RU2117259C1 - Расходомер-дозатор ао "конверсия" - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано для дозирования жидкости с одновременной регистрацией количества доз. В двух резервуарах-мерниках размещены погружные трубки сифонов. На сливных трубках сифонов расположены датчики наличия жидкости, подключенные к входам блока управления и регистрации числа доз. С выходом блока соединен управляющий вход электроуправляемого клапана, установленного на входном штуцере второго резервуара и соединенного с входным трубопроводом. Разделительный петлеобразный трубопровод предотвращает перетекание жидкости в первый резервуар после открывания клапана для обеспечения заполнения резервуара. Дозатор не содержит подвижных элементов и позволяет вести учет числа доз, моменты начала и окончания выдачи которых определяют сигналы с выходов блока управления. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для дозирования жидкости и регистрации количества доз.

Известен дозатор жидкости [1], содержащий резервуар с жидкостью по ограниченным уровням, элемент дозирования, переноса и слива дозы в виде единой сборки полой опоры вращения и цилиндрического ковшеобразного тела, на боковых поверхностях которого выполнены отверстия дозирования, ограничивающие минимальный уровень жидкости в резервуаре, а отверстие слива расположено с возможностью соприкосновения своим краем с внутренней цилиндрической поверхностью ковшеобразного тела и свободного перетекания дозы, причем ось отверстия слива расположена по оси наружной и внутренней цилиндрических поверхностей полой опоры вращения, установленной относительно резервуара с возможностью ограничения максимального уровня жидкости в резервуаре наружной цилиндрической поверхностью опоры вращения и перетекания дозы по внутренней цилиндрической поверхности вдоль полой опоры вращения.

Недостатком такого аппарата является недостаточно высокая точность дозирования жидкости, а также наличие вращающихся деталей специальной формы, что усложняет конструкцию и снижает ее эксплуатационную надежность. Вместе с тем такой дозатор имеет ограниченные возможности, поскольку не позволяет одновременно с дозированием вести подсчет числа доз жидкости.

Известен расходомер [2] , содержащий корпус, диафрагму, разделяющую корпус на две полости, каждая из которых соединена клапанами с впускным и выпускным патрубками корпуса, и счетчик, причем клапаны выполнены в виде постоянных магнитов и расположены на рычажном механизме, выполненном в виде пантографа.

Недостатком такой конструкции является сложность механизма, содержащего подвижные детали, а также невозможность дозирования жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является автоматический дозатор жидких продуктов [3], содержащий резервуар с впускным и выпускным электроклапанами, регулятор уровня, выполненный в виде датчика уровня и формирователей полной и промежуточной мощности, и блок управления, подключенный к выпускному электроклапану, причем вход формирователя полной мощности соединен с выходом датчика уровня, а выходы формирователей полной и промежуточной мощности соединены с впускным электроклапаном, а вход формирователя промежуточной мощности подключен к выходу блока управления.

Такому устройству также присущи отмеченные выше недостатки - низкая точность дозирования и ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью подсчета числа отпущенных дискретных доз жидкости.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков, достигается в расходомере-дозаторе, содержащем первый резервуар-мерник с входным штуцером, датчик наличия жидкости, входной и выходной трубопроводы, электроуправляемый клапан, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления и регистрации числа доз, один из входов которого подключен к выходу датчика наличия жидкости, тем, что он содержит второй резервуар-мерник с соответствующим входным штуцером, сифоны, каждый из которых образован погружной и сливной трубкой, дополнительный датчик наличия жидкой среды, выход которого подключен к дополнительному входу блока управления и регистрации числа доз, разделительный петлеообразный трубопровод, вершина петли которого расположена с превышением верхнего уровня первого резервуара-мерника, концы разделительного петлеобразного трубопровода соединены соответственно с входным трубопроводом и входным штуцером первого резервуара-мерника, электроуправляемый клапан установлен на входном штуцере второго резервуара-мерника и соединен с входным трубопроводом, погружные трубки сифонов размещены в резервуарах-мерниках, торцы погружных трубок сифонов расположены вблизи придонной поверхности резервуаров-мерников, а датчики наличия жидкости расположены на сливных трубках сифонов, связанных с выходным трубопроводом, причем резервуары-мерники снабжены трубками-воздушниками, расположенными в верхней части резервуаров-мерников, разделительный петлеобразный трубопровод также снабжен трубкой-воздушником, расположенным в вершине петли, трубки-воздушники резервуаров-мерников и разделительного петлеобразного трубопровода объединены в общий воздушник.

При этом резервуары-мерники выполнены в виде тела вращения, средняя часть которых выполнена с цилиндрической формой, а верхняя и нижняя части - с конической формой, а в вершинах конических нижних частей резервуаров-мерников выполнены углубления, в которых размещены концы погружных трубок сифонов.

Для контроля за работой расходомера-дозатора сливные трубки сифонов связаны с выходным трубопроводом через смотровой фазоразделительный фонарь.

В предлагаемом расходомере-дозаторе блок управления и регистрации числа доз содержит усилители-формирователи, управляющий триггер, усилитель мощности, счетчик числа доз жидкости и индикатор, входы которого соединены с выходами счетчика числа доз жидкости, установочные входы управляющего триггера соединены с выходами усилителей формирователей, входы которого являются входами блока управления и регистрации числа доз, выходом которого является выход усилителя мощности, вход которого и вход счетчика числа доз жидкости подключены к соответствующим выходам управляющего триггера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана конструкция расходомера-дозатора; на фиг. 2 приведена функциональная схема блока управления и индикации; на фиг. 3 -8 показаны состояния резервуаров-мерников в различные моменты времени и направления движения жидкости в гидравлических элементах устройства.

Расходомер-мерник (фиг. 1) содержит входной трубопровод 1, связанный с ним электроуправляемый клапан 2, первый и второй резервуары-мерники 3 и 4 соответственно с входными штуцерами 5 и 6, датчики 7 и 8 наличия жидкости, сифоны 9 и 10, каждый из которых образован погружной 11 (12) и сливной 13 (14) трубками. Сифоны 9 и 10 предназначены для опорожнения резервуаров-мерников 3 и 4 от жидкости при достижении их полного заполнения. Сливные трубки 13 и 14 сифонов 9 и 10 связаны с выходным трубопроводом 15 через смотровой фазоразделительный фонарь 16, служащий для разрыва струи жидкости при ее переливе, что способствует лучшему движению потока, а также предназначенный для контроля за работой гидравлического узла.

Гидравлический узел расходомера-дозатора (обведен пунктиром) содержит также разделительный петлеообразный трубопровод 17, предназначенный для предотвращения перетекания жидкости в первый резервуар-мерник 3 при открытом электроуправляемом клапане 2. Вершина петли трубопровода 17 расположена с превышением h верхнего уровня первого резервуара-мерника 3. Концы разделительного петлеобразного трубопровода 17 соединены соответственно с входным трубопроводом 1 и входным штуцером 5 первого резервуара-мерника 3.

Расходомер-дозатор содержит также блок 18 управления и регистрации числа доз, предназначенный для обеспечения согласованной во времени работы резервуаров-мерников 3 и 4 и подсчета фиксированных по объему доз жидкости, прошедших через расходомер-дозатор. Выход блока 18 соединен с управляющим входом электроуправляемого клапана 2, а его входы подключены к выходам датчиков 7 и 8 наличия жидкости.

Электроуправляемый клапан 2, предназначенный для подключения (отключения) к входному трубопроводу 1 или от него второго резервуара-мерника 4 по управляющему сигналу от блока 18, установлен на входном штуцере 6 второго резервуара-мерника 4. Погружные трубки 11 и 12 сифонов 9 и 10 размещены соответственно в резервуарах-мерниках 3 и 4. Торцы погружных трубок 11 и 12 расположены вблизи придонной поверхности резервуаров-мерников 3 и 4. Датчики 7 и 8 наличия жидкости могут быть и датчиками проводимости или емкостными датчиками (в зависимости от вида жидкостной среды). Эти датчики расположены на сливных трубках 13 и 14 сифонов 9 и 10, связанных с выходным трубопроводом 15 через фазоразделительный смотровой фонарь 16.

Резервуары-мерники 3 и 4 снабжены трубками-воздушниками 19, 20, расположенными в верхней части резервуаров-мерников, разделительный петлеобразный трубопровод 17 снабжен трубкой-воздушником 21, расположенным в вершине петли. При этом трубки-воздушники 19, 20 и 21 объединены в общий воздушник 22 (показан на фиг. 1 пунктиром). Трубки-воздушники предназначены для удаления воздушных "пробок" при подъеме уровня жидкости в резервуарах-мерниках 3 и 4 и при движении жидкости по петлеобразному разделительному трубопроводу 17.

Резервуары-мерники 3 и 4 выполнены в виде тела вращения, средняя часть которых выполнена с цилиндрической формой, а верхняя и нижняя части - с конической формой.

В вершинах конических нижних частей резервуаров-мерников 3 и 4 выполнены углубления 23 и 24, в которых размещены концы погружных трубок 11 и 12 сифонов 9 и 10, что способствует более полному опорожнению резервуаров-мерников 3 и 4 при работе сифонов и, тем самым, уменьшению общей погрешности преобразования количества прошедшей жидкости в число доз жидкости фиксированного объема.

На фиг. 1 показано, что над расходомером-дозатором расположен напорный бак 25, из которого подается жидкость.

Блок 18 управления и регистрации числа доз (фиг.2) содержит усилители-формирователи 26 и 27, управляющий триггер 28, усилитель мощности 29, счетчик 30 числа доз жидкости и индикатор 31, входы которого соединены с выходами счетчика 30 числа доз жидкости, установочные входы управляющего триггера 28 соединены с выходами усилителей формирователей 26 и 27, входы которых являются входами блока 18 управления и регистрации числа доз, выходом которого является выход 32 усилителя мощности 29, вход которого и вход счетчика 30 числа доз жидкости подключены к соответствующим выходам управляющего триггера 28. Позицией 33 обозначен дополнительный сигнальный выход блока 18, служащий совместно с выходом 32 для передачи во внешнее устройство сигналов, которые могут сигнализировать о срабатывании соответствующего датчика 7 или 8.

Усилители-формирователи 26 и 27 предназначены для формирования сигналов, поступающих от датчиков 7 и 8, в сигналы стандартного уровня (логический "0" или логическая "1"). Триггер 28 с раздельными установочными входами предназначен для фиксации одного из двух положений датчиков 7 и 8 (имеется или отсутствует жидкость в сливных трубках 13 и 14 сифонов 9 и 10). Счетчик 30 предназначен для подсчета числа переключений триггера из состояния "0" в состояние "1". Одно такое переключение соответствует одному циклу работы расходомера, в котором произошло полное заполнение и опорожнение двух резервуаров- мерников 3 и 4. Индикатор 31 предназначен для индикации числа прошедших через расходомер-дозатор двойных доз, т.е. суммарному объему резервуаров-мерников 3 и 4.

Расходомер-дозатор работает следующим образом.

В исходном состоянии оба резервуара-мерника 3 и 4 являются опустошенными, триггер 28 и счетчик 30 установлены в исходное состояние сигналом сброса (цепи сброса на фиг. 2 не показаны), электроуправляемый клапан 2 находится в закрытом состоянии. На фиг. 3-8 зачерненное изображение вентиля соответствует его закрытому состоянию, а незачерненное изображение вентиля соответствует его открытому состоянию.

При открытии входного вентиля (на чертежах не показан) из напорного бака 25 в первый резервуар-мерник 3 по входному трубопроводу 1 и разделительному петлеобразному трубопроводу 17 через штуцер 5 начинает поступать жидкость (фиг. 3).

Резервуар-мерник 3 постепенно наполняется жидкостью (фиг. 4).

При достижении полного заполнения резервуара-мерника 3 часть жидкости поступает в трубку-воздушник 19 и в верхнюю часть сифона 9, в результате чего за счет сифонного эффекта жидкость начинает поступать в сливную трубку 13 сифона 9. При этом срабатывает датчик 7 наличия жидкости, сигнал с которого поступает на вход усилителя-формирователя 26, сигнал с выхода которого устанавливает управляющий триггер 28 в состояние, противоположное исходному. Сигнал с выхода одного из плеч управляющего триггера 28 через усилитель мощности 29 поступает на управляющий вход электроуправляемого вентиля 2 и открывает его. Второй резервуар-мерник 4 начинает заполняться жидкостью (фиг. 5), в то время как жидкость через разделительный петлеобразный трубопровод 17 прекращает течь за счет образования разрыва струи в вершине петли трубопровода 17. Остаток жидкости из левого плеча трубопровода 17 переходит в первый резервуар-мерник 3 (систематическая добавка к объему жидкости в резервуаре-мернике 3, которая может быть учтена и существенно не влияет на точность преобразования).

Скорость опорожнения мерников должна быть больше скорости их наполнения жидкостью, что обеспечивается заданием определенного соотношения сечения трубопроводов 1, 17, 11, 12, 13 и 14, а также штуцеров 5 и 6.

По мере опорожнения первого резервуара-мерника 3 жидкость из него поступает через сифон 9 в смотровой фазоразделительный фонарь 16 и далее в выходной трубопровод 15 (фиг.6). Электроуправляемый вентиль 2 при этом продолжает оставаться открытым и второй резервуар-мерник 4 продолжает наполняться.

К моменту полного заполнения второго резервуара-мерника 4 первый резервуар-мерник 3 оказывается уже опустошенным, при этом часть жидкости поступает в трубку-воздушник 20 и в верхнюю часть сифона 10, в результате чего за счет сифонного эффекта жидкость начинает поступать в сливную трубку 14 сифона 10. При этом срабатывает датчик 8 наличия жидкости, сигнал с которого поступает на вход усилителя- формирователя 27, сигнал с выхода которого устанавливает управляющий триггер 28 в исходное состояние. На выходе усилителя мощности 29 формируется сигнал низкого уровня, который поступает на управляющий вход электроуправляемого вентиля 2 и закрывает его (фиг.7). При этом поступление жидкости во второй резервуар-мерник 4 прекращается и вновь начинается заполнение жидкостью первого резервуара-мерника 3 через разделительный петлеобразный трубопровод 17 и штуцер 5 (фиг.8).

Переход триггера в первоначальное состояние фиксируется счетчиком 30 (в него добавляется "1" к предыдущему содержимому), а индикатор 31 будет визуально отражать фактическое число переключений вентиля 2, что соответствует числу циклов работы расходомера-дозатора или количеству выданных устройством двойных доз жидкости.

В дальнейшем работа устройства происходит аналогично описанному выше процессу.

Таким образом, предлагаемый расходомер-дозатор по сравнению с прототипом обладает расширенными функциональными возможностями, т.к. в процессе перетекания жидкости из входного трубопровода 1 через предлагаемое устройство в выходной трубопровод 15 осуществляется дозирование и подсчет числа доз жидкости с одновременной индикацией их количества. Моменты начала и окончания выдачи доз фиксированного объема определяются сигналами с выходов 32 и 33 блока 18 управления и регистрации числа доз.

Фактический объем (расход) жидкости определяется произведением двух констант: числа, отображаемого на индикаторе 31, и суммарного объема двух резервуаров-мерников 3 и 4, что является известной и постоянной конструктивной характеристикой.

Устройство не содержит сложных конструктивных узлов и элементов и может быть изготовлено на предприятии со средним уровнем технологии.

Опытный образец расходомера-дозатора прошел промышленные испытания и показал надежную работу и достаточную точность при дозировании и определении расхода жидкости.

Источники информации:
1. Патент РФ N 2031370, М.Кл. G 01 F 11/20, от 1990.

2. Авторское свидетельство СССР N 1779941, М.Кл. G 01 F 3/20 от 1990.

3. Патент РФ N 2005290, М.Кл. G 01 F 11/00, от 1991 - прототип.

Claims (5)

1. Расходомер-дозатор, содержащий первый резервуар-мерник с входным штуцером, датчик наличия жидкости, входной и выходной трубопроводы, электроуправляемый клапан, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления и регистрации числа доз, один из входов которого подключен к выходу датчика наличия жидкости, отличающийся тем, что он содержит второй резервуар-мерник с соответствующим входным штуцером, сифоны, каждый из которых образован погружной трубкой, размещенной в резервуаре-мернике, и сливной трубкой, дополнительный датчик наличия жидкости, выход которого подключен к дополнительному входу блока управления и регистрации числа доз, и разделительный петлеобразный трубопровод, при этом резервуары-мерники снабжены трубками-воздушниками для удаления воздушных пробок при подъеме уровня жидкости в резервуарах, расположенными в верхней части резервуаров-мерников, концы разделительного петлеобразного трубопровода, снабженного трубкой-воздушником, соединены соответственно с входным трубопроводом и входным штуцером первого резервуара-мерника, электроуправляемый клапан установлен на входном штуцере второго резервуара-мерника и соединен с входным трубопроводом, торцы погружных трубок сифонов расположены вблизи природной поверхности резервуаров-мерников, а датчики наличия жидкости расположены на сливных трубках сифонов, связанных с выходным трубопроводом.

2. Расходомер-дозатор по п.1, отличающийся тем, что трубки - воздушники резервуаров-мерников и разделительного петлеобразного трубопровода объединены в общий воздушник.

3. Расходомер-дозатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что резервуары-мерники выполнены в виде тел вращения, средняя часть которых имеет цилиндрическую форму, а верхняя и нижняя части - коническую форму, причем в вершинах конических нижних частей резервуаров-мерников выполнены углубления, в которых размещены концы погружных трубок сифонов.

4. Расходомер-дозатор по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что сливные трубки сифонов связаны с выходным трубопроводом через смотровой фазоразделительный фонарь.

5. Расходомер-дозатор по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что блок управления и регистрации числа доз содержит усилители-формирователи, управляющий триггер, усилитель мощности, счетчик числа доз жидкости и индикатор, входы которого соединены с выходами счетчика числа доз, установочные входы управляющего триггера соединены с выходами усилителей-формирователей, входы которых являются входами блока управления и регистрации числа доз, выходом которого является выход усилителя мощности, вход которого и вход счетчика числа доз жидкости подключены к соответствующим выходам управляющего триггера.

Images