Дозатор жидкости автоматический
Формула / Реферат
Дозатор жидкости автоматический, содержащий запорный электровентиль, блок управления электровентилем, счетный прибор текущего расхода жидкости, задатчик необходимого суммарного расхода жидкости, формирователь считывающего сигнала и устройство измерения расхода жидкости, установленное на трубопроводе последовательно с запорным электровентилем, и состоящее из корпуса датчика с измерительной полостью, крышкой, входным и выходным тангенциально направленными отверстиями, лопастной крыльчаткой, вращающейся в измерительной полости, и элемент связи лопастной крыльчатки с формирователем считывающего сигнала, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла, расположенной на закрытом защитным кожухом наружном функционально-преобразовательном участке на отдельной печатной плате, закрепленной на прижимной гайке крышки, и магнита, расположенного на лопастной крыльчатке с возможностью взаимодействия его магнитного поля с магниточувствительной полупроводниковой пластинкой Холла через воздушный зазор и крышку из диамагнитного материала, причем магнит выполнен кольцевым многополюсным и установлен со стороны крышки на торцевой части ступицы лопастной крыльчатки концентрично жестко закрепленной на ней оси с возможностью обеспечения облегченного ращения и самобалансировочного уравновешивания, а магниточувствительная полупроводниковая пластинка Холла помещена в выполненную в дополнительно введенном кольцевом магнитопроводе радиальную щель с возможностью увеличения концентрации относительно ее магнитного поля и этот магнитопровод расположен соосно с кольцевым многополюсным магнитом и закреплен на тыльной стороне упомянутой печатной платы; формирователь считывающего сигнала расположен на лицевой стороне печатной платы и содержит дифференциальный усилитель-преобразователь с входом, соединенным с выходом магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла, и усилитель мощности с входом, соединенным с выходом дифференциального усилителя-преобразователя, и выходом, соединенным с соответствующим входом счетного прибора с возможностью создания для него независимо от расстояния размещения необходимого и достаточного считывающего сигнала, соответствующего измеряемому единичному объемному расходу жидкости и пропорционального углу поворота лопастной крыльчатки, определяемому выражением: a = 360ш/n, где a - заданный угол поворота лопастной крыльчатки и n - количество пар полюсов на кольцевом магните; счетный прибор включает в себя счетчик текущего объемного расхода жидкости с цифровым индикатором и кратностью показаний, равной измеряемому единичному объемному расходу жидкости, элемент сравнения показаний счетчика и значений задатчика, элемент регулируемой задержки времени t1 на финишную доводку остатка, меньше кратности показаний счетчика, логический элемент И, логический элемент ИЛИ, два логических элемента НЕ и в этом счетном приборе первый вход соединен с выходом задатчика и первым входом элемента сравнения, второй вход - с выходом усилителя мощности формирователя и первым (считывающим) входом счетчика, третий вход - с первым входом блока управления, выходом элемента экстренной остановки системы дозирования и через первый элемент НЕ с первым входом элемента И, четвертый вход - со вторым входом блока управления, выходом элемента запуска системы дозирования и через второй элемент НЕ со вторым входом элемента И вторым (сбрасывающим) входом счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, а в элементе ИЛИ выход соединен с третьим входом элемента И, первый вход - через элемент регулируемой задержки времени t1 с выходом элемента сравнения и второй вход - с выходом элемента И, выходом счетного прибора и третьим входом блока управления; а блок управления включает в себя логический элемент И, логический элемент ИЛИ, логический элемент ИЛИ-НЕ и в этом блоке управления первый вход соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход - с первым входом элемента ИЛИ, третий вход - со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, а выход - с запорным электровентилем, вторым входом элемента ИЛИ и выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а второй вход - с выходом элемента ИЛИ.
Текст
008732 Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано, например, для измерения и подачи наперед заданного количества жидкости. Известен дозатор жидкости, содержащий мерный сосуд, расходомер и первый вентиль на входном трубопроводе, второй вентиль на выходном трубопроводе, электропривод и конечный выключатель второго вентиля, первый и второй счетчики-интеграторы, задатчик дозы жидкости, блок умножения, блок сравнения, блок сброса, первый и второй релейные блоки с контактными парами [1]. Этот дозатор имеет следующие недостатки. Во-первых, наличие мерного сосуда значительно увеличивает габаритные размеры и массу дозатора, усложняет конструкцию и повышает стоимость изготовления. Во-вторых, наличие мерного сосуда требует дополнительных потерь времени на его промежуточное заполнение, что значительно снижает производительностью дозатора. В-третьих, наличие в системе управления релейно-контактных блоков с незначительным ресурсом работы значительно уменьшает долговечность, снижает надежность и работоспособность дозатора. В-четвертых, наличие большого количества разнообразных блоков значительно усложняет систему управления, увеличивает материальные затраты и повышает стоимость изготовления дозатора. Известен применяемый в дозаторах индукционный расходомер (устройство для измерения расхода жидкости) с элементом связи системы измерения и системы считывания в виде тахометрического преобразователя, содержащего магнит, расположенный на вращающейся лопастной крыльчатке в измерительной полости корпуса с крышкой, входным и выходным отверстиями, и многовитковые из тонкой проволоки катушки с ферромагнитными сердечниками, расположенные стационарно на внешней стороне корпуса [2]. Известен дозатор жидкости автоматический, содержащий запорный электровентиль, блок управления электровентилем, счетный прибор текущего расхода жидкости, задатчик необходимого суммарного расхода жидкости, формирователь считывающего сигнала и устройство измерения расхода жидкости,установленное на трубопроводе последовательно с запорным электровентилем, и состоящее из корпуса датчика с измерительной полостью, крышкой, входным и выходным тангенциально направленными отверстиями, лопастной крыльчаткой, вращающейся в измерительной полости, и элемент связи лопастной крыльчатки с формирователем считывающего сигнала [3]. В этом дозаторе устройство измерения расхода жидкости также представляет собой индукционный расходомер с элементом связи системы, и измерения, и системы считывания в виде тахометрического преобразователя. Этот дозатор, с указанным расходомером и системой управления, компактный (отсутствует мерный сосуд), более производительный и является самым близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Однако оно также имеет определенные недостатки. Во-первых, наличие тахометрического индукционного преобразователя создает тормозящий момент, определяемый мощностью, расходуемой на выделение тепла в электрических контурах (катушках),и мощность, расходуемой на вихревые токи и перемагничивание ферромагнитных материалов (стержней в катушках), что препятствует вращению лопастной крыльчатки, замедляет ее разгон, увеличивает зону нечувствительности, снижает точность измерения и дозирования. Во-вторых, применение в тахометрических индукционных преобразователях многовитковых из дорогой медной проволоки катушек и сердечников из ферромагнитных материалов увеличивает габаритные размеры и массу дозатора, значительно повышает стоимость его изготовления. В-третьих, наличие элемента связи лопастной крыльчатки в виде тахометрического индукционного преобразователя не позволяет осуществлять финишную доводку дозы с остатком меньше кратности измеряемого единичного объемного расхода жидкости, что снижает точность дозирования жидкости и ограничивает области применения дозатора. В-четвертых, в результате предложенного конструктивного выполнения лопастной крыльчатки с возможностью фиксированного расположения в измерительной полости расходомера без вертикального смещения в оси ее вращения с обеих сторон по торцам созданы плотные контакты с ограничителями, что увеличивает сопротивление и нагрузку, замедляет разгон, увеличивает зону нечувствительности, снижает точность измерения и дозирования жидкости. Задачей изобретения является снижение тормозящего момента лопастной крыльчатки и ускорение ее разгона, сокращение зоны нечувствительности, повышение точности измерения и дозирования, уменьшение габаритных размеров и массы дозатора, упрощение и удешевление его изготовления, улучшение условий обслуживания, надежности и работоспособности, увеличение срока службы, расширение функциональных возможностей и областей применения. Эта задача решается тем, что в дозаторе жидкости автоматическом, содержащем запорный электровентиль, блок управления электровентилем, счетный прибор текущего расхода жидкости, задатчик необходимого суммарного расхода жидкости, формирователь считывающего сигнала и устройство измерения расхода жидкости, установленное на трубопроводе последовательно с запорным электровентилем, и состоящее из корпуса датчика с измерительной полостью, крышкой, входным и выходным тангенциально-1 008732 направленными отверстиями, лопастной крыльчаткой, вращающейся в измерительной полости, и элемент связи лопастной крыльчатки с формирователем считывающего сигнала, в соответствии с изобретением, элемент связи выполнен в виде магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла,расположенной на закрытом защитным кожухом наружном функционально-преобразовательном участке на отдельной печатной плате, закрепленной на прижимной гайке крышки, и магнита, расположенного на лопастной крыльчатке с возможностью взаимодействия его магнитного поля с магниточувствительной полупроводниковой пластинкой Холла через воздушный зазор и крышку из диомагнитного материала,причем магнит выполнен кольцевым многополюсным и установлен со стороны крышки на торцевой части ступицы лопастной крыльчатки концентрично жестко закрепленной на ней оси с возможностью обеспечения облегченного вращения и самобалансировочного уравновешивания, а магниточувствительная полупроводниковая пластинка Холла помещена в выполненную в дополнительно введенном кольцевом магнитопроводе радиальную щель с возможностью увеличения концентрации относительно ее магнитного поля и этот магнитопровод расположен соосно с кольцевым многополюсным магнитом и закреплен на тыльной стороне упомянутой печатной платы; формирователь считывающего сигнала расположен на лицевой стороне печатной платы и содержит дифференциальный усилитель - преобразователь с входом,соединенным с выходом магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла, и усилитель мощности с входом, соединенным с выходом дифференциального усилителя - преобразователя, и выходом, соединенным с соответствующим входом счетного прибора с возможностью создания для него независимо от расстояния размещения необходимого и достаточного считывающего сигнала, соответствующего измеряемому единичному объемному расходу жидкости и пропорционального углу поворота лопастной крыльчатки, определяемому выражением:= 360/n, где- заданный угол поворота лопастной крыльчатки и n - количество пар полюсов на кольцевом магните; счетный прибор включает в себя счетчик текущего объемного расхода жидкости с цифровым индикатором и кратностью показаний, равной измеряемому единичному объемному расходу жидкости, элемент регулируемой задержки времени t1 на финишную доводку остатка, меньше кратности показаний счетчика, логический элемент И, логический элемент ИЛИ, два логических элемента НЕ и в этом счетном приборе первый вход соединен с выходом задатчика и первым входом элемента сравнения, второй вход - с выходом усилителя мощности формирователя и первым (считывающим) входом счетчика, третий вход - с первым входом блока управления, входом элемента экстренной остановки системы дозирования и через первый элемент НЕ с первым входом элемента И, четвертый вход - со вторым входом блока управления, выходом элемента запуска системы дозирования и через второй элемент НЕ со вторым входом элемента И и вторым (сбрасывающим) входом счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, а в элементе ИЛИ выход соединен с третьим входом элемента И, первый вход - через элемент регулируемой задержки времени t1 с выходом элемента сравнения и второй вход - с выходом элемента И, выходом счетного прибора и третьим входом блока управления; а блок управления включает в себя логический элемент И, логический элемент ИЛИ, логический элемент ИЛИ-НЕ и в этом блоке управления первый вход соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход - с первым входом элемента ИЛИ, третий вход - со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, а выход - с запорным электровентилем, вторым входом элемента ИЛИ и выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а второй вход - с выходом элемента ИЛИ. Ось лопастной крыльчатки выполнена игольчатой с возможностью обеспечения облегченного вращения путем размещения ее, с одной стороны, во втулке скольжения и взаимодействия с подпятником,запрессованными в крышке, а с другой стороны, взаимодействия с подпятником, запрессованным в дне корпуса датчика, свободный консольно выступающий конец которого помещен во втулку скольжения,запрессованную в противоположной торцевой части ступицы лопастной крыльчатки, причем игольчатая ось вращения выполнена длиною немногим меньше расстояния между открытыми концами подпятников, а открытые контактные концы игольчатой оси вращения и соответствующих подпятников выполнены в виде опорных торцевых пар конус-плоскость с возможностью обеспечения точечного соприкосновения с предельно минимальными контактными площадями для снижения сопротивления и уменьшения нагрузки при вращении лопастной крыльчатки, при этом игольчатая ось вращения лопастной крыльчатки, втулки скольжения и подпятники выполнены из износостойких материалов. На основании приведенных данных и сопоставления заявляемого объекта с аналогом и прототипом видно, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретательский уровень и является новым, а его промышленная применимость подтверждается приведенным ниже подробным описанием конструктивно-схемных решений дозатора и принципа его работы. На фиг. 1 изображена функционально-логическая схема дозатора, на фиг. 2 - конструктивное выполнение устройства измерения расхода жидкости, на фиг. 3 - то же, вид сверху. Дозатор жидкости автоматический содержит запорный электровентиль 1, блок 2 управления электровентилем, счетный прибор 3, расхода жидкости, задатчик 4 необходимого суммарного расхода жидкости, формирователь 5 считывающего сигнала и устройство 6 измерения расхода жидкости, установленное на трубопроводе 7 последовательно с запорным электровентилем 1, и состоящее из корпуса 8 датчика с измерительной полостью 9, крышкой 10, входным 11 и выходным 12 тангенциально направ-2 008732 ленными отверстиями, лопастной крыльчаткой 13, вращающейся в измерительной полости 9, и элемент 14 связи лопастной крыльчатки 13 с формирователем 5 считывающего сигнала. Элемент 14 связи выполнен в виде магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла 15, расположенной на закрытом защитным кожухом 16 наружном функционально-преобразовательном участке 17 на отдельной печатной плате 18, закрепленной на прижимной гайке 19 крышки 10, и магнита 20, расположенного на лопастной крыльчатке 13 с возможностью взаимодействий его магнитного поля с магниточувствительной полупроводниковой пластинкой Холла 15 через воздушный зазор и крышку 10 из диомагнитного материала. Применение в элементе 14 связи, вместо громоздких многовитковых из медной проволоки катушек,только одной магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла 15 с минимальными размерами (5x5x1 мм) позволило уменьшить габаритные размеры и массу дозатора, уменьшить стоимость его изготовления. Магнит 20 выполнен кольцевым многополюсным и установлен со стороны крышки 10 на торцевой части ступицы 21 лопастной крыльчатки 13 концентрично жестко закрепленной на ней оси 22 с возможностью обеспечения облегченного вращения и самобалансировочного уравновешивания, а магниточувствительная полупроводниковая пластинка Холла 155 помещена в выполненную в дополнительно введенном кольцевом магнитопроводе 23 радиальную щель 24 с возможностью увеличения концентрации относительно ее магнитного поля и этот магнитопровод расположен соосно с кольцевым многополюсным магнитом 20 и закреплен на тыльной стороне печатной платы 18. Формирователь 5 считывающего сигнала расположен на лицевой стороне печатной платы 18 и содержит дифференциальный усилитель - преобразователь 25 с входом, соединенным с выходом магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла 15, и усилитель 26 мощности с входом, соединенным с выходом дифференциального усилителя - преобразователя 25, и выходом, соединенным с соответствующим входом счетного прибора 3 с возможностью создания для него независимо от расстояния размещения необходимого и достаточного считывающего сигнала, соответствующего измеряемому единичному объемному расходу жидкости и пропорционального углу поворота лопастной крыльчатки 13, определяемому выражением:= 360/n, где- заданный угол поворота лопастной крыльчатки 13 и n количество пар полюсов на кольцевом магните 20. Счетный прибор 3 включает в себя счетчик 27 текущего объемного расхода жидкости с цифровым индикатором 28 и кратностью показаний, равной измеряемому единичному объемному расходу жидкости, элемент 29 сравнения показаний счетчика 27 и значений задатчика 4, элемент 30 регулируемой задержки времени t1 на финишную доводку остатка, меньше кратности показаний счетчика 27, логический элемент 31 И, логический элемент 32 ИЛИ, логические элементы 33, 34 НЕ, причем в счетном приборе 3 первый вход соединен с выходом задатчика 4 и первым входом элемента 29 сравнения, второй вход - с выходом усилителя 26 мощности в формирователе 5 и первым (считывающим) входом счетчика 27, третий вход - с первым входом блока 2 управления, выходом элемента 35 экстренного останова системы автоматического дозирования и через элемент 33 НЕ с первым входом элемента 31 И, четвертый вход со вторым входом блока 2 управления, выходом элемента 36 запуска автоматического системы дозирования и через элемент 34 НЕ со вторым входом элемента 31 И и вторым (сбрасывающим) входом счетчика 27, выход которого соединен со вторым входом элемента 29 сравнения, а в элементе 32 ИЛИ выход соединен с третьим входом элемента 31 И, первый вход - через элемент 30 регулируемой задержки времени t1 с выходом элемента 29 сравнения и второй вход - с выходом элемента 31 И, выходом счетного прибора 3 и третьим входом блока 2 управления. Блок 2 управления включает в себя логический элемент 37 И, логический элемент 38 ИЛИ и логический элемент 39 ИЛИ-НЕ, причем в блоке 2 управления первый вход соединен с первым входом элемента 39 ИЛИ-НЕ, второй вход - с первым входом элемента 38 ИЛИ, третий вход -со вторым входом элемента 39 ИЛИ-НЕ, а выход - с запорным электровентилем 1, вторым входом элемента 38 ИЛИ и выходом элемента 37 И, первый вход которого соединен с выходом элемента 39 ИЛИ-НЕ, а второй вход - с выходом элемента 38 ИЛИ. Для обеспечения облегченного вращения оси 22 лопастной крыльчатки 13, она выполнена игольчатой и размещена, с одной стороны, во втулке 40 скольжения и взаимодействия с подпятником 41, запрессованными в крышке 10, а с другой стороны, взаимодействия с подпятником 42, запрессованным в дне 43 корпуса 8 датчика, свободный консольно выступающий конец которого помещен во втулку 44 скольжения, запрессованную в противоположной торцевой части ступицы 21 лопастной крыльчатки 13, причем игольчатая ось 22 вращения выполнена длиною немногим меньше расстояния между открытыми концами подпятников 41, 42, а открытые контактные концы игольчатой оси 22 вращения и соответствующих подпятников 41, 42 выполнены в виде опорных торцевых пар конус-плоскость с возможностью обеспечения точечного соприкосновения с предельно минимальными контактными площадями для снижения сопротивления и уменьшения нагрузки при вращении лопастной крыльчатки 13. Игольчатая ось 22, втулки скольжения 40, 44 и подпятники 41, 42 выполнены из износостойких материалов, что способствует повышению надежности работы и долговечности дозатора. Защитный кожух 16 снабжен сальниковым выходом 45 для подводящего кабеля 46, соединяющего-3 008732 формирователь 5 считывающего сигнала с дистанционно расположенным счетным прибором 3, и полукольцевыми охватывающими защитный кожух 16 и корпус 8 датчика быстросъемными крепежными хомутами 47, 48, соединенными по концам стяжными болтами 49, 50, что значительно улучшает условия обслуживания, снижает потери времени при монтажно-наладочных работах. Между корпусом 8 датчика и крышкой 10, а также между корпусом 8 датчика и защитным кожухом 16 установлены уплотнительные кольца 51, 52 с возможностью обеспечения влагонепроницаемости на наружном функционально-преобразовательном участке 17, что способствует повышению надежности,работоспособности и срока службы дозатора. Предлагаемый дозатор работает следующим образом. Если значение количества жидкости необходимой дозы представляет собой величину, кратную измеряемому единичному объемному расходу жидкости, т.е. без остатка, то сначала на задатчике 4 устанавливается данное значение, а затем на элементе 30 регулируемой задержки времени t1 устанавливается пауза, равная нулю. При кратковременном воздействии на элемент 36 запуска системы автоматического дозирования появляется сигнал на его выходе, четвертом входе счетного прибора 3 и входе элемента 34 НЕ, втором входе блока 2 управления и первом элементе 38 ИЛИ. Наличие сигнала на входе элемента 34 НЕ вызывает исчезновение сигнала на его выходе и втором(сбрасывающем) входе счетчика 27, в результате чего он возвращается в исходное положение, а на индикаторе 28 происходит исчезновение предыдущих показаний и появляются нулевые цифровые показания. Наличие сигнала на первом входе элемента 38 ИЛИ, вызывает появление сигнала на его выходе,втором входе и выходе элемента 37 И, втором входе элемента 38 ИЛИ (запоминается), выходе блока 2 управления и входе запорного электровентиля 1, в результате чего он открывается и поток жидкости от подводящего трубопровода 7, пройдя фильтр (не показан), попадает в нижнюю часть измерительной полости 9 корпуса 8 датчика через входное тангенциально направленное отверстие 11 приводит во вращение лопастную крыльчатку 13 и игольчатую ось 22 относительно втулки 40 скольжения на крышке 10 и втулки 44 скольжения на лопастной крыльчатке 13 относительно подпятника 42 на дне 43 корпуса 8 датчика, которые гарантируют соосность и центровку, а также исключают радиальные биения, что способствует повышению надежности работы и увеличению срока службы дозатора. Сбалансированное и самоуравновешенное расположение на лопастной крыльчатке 13 кольцевого многополюсного магнита 20 концентрично игольчатой оси 22 вращения предотвращает образование радиальных биений, способствует повышению надежности, работоспособности и увеличению срока службы дозатора. После зоны вращения лопастной крыльчатки 13, жидкость по винтовой траектории попадает в верхнюю часть измерительной полости 9 и через выходное, также тангенциально направленное, отверстие 12 поступает в отводящий трубопровод (не показан). При наличии расстояния между подпятником 41, 42 больше длины игольчатой оси 22 вращения и при образовании в измерительной полости 9 корпуса 8 датчика винтовой траектории, жидкость приподнимает лопастную крыльчатку 13, в результате чего игольчатая ось 22 вращения располагается в промежутке между подпятником 41, 42, разрывая торцевое соприкосновение, уменьшая сопротивление и нагрузку, в результате чего ускоряется разгон лопастной крыльчатки 13, сокращается зона нечувствительности, повышается точность измерения и дозирования жидкости. В дальнейшем игольчатая ось 22 вращения лопастной крыльчатки соприкасается по торцам не постоянно, а периодически кратковременно только с одним из двух подпятников 41, 42, причем соприкосновение происходит на предельно минимальной контактной площади, т.е. в точке, за счет наличия на обоих концах опорных пар конус-плоскость, благодаря чему создается минимальные сопротивление и нагрузка, что также способствует повышению надежности, работоспособности, точности измерения и дозирования жидкости. При вращении кольцевого многополюсного магнита 20 совместно с лопастной крыльчаткой 13 магнитное поле каждого полюса поочередно через воздушный зазор и крышку 10 из диамагнитного материала взаимодействует с магниточувствительной полупроводниковой пластинкой Холла 23 и каждый раз на ее выходе при повороте лопастной крыльчатки 13 на уголпоявляется сигнал, соответствующий измеряемому единичному объемному расходу жидкости, который равен кратности показаний счетчика 27. Из выражения= 360/n, где- заданный угол поворота и n - количество пар полюсов в кольцевом магните, следует, что чем больше количества пар полюсов в кольцевом магните 20, тем меньше угол ,меньше кратности показаний счетчика 27, выше точность измерения и дозирования жидкости. Предложенное применение в элементе 14 связи магниточувствительной малогабаритной полупроводниковой пластинки Холла 15, вместо громоздких многовитковых катушек с ферромагнитными стержнями, не только уменьшает габаритные размеры и массу дозатора, снижает стоимость его изготовления, но и значительно уменьшает тормозной момент (до минимума сведена мощность на выделение тепла в электрических контурах и мощность на вихревые токи и перемагничивание ферромагнитных стержней), что также способствует ускорению разгона лопастной крыльчатки, сокращению зоны нечув-4 008732 ствительности, повышению точности измерения и дозирования жидкости. Сигнал с выхода магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла 15 поступает на вход дифференциального усилителя - преобразователя 25, который формирует его в удобный для дальнейшего преобразования сигнал и передает на вход усилителя 26 мощности, который в свою очередь формирует достаточный по мощности сигнал для счетного прибора 3, если он находится дистанционно даже на большом расстоянии, что способствует повышению надежности и работоспособности дозатора. При поступлении каждого считывающего сигнала с выхода усилителя 26 мощности формирователя 5 на второй вход счетного прибора 3 и первый (считывающий) вход счетчика 27 на индикаторе 28 происходит суммирование показаний измеряемых единичных объемных расходов жидкости. При достижении на счетчике 27 суммарных показаний, равных значениям на задатчике 4, на выходе элемента 29 сравнения появляется сигнал, который поступает на вход и выход элемента 30 регулируемой задержки времени t1 (так как t1=0), первом входе и выходе элемента 32 ИЛИ и третьем входе элемента 31 И. Наличие сигналов одновременно на всех входах элемента 31 И вызывает появление сигнала на его выходе, втором входе элемента 32 ИЛИ (запоминается), выходе счетного прибора 3, третьем входе блока 2 управления и втором входе элемента 39 ИЛИ-НЕ. Наличие сигнала на втором входе элемента 39 ИЛИ-НЕ вызывает исчезновение сигнала на его выходе, первом входе и выходе элемента 37 И, втором входе и выходе элемента 38 ИЛИ (сброс памяти),выходе блока 2 управления, входе запорного электровентиля 1, в результате чего прекращается поток жидкости, приостанавливается вращение лопастной крыльчатки 13 в измерительной полости 9 корпуса 8 датчика устройства 6, а также прекращается увеличение показаний на индикаторе 28 счетчика 27. Это означает, что заданное количество жидкости автоматически отмерено и подано, при этом на индикаторе 28 счетчика 27 показания этого количества сохраняются до запуска следующего рабочего цикла, что при необходимости проведения контроля точности выполненной дозы, способствует ускорению и облегчению этой процедуры, уменьшению потерь времени, улучшению условий обслуживания,повышению надежности и работоспособности дозатора. Если же значение количества жидкости необходимой дозы состоит из первой части, кратной измеряемому единичному объемному расходу жидкости, и второй части, в виде остатка, меньше измеряемого единичного объемного расхода жидкости, то сначала на задатчике 4 устанавливается первая часть значения количества расхода жидкости, а затем на элементе 30 регулируемой задержки времени t1 устанавливается пауза, достаточная на финишную доводку второй части значения, т.е. остатка. Дальше все повторяется аналогично вышеизложенному: воздействие на элемент 36 запуска системы дозирования, автоматический сброс показаний на индикаторе 28 и возврат счетчика 27 в исходное положение, открытие запорного электровентиля, отсчет расхода жидкости на счетчике 27 и визуальное изображение его суммарных показаний на индикаторе 28, поступление сигнала с выхода элемента 29 сравнения на вход элемента 30 задержки времени при совпадении показаний на счетчике 27 и значений на задатчике 4. Однако в этом случае поток жидкости продолжается и прекращается только после истечения заданной паузы t1, достаточной для финишной доводки остатка и появления сигнала на выходе элемента 30 регулируемой задержки времени. Таким образом, за счет предложенного применения в счетном приборе элемента 30 регулируемой в широком диапазоне задержки времени t1 удалось, независимо от кратности измерения объемного расхода жидкости, всегда достигать высокой точности необходимого заданного суммарного количества жидкости, в том числе и с остатком, меньше кратности измерения, что значительно расширяет функциональные возможности дозатора и области его применения. Если же по какой-либо причине требуется приостановить процесс автоматического дозирования жидкости, то необходимо произвести кратковременное воздействие на элемент 35 экстренной остановки,после этого появляется сигнал на его выходе, первом входе блока 2 управления и первом входе элемента 39 ИЛИ-НЕ, третьем входе счетного прибора 3 и входе элемента 33 НЕ. Наличие сигнала на первом входе элемента 39 ИЛИ-НЕ вызывает исчезновение сигнала на его выходе, первом входе и выходе элемента 37 И, втором входе и выходе элемента 38 ИЛИ (сброс памяти),выходе блока 2 управления и входе запорного электровентиля 1, в результате чего он закрывается, прекращается поток жидкости, приостанавливается вращение лопастной крыльчатки 13 и отсчет расхода жидкости. Наличие сигнала на входе элемента 33 НЕ вызывает исчезновение сигнала на его выходе, первом входе и выходе элемента 31 И, втором входе элемента 32 ИЛИ (сброс памяти), выходе счетного прибора 3, третьем входе блока 2 управления и втором входе элемента 39 ИЛИ-НЕ (готовность к повторному запуску системы дозирования), при этом показания на индикаторе 28 счетчика 27 сохраняются и визуально контролируются, благодаря чему эти показания можно учитывать и обеспечивать возобновление дозирования без переналадки, а также учитывать при завершении дозирования без потерь времени на дополнительное измерение значения количества жидкости при не завершении заданной дозы, что улучшает условия обслуживания, расширяет функциональные возможности дозатора и повышает его надежность и ра-5 008732 ботоспособность. Таким образом, предлагаемый дозатор жидкости автоматический выгодно отличается от известных аналогичных дозаторов и имеет следующие преимущества: во-первых, применение в элементе связи, вместо громоздких многовитковых из дорогой медной проволоки катушек, только одной магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла с минимальными размерами (5x5x1 мм) позволило уменьшить габаритные размеры и массу дозатора, конструктивно его упростить и значительно снизить стоимость изготовления; во-вторых, применение в элементе связи магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла, вместо многовитковых катушек с ферромагнитными стержнями, позволило уменьшить тормозящий момент лопастной крыльчатки в измерительной полости за счет значительного уменьшения мощности, расходуемой на выделение тепла в электрических контурах, и мощности, расходуемой на вихревые токи и перемагничивание ферромагнитных материалов, что способствует ускорению разгона лопастной крыльчатки, сокращению зоны нечувствительности, повышению точности измерения и дозирования жидкости; в-третьих, предложенное выполнение магнита кольцевым и расположение его на торцевой части ступицы лопастной крыльчатки концентрично ее оси вращения позволило ему самобалансироваться и уравновешиваться без применения дополнительных противовесов, что упрощает конструкцию, обеспечивает компактность и уменьшает массу, а также повышает надежность и работоспособность дозатора; в-четвертых, предложенное выполнение кольцевого магнита многополюсным дало возможность фиксировать минимально допустимый угол поворота лопастной крыльчатки и пропорционально ему измерять минимально допустимый единичный объемный расход жидкости, что позволило уменьшить кратность и повысить точность дозирования расхода жидкости; в-пятых, предложенное игольчатое выполнение оси вращения дало возможность обеспечить по концам с подпятниками контактные пары конус-плоскость с точечным соприкосновением, предельноминимальными сопротивлением и нагрузкой, что облегчает вращение и ускоряет разгон лопастной крыльчатки, уменьшает зону нечувствительности, повышает точность дозирования жидкости; в-шестых, предложенное игольчатое выполнение оси вращения и ее втулок скольжения из износостойких материалов исключает их преждевременный износ и радиальные биения, что повышает долговечность, надежность и работоспособность дозатора; в-седьмых, предложенное выполнение игольчатой оси вращения длиною немногим меньше расстояния между открытыми концами подпятников, также выполненных из износостойкого материала,дало возможность в начальный момент трогания лопастной крыльчатки обеспечить ее подъем в осевом направлении и находиться ее оси вращения в промежуточном положении между подпятниками, полностью исключая опорные торцевые соприкосновения, а в дальнейшем обеспечивать периодическое кратковременное соприкосновение только с одним из двух подпятников, что снижает сопротивление и нагрузки, облегчает вращение и ускоряет разгон лопастной крыльчатки, уменьшает зону нечувствительности, повышает точность дозирования жидкости; в-восьмых, предложенное дополнительное применение кольцевого магнитопровода с радиальным пазом и расположением в этом пазу магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла дало возможность значительно увеличить концентрацию относительно ее магнитного поля, что позволило значительно увеличить мощность считывающего сигнала и повышает надежность и работоспособность дозатора; в-девятых, компактное расположение формирователя считывающего сигнала непосредственно на корпусе устройства измерения расхода жидкости и предложенное его элементное выполнение, дало возможность формировать считывающий сигнал, достаточный для счетного прибора, расположенного дистанционно даже на большом расстоянии, что расширяет функциональные возможности дозатора и области его применения; в-десятых, предложенное применение в счетном приборе счетчика с индикатором показаний текущего количества объемного расхода жидкости дало возможности визуально контролировать процесс дозирования и при необходимости принимать экстренные меры, что значительно сокращает оперативные потери времени, улучшает условия обслуживания и повышает работоспособность дозатора; в-одиннадцатых, предложенное применение в счетном приборе элемента регулируемой в широком диапазоне задержки времени t1 дало возможность, независимо от кратности измерения единичного объемного расхода жидкости, всегда достигать высокой точности необходимого заданного суммарного количества жидкости, в том числе с остатком, меньше кратности измерения, что значительно расширяет функциональные возможности дозатора и области его применения; в-двенадцатых, предложенное элементное и функционально-логическое выполнение счетного прибора и блока управления, а также предложенные связи между ними дали возможность, до запуска следующего рабочего цикла, сохранять показания отмеренного количества жидкости на индикаторе счетчика, что при необходимости проведения контроля точности достигнутой дозы способствует облегчению и ускорению этой процедуры, уменьшению потерь времени, улучшению условий обслуживания, расширению функциональных возможностей, повышению надежности и работоспособности дозатора;-6 008732 в-тринадцатых, предложенное выполнение счетного прибора и блока управления также дало возможность, при экстренном, по какой-либо причине, останове процесса дозирования, измерять не вручную, а брать показания поданного, но не достигшего заданной дозы, количества жидкости, на индикаторе счетчика, а также дало возможность после анализа обстоятельств незамедлительно возобновлять процесс завершения дозирования, что значительно уменьшает потери времени, улучшает условия обслуживания, расширяет функциональные возможности, повышает надежность и работоспособность дозатора. Предлагаемый дозатор жидкости автоматический компактный, сравнительно дешевый, удобный в обслуживании, высокопроизводительный с достаточной точностью измерения и может найти широкое применение в пищевой, химической, нефтяной и других отраслях промышленности, а также в приборо- и машиностроении при создании новых и модернизации старых дозаторов и других подобных средств. Источники информации: 1. Авторское свидетельство СССР 1597568, МКИ G01F 11/00, 1988. 2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. М. Машиностроение, 1989, с. 276-278. 3. Авторское свидетельство СССР 468095, МКИ G01F 11/00,1975. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Дозатор жидкости автоматический, содержащий запорный электровентиль, блок управления электровентилем, счетный прибор текущего расхода жидкости, задатчик необходимого суммарного расхода жидкости, формирователь считывающего сигнала и устройство измерения расхода жидкости, установленное на трубопроводе последовательно с запорным электровентилем, и состоящее из корпуса датчика с измерительной полостью, крышкой, входным и выходным тангенциально направленными отверстиями,лопастной крыльчаткой, вращающейся в измерительной полости, и элемент связи лопастной крыльчатки с формирователем считывающего сигнала, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла, расположенной на закрытом защитным кожухом наружном функционально-преобразовательном участке на отдельной печатной плате, закрепленной на прижимной гайке крышки, и магнита, расположенного на лопастной крыльчатке с возможностью взаимодействия его магнитного поля с магниточувствительной полупроводниковой пластинкой Холла через воздушный зазор и крышку из диамагнитного материала, причем магнит выполнен кольцевым многополюсным и установлен со стороны крышки на торцевой части ступицы лопастной крыльчатки концентрично жестко закрепленной на ней оси с возможностью обеспечения облегченного ращения и самобалансировочного уравновешивания, а магниточувствительная полупроводниковая пластинка Холла помещена в выполненную в дополнительно введенном кольцевом магнитопроводе радиальную щель с возможностью увеличения концентрации относительно ее магнитного поля и этот магнитопровод расположен соосно с кольцевым многополюсным магнитом и закреплен на тыльной стороне упомянутой печатной платы; формирователь считывающего сигнала расположен на лицевой стороне печатной платы и содержит дифференциальный усилитель-преобразователь с входом, соединенным с выходом магниточувствительной полупроводниковой пластинки Холла, и усилитель мощности с входом, соединенным с выходом дифференциального усилителя-преобразователя, и выходом, соединенным с соответствующим входом счетного прибора с возможностью создания для него независимо от расстояния размещения необходимого и достаточного считывающего сигнала, соответствующего измеряемому единичному объемному расходу жидкости и пропорционального углу поворота лопастной крыльчатки, определяемому выражением:= 360/n, где- заданный угол поворота лопастной крыльчатки и n - количество пар полюсов на кольцевом магните; счетный прибор включает в себя счетчик текущего объемного расхода жидкости с цифровым индикатором и кратностью показаний, равной измеряемому единичному объемному расходу жидкости, элемент сравнения показаний счетчика и значений задатчика, элемент регулируемой задержки времени t1 на финишную доводку остатка, меньше кратности показаний счетчика, логический элемент И, логический элемент ИЛИ, два логических элемента НЕ и в этом счетном приборе первый вход соединен с выходом задатчика и первым входом элемента сравнения, второй вход - с выходом усилителя мощности формирователя и первым (считывающим) входом счетчика, третий вход - с первым входом блока управления, выходом элемента экстренной остановки системы дозирования и через первый элемент НЕ с первым входом элемента И, четвертый вход - со вторым входом блока управления, выходом элемента запуска системы дозирования и через второй элемент НЕ со вторым входом элемента И вторым (сбрасывающим) входом счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, а в элементе ИЛИ выход соединен с третьим входом элемента И, первый вход - через элемент регулируемой задержки времени t1 с выходом элемента сравнения и второй вход - с выходом элемента И,выходом счетного прибора и третьим входом блока управления; а блок управления включает в себя логический элемент И, логический элемент ИЛИ, логический элемент ИЛИ-НЕ и в этом блоке управления первый вход соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход - с первым входом элемента ИЛИ, третий вход - со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, а выход - с запорным электровентилем, вторым входом элемента ИЛИ и выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИНЕ, а второй вход - с выходом элемента ИЛИ.
МПК / Метки
МПК: G01F 11/00
Метки: дозатор, жидкости, автоматический
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-8732-dozator-zhidkosti-avtomaticheskijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Дозатор жидкости автоматический</a>