Устройство регулирования соотношения компонентов смеси, преимущественно газообразных

 

Изобретение относится к технологии приготовления смесей. Цель изобретения - повышение точности регулирования и качества смешения - достигается тем, что в устройство , содержащее резервуары с компонентами смеси, соединенные трубопроводами через демпфирующие емкости посредством клапанов со смесителем, датчики измерения давления на входе каждого из клапанов смесителе и датчики измерения температуры на входе каждого из клапанов , соединенные с соответствующими, входами блока сбора результатов измерения , блок определения периода срабатывания клапанов и блок управления работой клапанов, введены блок определения величины суммарной пропускной способности клапанов и последовательно соединенные блок определения величины пропускной способности каждого клапана, блок определения величины потока через каждый клапан и блок определения величины суммарного расхода, соединенные с первым входом блока управления работой клапанов , первый и второй выходы блока сбора результатов измерения соединены соответственно с входом блока определения величины пропускной способности каждого клапана и с вторым входом блока определения величины потока через каждый клапан, выход которого одновременно соединен с вторым входом блока управления работой клапанов, выход блока определения величины пропускной способности каждого клапана одновременно соединен с входом блока определения величины суммарной пропускной способности клапанов, выход которого соединен с входом блока определения величины периода срабатывания клапанов, а выход этого блока соединен с третьим входом блока управления работой клапанов. 1 ил. СО С VI 00 -N i° ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 О 11/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4841056/24 (22) 21.06.90 (46) 30.12,92, Бюл. N. 48 (71) Научно-производственное объединение . "Вакууммашприбор" (72) И.А. Рябов (56) Патент СССР М 1282823, кл. 6 05 0 11/02, 1983

АСУ процессами дозирования, Под общей редакцией В.С; Нагорного, Л.: "Машиностроение", 1985, с, 13, 22-28, 30, 31, 34, 93-100, 168-200. (54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ С0ОТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ, ПР ЕИМУЩЕСТВ Е Н НО ГАЗ ООБРАЗ НЫХ (57) Йзобретение QTHQGMTGA к технологии приготовления смесей, Цель изобретения— повышениеточности регулирования и качества смешения — достигается тем, что в устройство, содержащее резервуары с компонентами смеси, соединенные трубой. роводами через демпфирующие емкости посредством клапанов со смесителем, датчики измерения давления на входе каждого из клайанов и-в смесителе. и датчики измере- . ния температуры на входе каждого из кла- панов, соединенные с соответствующими входами блока сбора результатов измереИзобретение относится к технологии приготовления смесей. в частности, к устройствам регулирования соотношения компонентов смесей.

Известно устройство регулирования соотношения компонентов смеси, в котором подача каждо о компонента из резервуара в смеситель осуществляется по соответству„„5U„„1784951 Al

2 ния, блок определения периода срабатывания клапанов и блок управления работой клапанов, введены блок определения величины суммарной пропускной способности клапанов и последовательно соединенные блок определения величины пропускной способности каждого клапана, блок определения величины потока через каждый клапан и блок определения величины суммарного расхода. соединенные с первым входом блока управления работой клапанов, первый и второй выходы блока сбора результатов измерения соединены соответственно с входом блока определения величины пропускной способности каждого клапана и с вторым входом блока определения величины потока через каждый клапан, выход которого одновременно соединен с вторым входом блока управления работой клапанов, выход блока определения величины пропускной способности каждого клапана одновременно соединен с входом блока определения величины суммарной пропускной способности клапанов, выход которого соединен с входом блока определения вели- чины периода срабатывания клапанов, а выход этого блока соединен с третьим входом блока управления работой клапанов. 1 ил, ющему трубопроводу путем открытйя клапана, установленного на данном трубопроводе, на время, пропорциональное доле этого компонента в общем потоке текучей среды, и перекачке общего потока с помощью насоса из смесителя к объекту потребления.

Известны также устройства, в которых из резервуаров компоненты смеси по тру1784951 бопроводамйосредством клапанов подают- а выход этого блока соединен. с третьим ся в смесители, Компоненты смеси в смеси- . входом блока 13 управления работой клапателе поступают через демпфирующие нов. емкости. При этом в устройствах использу- Устройство регулирования соотношеют датчики измерения давления, в частно-. 5 ния компонентов смеси, преимущественно сти, на входе каждого из клапанов и в газообразных, работает следующим обрасмесителе и датчики измерения температу- зом. ры на входе каждого из клапанов, соединен- Из резервуаров 1 с компонентами сменые с вхЪдом блока сбора результатов сй по трубопроводам 2; через демпфируюиэмененйя, блок определения времени (пе- 10 щие объемы - 3, компоненты смеси. риода) орабачйвания клапанов и блок yn - поступают в импульсные клапаны 4, а затем равления работой клапанов, в смеситель 5.

Недостатком указанных устройств яв- Измеренные датчиками 6; 7 и 8 величиляется невысокая точность получения эа- ны давления и температуры поступают в данного соотношения компонентов смеси 15 блок 9 сбора результатов измерений. из-эа отсутствия учета геометрических раз- По результатам проведенных измеремерав клапанов и свойств смешиваемых . ний, переданных из блока 9 в блок 10, куда сред, влияющих на пропускную способ- уже введены зависимости величины пропуность клапанов, . :."-" . скной способности клапанов от давления, Целью изобретения является повыше- 20 температуры, видов смешйваемых сред, гение точности регулирования и качества сме-::. ометрических размеров проходной части шивания, . -: клапанов. определяется пропускная споНа чертеже изображена блок-схема ус- собность(6!) каждого клапана, например, из тройства регулирования соотношения ком- следующих зависимостей для газов.. понейтов смеси, преимущественно, 25 8язкостный режим: газообразных, Резервуары 1 с компонентами смеси z . ф . <4 . о + o . Р + Р связаны трубопроводами 2 через демпфи- 68( рующие емкости,3 посредством импульсных: - 2 о 1 клапанов 4 со смесителями 5. 30 1й R

На входах каждого из клапанов 4 установлены датчики б измерения давления и .. . . (1) датчики 7 измерения температурьь

Кроме то! О, устройство содержит да - где Ов1- пропускная способность клапана в чик 8 измерения давления в смесителе. 35 йсе датчики соединены с соответствую-, бм — эФфективный дйаметр молекул гащими входами блока 9 сбора результатов измерения, первыЙ выход которого соеди- d — диаметр проходной части KnanaHa: вен с входом блока 10 определения величи- 1- длина пРоходной части клапана: о ны пропускной способности каждого 40 .. Т .— абсо ютнаЯ темпера ура компоклапана. выход которого соединен с первым о входом блока 11 определения величины по- С вЂ” постоЯннаЯ СезерлендадлЯ даннотока, через каждый клапан, выход которого соединен с .входом блока 12 определения Pl — давлвние нй входе клапана; величины суммарного расхода, выход кото- 45 Р— давление в смесителе: рого соединен с первым входом блока 13 М вЂ” массовое число данного компоненуправления работой клапанов.

Вторбй выход блока 9 сбора реэульта-. ов измерений соединен со вторым входом R — постоЯннаЯ БольЦмана блока 11 определения величины потока «е- 50 рез каждый клапан, выход которого одно -, временносоединенсовторымвходомблока 6 381 0 . То

13 yripae eHèé раббтОЙ клапанов. I M

8ыход блока 10 определения величины пропускной способности каждого клапана 55 где Glair — пропускная способность клапана одновременно соединен с входом блока 14 в молекулярном режиме, определения величины суммарной пропуск- . Молекулярно-вязкостный режим: ной способности клапанов, выход которого Омв = Gat+ 0.9 Омь (3) соеДйнен с входом блока"15 определения rheGMe — пропускнаяспособностьклапана величинй периода срабатывания клапанов, в молекулярно-вязкостном режиме, 1784951

Режим течения газа через клапан определяется в соответствии с числом Кнудсена 2 R Т (Pl+Pc) dM d (T+C) Если К 5 10 з — вязкостный режим.

Если 5 ° 10 К 1,5 — молекулярно-вязкостный режим, Если К>1,5 — молекулярный режим.

Для уменьшения пульсаций параметров (давление и температура компонента смеси на входе клапана) до минимума вводится дополнительная демпфирующая емкость 3 между входом каждого клапана 4 и соответствующим ему трубопроводом 2. Использование данной емкости иСключает влияние пропускной способности трубопроводов на поток компонентов в течение цикла смешивания, особенно при смешивании "жйдких сред.

Количество газа в демпфирующем объеме данного клапана— 25

Р1 Vl, где Р— давление перед данным клапаном;

Ч вЂ” величина демпфирующего объема перед данным клапаном.

Количество газа,. выходящее из объема 3р через данный клапан за время t<.

Glh Pl tl, где Gl — пропускная способность данного 35 клапана;

hPl — перепад давлений на данном клапане, Максимально возможное время открытия данного клапана 1;=Т (т.е, открыт один .4р клапан). Для того. чтобы за время tl через данный клапан прошло требуемое количество газа, необходимо. чтобы такое же или большее количество газа было в объеме Vl, т.е.

Р1 Ч >Т С hP; (5) Vl Т 6 Р - . (6)

Выбор периода срабатывания клапанов в соответствии с выражением

3V т = ++ (7) В противном случае накладывается ограничение на пропускную способность тру- 5р бопроводов. Из формулы (5) имеемгде А — сумма величин пропускной способности клапанов;

 — быстрота откачки смеси из смесителя. дает возможность обеспечить полное смешивание компонентов в течение цикла, учитывая свойства смешиваемых компонентов, Величина потока Ql через каждый клапан определяется из известногб выражения:

Ql = h Pl Gl. (8).

В блоке 11 с учетом определенной пропускной способности каждого клапана, а также по измеренному и переданному из блока 9 перепаду давлений определяются величины потоков компонентов смеси через клапаны 4(0 ) в соответствии с выражением (8). Эти величины передаются в блок 12, где определяется величина суммарного потока и (, . 0 ). Информация о величинах пропускl=1 ной способности (Gl) поступает также в блок

14, где происходит их суммирование. Отсюда сумма этих величин поступает в блок 15 определения периода, куда также вводится величина скорости откачки смеси (В) смесителя и величина объема смесителя (V), Здесь производится определение периода срабатывания всех клапанов в соответствии с выражением (7). В блок 13 управления работой клапанами 4 поступает информация с Gnoков 11, 12, 15, а также в него вводят информацию о требуемом процентном отношении компонентов (х1). Определение времени открытого состояния каждого клапана производится в соответствии с выражением и и х, : Q ф х; Т „ . 0

l =1 =1 — н — а,— а где tl — время открытия данного клапана;

Т вЂ” величина периода срабатывания всех клапанов;

xi — доля каждого компонента;

Ql — величина потока через данный клапан;

n — количество клапанов, на основе которого блок 13 управления клапанами поочередно открывает каждый клапан 4 на соответствующее время. По окончании цикла весь процесс повторяется сначала.

Блоки 9-15 реализованы следующим образом, 1784951

Программа управления,"зависимости и данные (1, 2, 3, 4) вводятся в модуль памяти, а именно в постоянное запоминающее устройство, выполненное на основе двух микросхем,К573РФ2 с объемом памяти 4 кбайт. 5

Через модуль ввода-вывода, состоящий из двух многорежимных буферных регистров

К589ИР12, в модуль памяти в оперативное запоминаюшее устройство, выполненное на микросхемах К561РУ2 с объемом памяти 10

256 байт, в виде временных интервалов вводятся данные о процентном соотношении газовых компонентов смеси (х1, х ...„хп).

Блок 9 реализован в модулях аналого. цифрового преобразования (АЦП) и ввода- 15 вывода. Результаты измерений, приходящие в виде аналоговых сигналов. преобразуются в модуле АЦП, состоящем из восьми аналого-цифровых преобразователей

К1113ПВ1А, шинного формирователя 20

КР580ВА86 для связи с шиной данных и трех буферных регистров К589ИР12, в кодоимпульсные. Отсюда через системную маги.страль полученные данные поступа ат в .модуль прбцессора, состоящий из цент- 25 ральн ого процессорного элемента

КР580ИК80А, генератора тактовых импульсов КР580ГФ24, формирователей шины данных и сигналов управления КР580ВК28 и двух формирователей 16-разрядной ад- 30 ресйой шины КР580ВА86. Модуль процессора реализует функции блока 10, Извлекая из памяти требуемые зависимости для определения пропускной способности клапанов и, получйв результаты измерений, он, в со- 35 ответствии с программой управления, производит оп редел е II ие и pапус v н ай способности клапанов, По завершении этой оперЩии ан же, извлекал из модуля памяти необходимые 40 зависимости, па результатам:измерений определяет величины ожидаемых потоков че-pea клапаны 4, т.е, выполняет функцию . блока 11, а также по полученным данным производит суммирование величин пропу- 45 скных способностей клапанов 4, выполняя функцию блока 14, По сумме этих величин, а также по данным о величине быстроты откачки смеси из смесителя В и о величине объема смесителя V, s соответствии с соот- 50 ношением (7), извлеченными из модуля памяти, модуль процессора выбирает время периода срабатывания клапанов — функция блока 15. Функция блока 13 осуществляется следующим образом. По полученным вели- 55 чинам потоков через клапаны 4,. их сумме и времени периода срабатывания всех клапанов, а также по извлеченным из модуля памяти данным о процентном соотношении газовых компонентов смеси, модуль процессора в соответствии с выражением (9), также извлеченным из модуля памяти. определяет время открытого состояния каждого клапана и передает информацию в модуль ввода-вывода. Последний, поочередно, с помощью ключей на транзисторах КТ817Г открывает каждый клапан на заданное время, осуществляя напуск компонентов.

Формула изобретения

Устройство регулирования соотношения компонентов смеси, преимущественно газообразных, содержащее резервуары с компонентами смеси, соединенные трубоп-. роводами через демпфирующие емкости посредством клапанов со смесителем, датчики измерения давления на входе каждого из клапанов и в смесителе и датчики измерения температуры на входе каждого из клапанов, соединенные с соответствующими входами блока сбора результатов измерения, блок определения периода срабатывания клапанов и блок управления работой клапанов, о тл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования и качества смешивания, в него введены блок определения суммарной пропускной способности клапанов и последовательно соединенные блок определения пропускной способности каждого клапана, блок определения потока через каждый клапан и блок определения суммарного расхода, соединенный с nBpBblM входом блока управления работой клапанов, первый и второй выходы блока сбора результатов измерения соединены соответственно с входам блока определения пропускной способности каждого клайана и с вторым входам блока определения потока через каждый клапан, выход которого одновременно соединен с вторым входом блока управления работой клапаlQB, выхбд блока определения пропускной способности каждого клапана одновременно соединен с входом блока определения суммарной пропускной способности клапанов, выход которого соединен с входом блока определения периода срабатывания клапанов, а выход этого блока соединен с третьим входом блока управления работой клапанов, 1784951

Составитель Л.Прошина

Техред М.Моргентал Корректор C.Ïàòðóøåâà

Редактор H.Êîëÿäà

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101.

Заказ 4364, . Тираж . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5