Устройство для дозирования

ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(73) Бирюков Игорь Михайлович(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ(57) Использование: для дозирования газов илжидкостей. Сущность изобретения: устройство содержит емкость, входной клапан, выходной клапандва дополнительных клапана Все эти элементьразделены чувствительными элементами на две камеры. Кроме того, устройство содержит блок управления с прямым и инверсным выходами, входно 19 КП О 1) 3003 Я 0 СЯ 1) 5 ОО 1 ГИ ОЗ и выходной каналы. Прямой и инверсньй выходы блока соединены соответственно с первыми камерами входного и выходного клапанов, а вторые камеры входного и выходного клапанов соединены с первой камерой емкости и соответственно с входным и выходным каналом. Первая камера первого дополнительного клапана связана с второй камерой входного клапана и второй камерой емкости, первая камера второго дополнительного клапана связана с второй камерой выходного клапана и второй камерой емкости, Вторые камеры первой и второй дополнительных емкостей связаны с прямым и инверсным выходамв блока управления соответственно. 3 зйф-лы,2 ил, 2003050Изобретение относится к дозирующим устройствам и может быть использовано в газовой, химической и нефтехимической промышленности для доэирования газов или жидкостей.Известен дозатор, содержащий емкость с газовой и управляющей камерами, между которыми расположена вялая мембрана, блок управления с прямой и инверсными гыходами, соединенными соответственно с управляющими входами входного и выходного клапанов, вход входного клапана соединен с входным каналом, выход входного клапана и вход выходного клапана сообщены с газовой камерой, выход выходного клапа а подключен к выходному каналу, а прямой выход блока управления связан с управляющей камерой авт, св, М 972225, кл. 6 01 Р 11/08; 1981),Известный дозатор имеет большую дискретность изменения расхода, определяемуо обьемом газовой камеры.Известно устройство для импульсного доэирования газа, содержащее емкость, разделенную чувствительным элементом на две камеры, входной и выходной клапаны, каждый из которых разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, блок управления с прямым и инверсным выходами, входной и выходной каналы, причем прямой и инверсный выходы блока управления соединены соответственно с первыми камерами входного и выходного клапанов, а вторые камеры входного и выходного клапанов соединены с первой камерой емкости и соответственно с входным и выходным каналом авт, св, 1 Ф 1132150, кл. О 01 Р 11/08, 1984).Известный дозатор позволяет уменьшить дискретность изменения расхода, однако в нем имеет место техническое противоречие междудискретностью дозы и производительностью, что делает его недостаточно удобным в эксплуатации.Целью изобретения является улучшение удобства работы (эксплуатации) устройства для дозирования.Поставленная цель достигается тем, что в него введены два дополнительных клапана, каждый из которых разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, причем первая камера первого дополнительного клапана связана с второй камерой входного клапана и второй камерой емкости, первая камера второго дополнительного клапана связана с второй камерой вь 1 ходного клапана и второй камерой емкости, а вторые камеры первой и второй дополнительных емкостей связаны с прямой и инверсными выходами блока управления соответственно.Кроме того. камеры емкости могут бытьснабжены введенными датчиками положе ния чувствительного элемента, подключенными к блоку управления. Выходной канал может быть снабжен регулятором расхода, а также узлом накопления и отдачи кидкости.10 На фиг, 1 изображена схема, где чувствительный элемент выполнен в виде мембраны; на фиг. 2 - то ке, в виде поршня,Устройство содержит емкость 1, входной клапан 2, выходной клапан 3, входной 15 канал 4, связанный с клапаном 2, выходнойканал 5, связанный с клапаном 3. Входной клапан 2, емкость 1 и выходной клапан 3 разделены чувствительными элементами 6 на две камеры: 7, 8; 9, 10; 11, 12 соответст венно, Камеры 8, 10, 12 соединены междусобой, Камеры 7, 11 подключены к блоку управления 13, Выходной канал 5 снабжен узлом накопления и отдачи жидкости 14, который выполнен, например, в виде силь фонно-пружинного исполнительного механизма или цилиндра с поршнем и системой стабилизации расхода 15.Входной канал 4 снабжен задатчикомдавления 18, подключенным при дозирова нии газа непосредственно к каналу 4 или,например, через емкость 17 при дозировании жидкости, Устройство для доэирования снабжено дополнительными клапанами 18, 19 с двумя камерами 20, 21 и 22, 23. Камеры 35 21 и 23 соединены с второй камерой 9 емкости 1 и соответственно с входным каналом 4 и выходным 5. Камера 20 соединена с камерой 11, а камера 22 - с камерой 7 клапана 2. Устройство для доэирования (фиг. 2) 40 дополнительно снабжено датчиками положения чувствительного элемента 24, 25 например, кнопками), установленными в емкости с возможностью взаимодействия с чувствительным элементом 6, выполненным 45 в виде поршня, Блок управления 13 снабженраспределителем 26, камеры управления которого соединены с соответствующим датчиком положения 24 и 25, Блок управления может быть снабжен системой управле иия, включающей и отключающей энергиюпитания к кнопке датчиков полокения 24 и 25. Она может быть осуществлена вручную, например, с помощью тумблера или автоматически, например, с помощью микроконтроллера программируемого марки МКПне показано), На распределитель 26 по каналу 27 подводится давление сжатого воздуха, который по каналу 28 поступает в камеры 7 и 22 клапанов 2 и 19, Камеры 11 и20 клапанов 3, 18 по каналам 29, 30 связаны с атмосферой,Устройство работает следующим образом.Дозируемая жидкость, например, из емкости 17 под заданным давлением с помощью задатчика давления 16 поступает в канал 4. Если в исходном состоянии клапаны 3 и 18 закрыты, так как в камеры 11 и 20 поступает давление сжатого воздуха, то клапаны 2 и 19 открыты, так как в камерах 7 и 22 клапанов 2 и 19 - атмосфера. Жидкость из канала 4 поступает в камеру 8 открытого клапана 2 и в камеру 10 емкости 1. Так как клапан 3 закрыт, то жидкость в выходной канал 5 не поступает, Чувствительный элемент 6 (мембрана) под давлением дозируемой жидкости перемещается вверх и заполняет объем 10 емкости 1 жидкостью, При этом воздух из камеры 9 емкости 1 через открытый клапан 19 уходит в выходной канал 5. Через некоторое время, когда камера 10 заполняется жидкостью, блок управления 13 подключит камеры 11, 20 клапанов 3, 18 к атмосфере и они откроются под силовым воздействием дозируемой жидкости, А камеры 7, 22 клапанов 2, 18 подключатся к давлению сжатого воздуха и закроются. Жидкость из канала 4 через открытый клапан 18 начйет поступать в камеру 9 емкости 1 и заполнять ее жидкостью, При этом чувствительный элемент 6 начинает опускаться вниз и вытеснять жидкость из камеры 10 в выходной канал 5. Если необходимо выдать дозы импульсно, то с помощью, например, распределителя (не показано) отключают узел накопления и отдачи жидкости 14 и систему стабилизации расхода 15, В этом случае жидкость вытесняется непосредственно в дозируемую емкость, Если необходимо выдать одну дозу, то блок управления 13 больше не изменяет своих сигналов управления. В этом случае жидкость из камеры 10 вытесняется, а камера 9 заполняется жидкостью и устройство доэирования готово для выдачи новой дозы. Если необходимо выдать несколько доз, то блок управления изменяет давление в камерах управления клапанов 2, 3, 18, 19 столько раз, сколько нужно выдать доз, Если необходимо изменить производительность, то с помощью задатчика давления изменяют давление в канале 4. При изменении давления изменяется время заполнения камер 9, 10 емкости 1 и, следовательно, производительность. Если необходимо осуществлять непрерывное дозирование заданной дозы, то к выходному каналу 5 подключают узел 14. В этом случае жидкость заполняет камеру узла 14, сжимая пружину, и в момент2 пК+ 1) 4 где 1 - количество емкостей, подключенныханалогичным образом.Устройство для дозирования на фиг, 2работает следующим образом. В исходном состоянии сжатый воздух из канала 27 попадает в канал 28 и управляемые камеры 7. 22 клапанов 2, 19, которые закрываются, Дозируемая жидкость или газ из входного канала 4 попадает в камеру 21 клапана 18(так как в камере 20 атмосферное давление и он открыт) и затем в камеру 9 емкости 1, Чувствительный элемент 6 (поршень) поднимается вверх, вытесняя воздух из камеры 10 через открытый клапан 3 в выходной канал 5. После того, как чувствительный элемент 6 достигнет крайнего верхнего положения, он нажмет на кнопку датчика 24 и замкнет электрическую цепь нормально разомкнутого контакта датчика 24. В результате в камеру управления распределителя 26 поступит сигнал управления и он переключится, При этом канал 27 соединится с каналом 29 и клапаны 3, 18 закро 45 50 55 переключения клапанов расходует жидкость из узла 14, сглаживая импульсы и осуществляя плавное дозирование, С помощьюсистемы стабилизации расхода 15 можно5 непрерывно дозировать жидкость заданного расхода, при этом о количестве дозируемой жидкости судят по количествуопорожненных объемов емкости 1.Наибольший эффект устройства для до 10 зирования достигается при дозировании газа. Это достигается тем, что задатчикдавления 16 может изменять давление в канале 4. Количество давлений определяетсяиз выражения гп = 2" - 1 или, по меньшей15 мере, гп = 2- 1. Это означает, что сп(К+1)помощью одной емкости 1 можно получитьтакое ке количество различных дискретныхдоз,где в - количество различных стабилизиру 20 ющих давлений;п - количество стабилизаторов давления клапанов) в задатчике давления;К - количество усилителей.При этом количество доз будет равно25 количеству стабилизированных давлений,т.е, равно величине в,Количество емкостей 1, подключенныханалогичным образом, может быть увеличено, при этом, если объем емкости 1, Ч 1 = 1,30 то объем второй емкости численно будетравен Чг = гп = 2) и т.д в этом случаеп(к+1)количество различных доз равноются, а канал 28 соединится с каналом 30 (атмосферой) и клапаны 2, 19 откроются,Теперь жидкость из канала 4 будет через открытый клапан 2 поступать в камеру 10 емкости 1, а с камеры 9 через открытый клапан 19 - в выходной канал 5. Чувствительный элемент 6 начнет опускаться вниз. Как только чувствительный элемент отойдет от датчика 24, его контакты разомкнутся и в камеру управления распределителя 26 не будет поступать сигнал управления, однако распределитель 26 не перекльочится сон сможет переклсочиться только тогда, когда замкнутся контакты конечного выключателя 25 и сигнал управления поступит в другую камеру распределителя 26).Таким образом, чувствительный элемент 6 опускается вниз, осуществляя выдачу первой дозы, Как только чувствительный элемент 6 достигнет нижнего положения, то он нажмет на кнопку датчика 25, замкнет его ссорлальссо разомкссутые контакты и сформирует сигнал управления, который, поступая в другую камеру управления распределителя 26, переключит его в исходное состоя с сие, При этол сжатый воздух по каналам 27, 28 закроет клапаны 2 и 19, а атмосфера по каналам 30, 29 откроет клапас сы 3, 18. Теперь жидкость из канала 4 снова ссачнет поступать в камеру 9 емкости 1, а из камеры 10 - через клапан 3 и выходной канал 5, После чего циклы дозирования будут повторяться, пока от какого-либо датчика, например, 24, не отключат энергисо питания электрическую или пневматическусо в зависимости. от конструкцйи.датчика). Если от датчика 24 отключить энергию питассия, например, вручнусо с помощью тумблера или автоматически с помощьсо МКП, то чувствительный элемент 6, достигнув крайнего верхнего положения, хоть и замкнет контакты датчика 24, но сигнал управления на распределитель 26 не поступит т.к. отключено питание) и распределитель 26 не переключится. Так как распределитель 26 не переключится, то не переключатся клапаны и процесс дозирования прекратится.Таким образом, задавая количество импульсов и считая их на датчиках 24, 25, можно формировать заданную дозу,Предложенное устройство может изменять расход жидкости в единицу времени путем изменения давгсенсля в канале 4, При увеличении давления увеличивается частота гсереключения распределителя и в единицу времени будет увеличиваться количество доз, при уменьшении давления в канале 4 аналогичным образом уменьшается расход жидкость.Ч 1=1; Ч 2 =- 2 Ч 1 + 1 = 4; 5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 Таким образом, предложенное устройство для дозирования имеет более высокую производительность зэ счет того, что обе камеры емкости являются рабочими и отсутствует холостой ход заполнения камеры емкости 1 дозируемой жидкостью или газом.Учитывая тот фактор, что устройство за Один цикл поднимдния и Опускания чувствительного элемента 6 выдает дозу, равную двум Вбъемам емкости 1, то это позволит какдьсй следующий объем емкости 1, подклсоченньсй аналогичньсл образом, выполнять на единицу минимальной дозы больше, чем максимальная доза, получаемая первой емкостью или суммарной дозы предыдущих емкостей за цикл. При этом, если объем первой емкости равен единице, то при дозировании жидкости за один цикл поднимэния и опускания чувствительного элемента 6 выдается доза, равная двум единицам, Тогда объем второй емкости берут нэ единицу больше, т.е. Ч 1 =1. Ч 2=1 2+1 =3. Чз=2 Ч 1+ 2 Ч 2+1== 1 2+2 3+ 1 = 9 и т д, Доза каждого объема может складываться из рэзлслчньсх циклов 1, 5; 2, 3 и т,д., где один цикл равен двум объемам емкости, 1,5 цикла равно трем объемам емкости и т.д.Если дозировать каждой емкостью по 1,5 цикла, то объемы будут равны: Чз = ЗЧ 1+ ЗЧ 2+ 1 = 3 + 12 + 1 = 16; Ч =-2 Ч 1+ ЗЧ 2+ ЗЧз+ 1 = 3+ 12+48+ 1=ф= 64 итд. Дозировэние осуществляется следующим образом.Если необходимо выдать дозу, равную единице, то чувствительный элемент 6, например, опускасот вниз, Если необходимо выдать дозу в две единицы, то чувствительный элемент с помощью системы управления опускают вниз и поднимают вверх, и т.д. Аналогичные манипуляции можно проводить с каждой емкостью или нескольких в разли гных сочетаниях.Повышение производительности достигается также тем, что не требуется согласовывать работу генератора со временем опорожнения емкости, где емкость с датчиками положения чувствительного элемента и распределительное устройство образют генератор, где в качестве энергии привода используется дозируемая среда, Предложенное устройство имеет более широкую2003050 10 область использования, так как может осуществлять выдачу дозы как дискретно. так и непрерывно с заданным расходом,В предложенном устройстве имеется более широкий диапазон регулирования дозы, где количество различных дискретных доз для газа определяется. например, иэ выражения в = 2" +- 1 или 2."ц - 1 не трудно заметить, что при и = К -"3 можно получить количество доз е22"з = 24 - 1,Предложенное устройство может с помощью одной емкости дозировать различные среды, например два различных газа. Для этого входы клапанов подключают к Формула изобретения 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ, содержащее емкость, разделенную чувствительным элементом на две камеры, входной и выходной клапаны, каждый из которых разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, блок управления с прямым и инверсным выходами, входной и выходной каналы, причем прямой и инверсный выходы блока управления соединены соответственно с первыми камерами входного и выходного клапанов, а вторые камеры входного и выходного клапанов соединены с первой камерой емкости и соответственно с входным и выходным каналами, отличающееся тем, что в него введены два дополнительных клапана, каждый из которых разделен соответствующим чувствительным элементом на две камеры, причем различным газовым средам в два канала 4.С помощью эадатчиков давления можноформировать различные давления в каналах "4, что позволит за один цикл дозировать 5 смеси различных газов требуемой концентрации.Все это делает предложенное устройство для дозирования более надежным и удобным в эксплуатации.10(56) Авторское свидетельство СССРМ 972225, кл, 6 01 Р 11/08, 1981,Авторское свидетельство СССРМ 1182150, кл. 6 01 Р 11/08.15 первая камера первого дополнительного клапана связана с второй камерой входного клапана и второй камерой емкости, первая камера второго дополнительной клапана связана с второй камерой выходного клапана и второй камерой емкости, а вторые камеры первой и второй дополнительных емкостей связаны с прямым и ин.версным выходами блока управления соответственно,2. Устройство по п.1, отличающеесятем, что камеры емкости снабжены датчи ками положения чувствительного элемента, подключенными к блоку управления.3, Устройство по п.1,отличающеесятем, что выходной канал снабжен регулятором расхода.35 4; Устройство по 6,1, отличающеесятем, что выходной канал снабжен узлом накопления и отдачи жидкости.2003050 Тираж Подписное ИПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Рауаская наб 4/5 Заказ 3229 Производственно-издательский комбинат "Патейт", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 Составитель И. Бирюков Редактор Н. Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз