Пьезометрическое весодозирующее устройство жидкости

 

,Р изобретения (VI ) Заявитель (54) ПЬЕЗОИЕТРИЧЕСКОЕ ВЕСОДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТ80

ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к устрой ствам пьезометрического измерения и дозирования жидкостей, способных налипать в процессе слива отдозированной массы на станках жидкостей.

Оно может быть использовано в различS ных отраслях народного хозяйства. В микробиологической и медицинской промышленностях оно может найти при" менение при дозированных добавках питательных растворов в ферментеры в процессах производства лиэика и медпрепаратов. Я нефтехимической промышленности - при производстве лакокрасочных материалов.

Известно устройство, для дозиро" вания жидкости, содержащее ультразвуковой приемно-излучающий преобра" .зователь с подключенным к нему импульсным блоком, на входе которого установлен каскад отсечки, соединенный на выходе с формирующим блоком.

Для повышения точности и надежности индикации уровня жидкости оно снаб" жено последовательно включенным пиковым приемно-усилительного блока, а выход аттенюатора - с управляемым входом каскада отсечки (!).

Недостатком известного дозатора является to, что приемно-излучающий акустический преобразователь установлен на стенке сосуда неподвижно и реагирует только иа наличие жидкости в заданной точке, т.е. реагирует на заданный уровень, что не позволяет вести дозирование в единицах массы. При изменении плотности (удельного веса) дозируемого продукта или era температуры вес жидкости при постоянном уровне будет величиной переменной.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является дозатор объемно-дискретного действия с коррекцией по плотности дозируемой среды, состоящий иэ дозирующей емкости с клапанами налива, промывки и слива и размещенной внут8.T. Пасиченко и А.ф. Эфендиев (I

Грозненское научно-производственное объединение

"Проиавтоматика"

3 92 ри ее пьезометрической трубки, подсоединенной одновременно к источнику стабилизированного давления и электроблоку пневмометрической схемы управления j2 ).

Недостатком этого дозатора является невысокая точность дозирования обусловленная тем, что при многократном дозировании липкой жидкости слой ее, оставшийся на внутренних стенках мерной емкости уменьшает объем мерной камеры.

Цель изобретения - повышение точности дозирования жидкостей способных к налипанию.

Поставленная цель достигается тем, что устрбйство снабжено блоком синхронизации, блоком управления перемещением ультразвукового приемно-излучающего преобразователя с приводом, генератором одиночных импульсов, триггером "страт-стоп", блоком нелинейных преобразований, накапливающим сумматором, блоком сравнения и счетчиком количества измерений. При этом блок синхронизации первым входом соединен с каналом ввода сигнала на начало дозирования, вторым входом - с выходом генератора одиночных импульсов, третьим входом - с выходом блока сравнения, четвертым входом - с выходом счетчика количества измерений, связанного со вторым входом блока управления перемещением ультразвукового преобразователя, первый вход которого соединен с управляющим входом сброса счетчика импульсов, с управляющим входом накапливающего сумматора и первым выходом блока синхронизации, второй выход которого подключен к входу блока управления клапанами, а третий выход одновременно — к входу формирователяпередатчика, к первому входу триггера и первому входу формирователя логического сигнала, выход которого связан с вторым входом триггера, а выход последнего соединен с управляющим входом счетчика количества измерений и входом счетчика импульсов, где . счетный вход подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, а выход - к входу блока нелинейных преобразований, выход которого подсоединен к входу накапливающего сумматора, выход которого связан с управляющим входом пневмоэлектропреобразователя, выход последнего со вторым входом бло ка сравнения, первый вход которого

0385 4 связан с каналом ввода значений весовой дозы одного цикла, причем ультразвуковой преобразователь закреплен на ходовом винте привода, подключенного к блоку управления возвратнопоступательным перемещением ультразвукового преобразователя.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Пьезометрическое весодозирующее устройство жидкостей состоит иэ мерной емкости 1 с тр :3опроводами 2 и 3, на которых установлены соответственно клапан 4 налива жидкости и,клапан

5 для ее слива.

Внутри емкости 1 размещена пьезометрическая трубка 6, а снаружи установлен ультразвуковой приемно-излучающий преобразователь, 7 с возможS

1О

15 ностью перемещения по стенке емкости 1 вверх-вниз при помощи ходового винта 8, приводимого во вращение приводом 9 (например, реверсивным, двигателем). Пьезометрическая

20 трубка 6 подсоединена к блоку 10 подготовки воздуха, а через импульсную трубку 11 - к пневмопреобразователю 12. Блок 10 поддерживает установленный на заданном уровне расход воздуха через трубку 6 °

Управление процессом весового дозирования по заданной программе осуществляется схемой, включающей блок

13 синхронизации, блок 14 управления клапаном, блок 15 управления перемещения ультразвукового приемно-излу25

30 г зз чарщего преобразователя 7, генератор

16 одиночных импульсов, формирователь-передатчик 17, усилитель 18, .

40 амплитудный дискриминатор 19, формирователь 20 логического сигнала, триггер старт- стоп 21, генератор 22 высокочастотных импульсов, счетчик

23 импульсов, блок 24 нелинейных преобразований, накапливающий сумматор

25, блок 26 сравнения и советчик 27 количества измерений. При этом один из входов блока 26 сравнения является каналом ввода значений весовой дозы одного цикла дозирования 28. Блок

13 синхронизации первым входом соединен с каналом 29 ввода сигнала на начало процесса доэирования, вторым входом - с выходом генератора 16 одиночных импульсов, третьим входом " с выходом блока 26 сравнения, а четвертым входом — с выходом счетчика

27 количества измерений и со вторым входом блока 15 управления, выход

6 которого связан с приводом 9. Пе выи р д 9. Первыи щине слоя. Этим же импульсом триггер вход блока 15 управления соединен с 21 устанавливается в положении управляющим входом сброса счетчика

23 имп

"Старт" и б тарт и локируется формирователь

3 импульсов, а также с управляющим ?О логическог с r о сигнала на время пррвходом накапливающего сумматора 25 > хождения этого импульса. В момент наи с выходом блока 13 синхронизации, хождения триггера 21 в положении второй выход которого подключен к "Старт" счетч 23 вхо блока 14 и входу блока 1 управления клапанами,> водит подсчет импульсов пост и г е пе вый в д р ыход соединен с клапаном с генератора 22 высокочастотных имналива 4, а второй выход - с клапа- о пульсов. Ультразвуковой преобразованом 5 слива. Третий выход блока 13 тель 7 преобразует поступивший имсинхронизации подсоединен к входу пульсный сигнал в ультразвуковой имформирователя-передатчика 17, к пер- пульс котор " р пульс, которыи проходит через стенвому входу триггера 21 и к первому ку емкости 1 и нали и" ти и налипшии слои дозирувходу формирователя 20 логического емой среды, затем отражается от разсигнала. Выход формирователя-пере- дела среда-воздух и вновь поступает датчика 17 подключен к ультразвуко- на ультразвуковой преобразователь 7, вому преобразователю 7, выход кото- где преобразуется в электрический рого соединен с входом усилителя 18, сигнал, который усиливается усилисвязанного выходом с входом ампли- ?o телем 18 а телем, далее проходит амплитудный тудного дискрйминатора 19, выход дискриминатор 19 дискриминатор 9 и попадает на вход которого соединен со вторым входом формирователя 20 логического сигнала, формирователя 20 логического сигна- на выходе которого формйруется логила связанного выходом со вторым вхо- ческий сигнал "Стоп" возв ащ и" звращающии дом триггера 21, выход которого под- у триггер 21 в исходное состояние. соединен к входу счетчика 27 количест- Счетчиком 27 количества измерений ва измерений и управляющего входу фиксируется проведенное измерение. В .счетчика 23 импульсов. Счетный вход счетчик импульсов 23 поступает число счетчика 23 импульсов соединен с re- импульсов, пропорциональное толщинератором 22 высокочастных импульсов,- 3о не мерной емкости l с налипшим слоем а выход - с входом блока 24 нелиней- жидкого продукта в одной точке эаменых преобразований, выход которого . ра. Информация с выхода счетчика 23 связан с входом накапливающего сум- импульсов поступает через блок 24 матора 25, подсоединенного выходом нелинейных преобразований на вход к управляющему входу пневмопреобра- накапливающего сумматора 25. Сигнал зователя 12, выход которого подклю- на выходе блока нелинейных преобразо чен ко второму входу блока 26 срав- ваний определяется следующим выраже- нения. нием S „= (R „d„)

Устройство работает следующим образом. где Т(= 3,14;

В исходном состоянии мерная ем- R - наружный радиус мерной емкость 1 опорожнена. Клапаны 4 и 5 за-, кости; крыты. Ультразвуковой приемно-излу- д„ - суммарная толщина стенки чающий преобразователь 7 находится в мерной емкости и налипшего нижнем положении. Триггер старт-стоп,, слоя жидкого продукта в пер21 находится в положении "Стоп", а вой точке замера; счетчики 23 и 27 и накапливающий сум-, и - число замеров. матор 25 в нулевом состоянии. Число замеров эавйсит от величины

При подаче по каналу. 29 сигнала дискрета перемещения ультразвукового

"дозирование" через блок 13 синхроso преобразователя 7 и определяется по ниэации проходит первый импульс от формуле генератора 16 одиночных импульсов

Н

l на вход формирователя-передатчика 17 дН с длительностью, обусловленной приме- где H - минимальный фиксированный нением в ультразвуковом преобразо- уровень дозируемой жидкости, 55 вателе 7 типа пьезоэлемента, и сле- дН - дискрет перемещения ультра" довательно, зависящей от .толщины звукового преобразователя. стен@и мерной емкости 1 и налипшего Значение Sz заносится в накапливаюна ней максимально возможного по тол- щий сумматор 25 сигналом, поступающим

7 92038 с блока 13 синхронизации. При этом происходит также сброс счетчика 23 импульсов в нуль и запускается блок

15 управления перемещением ультразвукового преобразователя 7 посредством привода 9 на величину дискрета ЬН.

После чего производится определение значения Sg во второй точке замера аналогичным образом (К - d ) .

8 результате в накапливающем сумматоре 25 будет следущее значение

S = Sq+ Sg = — (R - dg)+ — (R-dg)

Ji ( и и 15 — — (Р - d„) + (R - dy) ) и

После окончания последнего замера толщины стенки мерной емкости 1 с налипшим на ней слоем липкой жидкости о на выходе накапливающего сумматора 25 будет

5 8 увеличивается и при,1остижении значения, которое присутствует на втором входе блока 26 сравнения, последний .через блок 13 синхронизации и блок 14 управления клапанами отрабатывает сигнал на:закрытие. клапана 4 и открытие клапана 5 слива. Отдозированная порция жидкости продукта с заданным весовым содержанием через клапан 5 поступает в приемник 30.

После слива дозы жидкоСти из емкости 1 блок 13 синхронизации через блок 14 управления закрывает клапан 5 и устанавливает устройство в исходное состояние. по прошедствии определенного числа циклов дозирования, предусмотренных технологическим регламентом (обычно после окончания процесса ферментации), открывается клапан 31 подачи воды для промывки внутренней полости емкости 1..

= — " (R- 1,), =1

g -- S g=Т вЂ” (К - d.), -Н и 1

1= !

50 что является формулой для определения весового количества дозируемой среды при ее высоте Н в мерной емкости устройства.

По мере заполнения емкости 1 дозируемой жидкостью сигнал, поступающей с пневмоэлектропреобразователя !2 а на выходе счетчика 27 количества измерений появится сигнал, поступающий в блок !5 для возвращения ультра. з звукового преобразователя 7 в первоначальное положение, а также через блок 13 синхронизации в блок 14 для открытия клапана 4, В результате этого начнется заполнение мерной емкости дозируемой средой и на выходе пневмоэлектропреобразователя 12 появится сигнал, прямо пропорциональный давлению P импульсной трубке с коэффициентом пропорциональности S, щ поступающий на управляющий вход преобразователя 12 с накапливающего сум-. матора 25, т.е.

Q -- SP.

Учитывая, что давление P зависит от высоты Н столба жидкости и ее удельного веса ", то тогда

Формула изобретения

Пьезометрическое весодозирующее устройство жидкостей, содержащее мерную емкость с клапанами налива, промывки и слива, внутри которой размещена пьезометрическая трубка, соединенная с блоком подготовки воздуха и импульсной линией - с пневмоэлектропреобразователем, а снаружи установлен ультразвуковой приемно-излучающий преобразователь, вход которого подключен к выходу формирователя-передатчика, а выход - к входу усилителя, последовательно соединенного через амплитудный дискриминатор с одним из входов формирователя логического сигнала, блок управления клапанами, первый выход которого связан с клапаном налива, а второй - с клапаном слива, генератор высокочастотных импульсов, каналы ввода значений весовой дозы одного цикла и сигнала на начало дозирования, о т л и ч à ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности дозирования жидкостей способных к налипанию, оно снабжено блоком синхронизации, блоком управления перемещением ультразвукового приемно-излучающего преобразователя с приводом, генератором одиночных импульсов, триггером "старт-стоп", счетчиком импульсов, блоком нелинейных преобразований, накапливающим сумматором, блоком сравнения и счетчиком количества измерений, при этом

9 - 99203 блок синхронизации первым входом сое-: динен с каналом ввода сигнала на начало дозирования, вторым входомс выходом генератора одиночных импульсов, третьим. входом -- с выходом блока сравнения, четвертым входомс выходом счетчика количества измерений, связанного с вторым входом блока управления перемещением ультразвукового преобразователя, первый 1а вход которого соединен с управляющим входом сброса счетчика импульсов, с управляющим входом накапливающего сумматора и первым выходом блока син хронизации, ВТороН выход которого 5 подключен к входу блока управления клапана, а третий выход одновременно -.к входу формирователя-передат-. чика, к первому входу триггера и первому входу формирователя логического. ze сигнала, выход которого связан с вторым входом триггера, а выход последнего соединен с управляющим входом счетчика количества измерений и входом счетчика импульсов, где счетный: а вход подключен к выходу генератора

85 10 высокочастотных. импульсов, а выход к входу блока Нелинейных преобразований, выход которого подсоединен к входу накапливающего сумматора, выход которого связан с управляющим входом пневмоэлектропреобразователя, выход последнего соединен со вторым входом блока сравнения, первый вход которого связан с каналом ввода зна чений весовой дозы одного цикла, при.чем ультразвуковой преобразователь закреплен на ходовом винте привода, подключенного к блоку управления возвратно-поступательным перемещением ультразвукового приемно-излу чающего преобразователя по высоте мерной емкости.

Источники информации, принятые do внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 581380, кл. G 01 F 13/00.

2. Дозатор А-i-ЕК-30"Новое в asтоматизации производства дрожжей.

И., ЦНИИТЭИ "Пищепром", 1976, с. 913 (прототип).