв базовом, а следовательно, он будетменьше изнашиваться. Надежность доэатора определяется точностью доэи-рования и его герметичностью. Таким 5образом, в предлагаемом дозатореточность дозиронания не занисит отдавления условий эксплуатации и вышечел в прототипе, а герметичностьобеспечивается при меньших усилиях 20прижимного устройства,На фиг. 1 изображен дозатор с золотником вращательного типа, нафиг. 2 - дозатор с золотником посту- .дательного типа на фиг. 3 - газовая1схема дозатора с золотником поступательного типа на фиг.4 - газовая1схема дозатора с золотником вращательного типа; на фиг. 5 - газоваясхема дозатора с двумя корпусами иодним золотником поступательноготипа.Дозатор содержит неподвижный корпус 1, золотник 2, связанный штоком3 через тепловое сопротивление 4 итрубку 5 с силовым приводом, состоящим из мембраны б, пружины 7, штока 8. и корпуса привода 9. Часть трубки 5и тепловое сопротивление 4 охлаждаются водой или другим хладагентом,поступающим по трубке 10 и выходящим 40по трубке 11. Неподнижный корпус 1имеет эолотниковую поверхность 12,на которую ныходят отверстия каналоввхода 13 и выхода 14 несущего газа,входа 15 и выхода 16 исследуемого га за, для подключения мерной трубки 17,В золотнике 2 имеются каналы 18-21или отверстия 22, 23, предназначенныедля соединения каналов в неподвижномкорпусе 1 при соответствующих перемещениях золотника 2Золотник 2 соштоком 3 подают пружиной 24 или маг-нитом 25 к эолотниковой поверхности12. Золотник 2 размещен в герметич- .ном объеме 26, образованном неподвижным корпусом 1, трубкой 5 и уплотнительными кольцами 27, 28. Герметичный объем 26 связан трубкой 29 суправлякиаим входом 30 пневмоповторителя, а трубкой 31 - со входом 13несущего газа. Вход 32 пневмоповтори теля соединен с выходом 16 исследуемого газа. Силовой привод отделен отгорячей зоны перегородкой 33. В силовом приводе (фиг. 1) поступательное,движение мембраны 6 преобразуется во 65 вращательное движение золотника винтовой парой, состоящей из штока 8 с винтовой канавкой, шарика 34 и сепаратора 35. Воздух управления поступает в принод по штуцеру 36.Дозатор работает следующим образом.Под воздействием пружины 7 и перемещения элементов связи 6, 8, 4, 3 золотник 2 занимает исходное положение, в котором осуществляется отбор пробы. При этом происходит поступление исследуемого газа со входа 15 по каналау 18 в мерную трубку 17 и в канал 20 или со входа 15 по отверстию 17.и из них через выход 16, постоянный дроссель Др к сбросу 1 и через вход 32 повторителя и его управляемое сечение к сбросу 2. Одновременно несущей гаэ со входа 13 через канал 21 или отверстие 23 фиг.5) поступает з выхода 14 в .анализатор, а также в герметичный объем 26 по каналу 31 и по каналу 20 на управляющий вход 30 повторителя. При вероятной ситуации, когда давление исследуемого газа на входе 32 пневмоповторителя больше, чем давление исследуемого газа на его управляющем входе 30, то под действием перепададавления управляющее сечение пневмоповторителя увеличивается, темсамым уменьшается давление иссмедуемого газа на входе 32,до значения,при котором давления на входах 30и 32 равны. В этом случае давлениеисследуемого газа в каналах 18 и 20золотника, в мерной трубке 17 или в мерном отверстии 17 равно давлениюнесущего газа в канале 21 золотникаили отверстии 23 и герметичном объеме 26, что позволяет прикладыватьнебольшие усилия пружины 24 или магнита 25 для обеспечения надежногоуплотнения. Поскольку давление несущего потока в хроматрграфе постоянноно давлению несущего газа с пробой в каналах 18, 20 и мерной трубке 17 или отверстии 17 и в герметичном объеме 26, что позволяет, как и в пер" вом случае, прикладывать небольшое усилие пружины 24 или магнита 25 для обеспечения надежного уплотнения. При этом отсутствует перепад давления в мернЬй трубке по отношению к давлЕ- нию в несущем потоке, за счет чего исключается ошибка в показании хро матографа и отсутствует движущая сила для утечки газов.Для дозирования исследуемого газа при высокой температуре неподвижный корпус 1 размещают в термостате и 15 отделяют перегородкой. 33, а привод размещают при температуре окружаю" щей среды. Для исключения выхода из строя привода за счет тепла, поступающего от неподвижного корпуса 1 и золотника 2 к резиновой мембране 6 через трубку 5 и шток 3, последний соедйнен с мембраной 6 через шток 8 и тепловое сопротивление 4, вокруг которого пропускают воду для снятия тепла, поступающего по трубке 10 и выходящего по трубке 11.Отсутствие перепада давлений в переключающих линиях позволяет.выполнить золотник 2 и корпус 1 иэ металлов, а. для надежного уплотнения ЗО приложить небольшие усилия. Во всех вариантах рассмотренной .конструкции предложенного дозатора эолотниковые поверхности неподвижного корпуса и подвижного золотника выполняются плоскими, однако успешно может использоваться принцип ,сопряжения двух золотниковых поверхностей по цилиндрической поверхност 4 40 Золотник может иметь .три фиксирован ных положения переключения, при которых может обеспечиваться доэирование двух несвязанных объемов исследуемого газа. 45 Дозатор позволяет надежно и точно дозировать гаэ при рабочей температуре 3009 С. Это достигается тем, что истирание золотника о неподвижный корпус незначительно вследствие малых усилий его притяжения, а также автоматическим выравниванием давления дозируемого потока относительно давления несущего потока.Технические преимущества изобретения в сравнении с базовым дозатором промышленного хроматографа "Нефтехим" заключается в том, что он может надежно дозировать продукт с большей точностью и надежностью при температуре 200 оС, так как масса дозируемого продукта не зависит от атмосферного давления, а герметичность доэатора обеспечивается при меньших усилиях прижимного устройства.Дозатор хроматографа "Нефтехим-200 ф работает до температуры 200 С, так как герметичность обеспечивается поджатием золотника, выполненного иэ фторопластового материала, который не может работать при больших температурах. В преддагаемом дозаторе герметичность обеспечивается за счет малых перепадов давления и при Меньших усилиях поджатия золотника, выполненного из металла. Уплотнение в предлагаемом дозаторе обеспечиваг ется металлической парой, поэтому оно может работать при температурах больше 200 ОС. В предлагаемом.:дозаторе привод размещен вне высокой температуры, чтобы тепло от золотника ,по.штоку 3 не поступало к мембране 6, она связана с ним через тепловое сопротивление 4, охлаждаемое холодильником, расположенным вокруг него. В результате этого предлагаемый дозатор работает более надежно и точно при больших температурах, чем дозатор хроматографа "Нефте" химф.1041874 Составитель Э. СкорняковТимохина Техред М.Тепер Коррект Бутяг Редакто За 5 илиал ППП "Патут", г.Ужгород, ул. Проектная 115/42Тираж 643 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушПодл иситета СССРткрытийкая наб д.