Патент на изобретение №2331852

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано при автоматизации технологических процессов обогащения руд цветных металлов. Устройство для измерения расхода жидких реагентов содержит два перекидных клапана, мерный сосуд, оснащенный концевыми датчиками, двумя входами и двумя выходами и свободно перемещаемым внутри мерного сосуда поршнем с чувствительным по отношению к датчикам элементом; RS-триггер, входы которого подключены к выходам первого и второго концевых датчиков, а выходы RS-триггера подключены к управляющим входам перекидных клапанов. Выходная частота переключения RS-триггера определяет текущее значение расхода Qтек жидкого реагента и определяется выражением Qтек-=2V_oF, где V_o – объем однократной дозы мерного сосуда, определяемой положением концевых датчиков, F – частота переключения RS-триггера. Суммарный объем Qсум=2V_oN, где N – число циклов переключения RS-триггера за время наблюдения. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения расхода загрязненных жидкостей. 2 ил.

Изобретение относится к области измерения текущего и суммарного расхода жидкого реагента и может быть использовано для измерения расхода жидких реагентов на обогатительных фабриках цветной металлургии и в других отраслях промышленности.

Известны устройства для измерения расхода жидкости – расходомеры [1], в которых для определения суммарного расхода жидкости используется счет количества однократных доз, формируемых посредством сменного блока зубчатых колес. Устройство [1] состоит из входа, корпуса, блока зубчатых колес, пускового устройства, счетчика расхода и выхода. Блок вращающихся зубчатых колес оказывает большое сопротивление протеканию измеряемой жидкости и вносит погрешности в измерения расхода жидкости, при этом предъявляются высокие требования к чистоте жидкости.

Известно устройство измерения расхода, содержащее мерный сосуд, оснащенный первым и вторым концевым датчиком и поршнем, установленным в мерном сосуде с возможностью свободного перемещения внутри сосуда, клапанный механизм реверса, схему управления и подключенные на ее выход счетчик ходов поршня и клапанный механизм реверса поршня, триггер, соответствующие связи [2].

Прототипом предлагаемого устройства является устройство [3].

Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства и повышение точности измерения расхода загрязненных жидкостей за счет изменения конструкции мерного сосуда, в котором введены два входа, два выхода; изменения конструкции поршня: оснащения его чувствительным элементом для концевых датчиков, использования раздельных измерителей текущего и суммарного расходов реагентов, подключенных к первому и второму выходам RS-триггера.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.1, где изображены:

1 – расходный бак,

2 – жидкий реагент,

3 – вход первого перекидного клапана – вход устройства,

4 – первый перекидной клапан, содержащий 3 линии на 2 позиции,

5 – первый выход первого перекидного клапана,

6 – второй выход первого перекидного клапана,

7 – управляющий вход первого перекидного клапана,

8 – мерный сосуд,

9 – первый вход мерного сосуда,

10 – второй вход мерного сосуда,

11 – первый торец мерного сосуд,

12 – второй торец мерного сосуда,

13 – первый концевой датчик,

14 – второй концевой датчик,

15 – свободно перемещаемый поршень,

16 – чувствительный для датчиков элемент,

17 – первый выход мерного сосуда,

18 – второй выход мерного сосуда,

19 – второй перекидной клапан,

20 – выход второго перекидного клапана – выход устройства,

21 – первый вход второго перекидного клапана,

22 – второй вход второго перекидного клапана,

23 – управляющий вход второго перекидного клапана,

24 – RS-триггер,

25 – первый вход RS-триггера,

26 – второй вход RS-триггера,

27 – первый выход RS-триггера,

28 – второй выход RS-триггера,

29 – измеритель текущего расхода реагента,

30 – измеритель суммарного расхода реагента,

31 – блок управления и обработки информации – микроконтроллер.

Устройство работает следующим образом.

Для определенности предположим, что на инверсном выходе 27 RS-триггера 24 установлен управляющий сигнал, поступающий на управляющий вход первого перекидного клапана 7. При этом вход 3 и выход 5 первого перекидного клапана 4 соединяются. С прямого выхода 28 RS-триггера 24 на управляющий вход 23 первого перекидного клапана 19 подается отключающий сигнал, и поэтому второй вход 22 и выход 20 первого перекидного клапана 19 соединяются. При указанном состоянии первого 4 и второго 19 перекидных клапанов реагент поступает с входа 3 на выход 5 второго перекидного клапана, далее на первый вход 9 мерного сосуда 8 и перемещает поршень 15 в сторону второго торца 12 мерного сосуда 8. Далее реагент проходит на второй выход 18 мерного сосуда, и через второй вход и выход второго перекидного клапана 19 реагент свободно истекает с выхода 20 второго перекидного клапана. При достижении подвижным поршнем 15 концевого датчика 14 RS-триггер 24 под действием выходного сигнала концевого датчика 14 переходит в противоположное состояние и с прямого выхода 28 RS-триггера 24 поступает управляющий сигнал на управляющий вход 23 второго перекидного клапана 19. При этом первый вход и выход второго перекидного клапана 19 соединяются и одновременно с инверсного выхода 27 RS-триггера 24 снимается управляющий сигнал, и поэтому вход 3 и второй выход 6 первого перекидного клапана соединяются, и реагент протекает от входа 3 на второй выход 6 первого перекидного клапана, далее реагент поступает на второй вход 10 мерного сосуда и перемещает подвижный поршень 15 к первому торцу 11 мерного сосуда 8. При этом реагент с первого выхода 17 мерного сосуда 8 свободно проходит через первый вход 21 второго перекидного клапана на его выход 20. Когда поршень 15 подходит к первому концевому датчику 13 сигнал с его выхода поступает на первый вход 25 RS-триггера 24 и переводит RS-триггер в исходное состояние, и процесс повторяется – происходит периодическое синхронное переключение перекидных клапанов.

Выходным сигналом устройства является частота F сигнала с выходов 27 и 28 RS-триггера 24, к которым подключены измеритель текущего расхода реагента 29 и измеритель 30 суммарного расхода реагента.

Измеритель 29 производит вычисление текущего расхода Qтек реагента в соответствии с выражением

где V_o – объем однократной дозы, задаваемой положением концевых датчиков 13 и 14.

Измеритель 30 суммарного расхода производит вычисление в соответствии с выражением

где N – число периодов выходного управляющего сигнала RS-триггера 24.

В случае, когда 2V_o=1 (мл, л, куб.м.) выражение (а) реализуется измерителем частоты, выражение (в) – накопительным счетчиком.

Функции RS-триггера, измерителей текущего и суммарного расхода реагента выполняет блок управления и обработки информации 31, который реализуется на микроконтроллере, воспринимающем входные сигналы и выдающем управляющие сигналы. Программные блоки микроконтроллера выполняют также функции калибровки и диагностики предлагаемого устройства.

Вариант предлагаемого устройства с микроконтроллером изображен на фиг.2, где дополнительно изображены:

32 – первый вход микроконтроллера,

33 – первый выход микроконтроллера,

34 – второй выход микроконтроллера,

35 – второй вход микроконтроллера.

На основе анализа частоты F входных сигналов 32 и 35 вычисляются все перечисленные выше функции и добавляются дополнительные сервисные функции, а именно:

в режиме калибровки устройства задается калибровочное число М доз, автоматически производится отсчет заданного числа доз, на дисплее появляется надпись с приглашением ввести измеренный оператором суммарный объем V калибровочного числа доз и вычисляется реальный объем однократной дозы V_o=V/M, соответствующий установленному положению концевых датчиков 13 и 14;

в режиме диагностики микроконтроллер 31 фиксирует время падения давления на входе устройства по изменению частоты поступления доз на выходе устройства и фиксируется время окончания поступления реагента на входе устройства.

Предлагаемое техническое решение является новым, так как включает совокупность новых существенных признаков с соответствующими связями, а именно: введены новые элементы и связи – первый и второй перекидные клапаны, мерный сосуд, оснащенный концевыми датчиками, первыми и вторыми входами и выходами, свободно перемещаемым поршнем с чувствительным элементом, а также RS-триггер, первый вход которого подключен к выходу первого концевого датчика, второй вход RS-триггера подключен к выходу второго концевого датчика, а выходы RS-триггера подключены к управляющим входам первого и второго перекидных клапанов соответственно.

Указанная совокупность новых существенных признаков позволяет получить положительный эффект, заключающийся в упрощении устройства и повышении точности измерения расхода жидких реагентов, и поэтому обладает признаками изобретения.

Изобретение промышленно применимо для автоматического измерения расхода жидких реагентов при флотации руд цветных металлов.

Литература

1. Каталог «Приборы и средства автоматизации» института ИНФОРМПРИБОР, М., 1998 г., Кран-счетчик винтовой типа КС-1М2, с.4-5.

2. Каталог «Приборы и средства автоматизации» института ИНФОРМПРИБОР, М., 1998 г., Счетчики турбинные типа “НОРД-М”, с.15.

3. А.с. СССР N1314229, G01F 3/14, БИ N20 от 30.05.87.

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода реагентов, содержащее мерный сосуд, оснащенный первым и вторым входами, свободно перемещаемым внутри сосуда поршнем и первым и вторым концевыми датчиками, первый перекидной клапан, оснащенный входом, соединенным с расходным баком и являющимся входом устройства, второй перекидной клапан, выход которого является выходом устройства, RS-триггер, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго концевых датчиков, измеритель суммарного расхода, отличающееся тем, что мерный сосуд оснащен первым и вторым выходами, поршень с чувствительным элементом выполнен с возможностью перемещения реагентом в сторону первого или второго торца мерного сосуда для достижения соответствующего концевого датчика, при этом первый и второй выходы первого перекидного клапана соединены с первым и вторым входами мерного сосуда, первый и второй выходы которого подсоединены к первому и второму входам второго перекидного клапана, соответственно первый и второй выходы RS-триггера подключены к управляющим входам первого и второго перекидных клапанов, к введенному в устройство измерителю текущего расхода Q_тек, выполненному с возможностью вычисления Q_тек в соответствии с выражением

Q_тек=2V_oF,

где V_o – объем однократной дозы, задаваемой положением концевых датчиков, F – частота сигналов с выходов триггера, и к измерителю суммарного расхода соответственно.

РИСУНКИ