CN1086120C - 一种高精度定量供液(气)体的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种高精度定量供液(气)体的方法及其装置，由计算机控制输出步进脉冲信号使步进电机经减速和直线传动机构带动输液(气)缸内的活塞作步进运动，输液缸内的物料经控制阀和输出管道输出。由于步进电机步距角很小，因此步进精度高且均匀，在计算机控制下即可按照需要精密定量供料。本发明可应用在烟草制丝线加香精香料、食品生产线、化工生产线、实验室、流量计的标定及校验等领域。

Description

一种高精度定量供液(气)体的方法及装置

本发明属于一种精密定量供液(气)体的方法及装置，特别是涉及一种应用在烟草制丝线中加香精香料、食品生产线、实验室等场合的高精度定量供液(气)体的方法及其装置。

在烟草制丝线中加香精香料、食品生产线、化工生产线、实验室以及流量计的标定、校验等场合均需精密定量供液(气)体。目前连续加液(气)的常见方法有计量泵法、定量管法、气压法等。计量泵法不适用于微小流量，属脉动供料、精度低。CN1044390A公开的定量管法，其供料脉动幅度大，且采用气动薄膜阀调节供料量，精度也较低。CN2226825Y号实用新型专利公开了气压法供料装置，该法期望以稳定的压力加于液料推其排出，并以气动薄膜阀调节流量。虽然该法优于定量管法，但由于气压难以恒定，又受调节阀精度限制，且不能进行密度补偿，供料精度仍然不高。

本发明的目的在于提供一种精度高且不受粘度、密度影响的高精度定量供液(气)体的方法及其装置，实现在各种流量范围特别是微小流量情况下均能精密供料。

为达到上述目的，本发明采用的方法为：一种高精度定量供液(气)体的方法，物料经供液(气)管道进入输液(气)缸，并经控制阀由输出管道输出，输液(气)缸内的活塞由步进电机的输出经减速并转化为直线运动后带动步进输出物料，步进电机的步进脉冲序列由计算机根据供液(气)的重量——步数关系对应给出。

为实现上述方法，本发明提供了一种高精度定量供液(气)体装置，液(气)料罐经供液气阀和供液(气)管道与控制阀相连接，控制阀与输液(气)缸相连接，控制阀经输出管道输出液(气)体，输液(气)缸为内有活塞的管状罐体，步进电机与减速机构和直线传动机构相连接，直线传动机构带动活塞在输液(气)缸内作步进运动，步进电机的步进脉冲序列由计算机根据供液(气)的重量——步数关系给出。

采用以上技术方案，步进电机在计算机控制下，根据供液(气)料的重量——步数关系推动输液(气)缸内的活塞作步进运动输出物料，只要步进的每步均匀且足够小，就可以实现供液(气)的高精度，且不受物料粘度和密度的影响。步进电机的步距角很小，因此，步进电机的输出转化为直线运动后，推动活塞直线运动可达到每步移动0.0001mm甚至更小距离，控制计算机向步进电机输出的步进脉冲序列，就可根据需要让其步进相应步数，达到精密、定量供液(气)的目的。

以下结合本发明在烟草制丝线加香的实施例进一步说明本发明：

图1是实施例的原理示意图；

图2是输液缸的一种结构示意图；

图3是输液缸的另一种结构示意图。

实施例：液料罐1通过供液阀2、过滤器3及管道与电磁阀8相连，电磁阀8通过管子与输液缸4上下端连接。输液缸4内的活塞24由步进电机5的输出经减速机构和直线传动机构6减速和转变为直线运动后带动。输液缸4可采用如图2所示的无活塞杆磁力式，也可采用如图3所示的活塞杆推力式。图2所示的输液缸由缸体22、端盖23、活塞24、连接滑块25组成，两端盖23或缸侧壁有孔27用于连接供(吸)液管，连接滑块25装在对应于活塞位置的缸外壁，其内装有磁体26，活塞24与缸体22内壁间装有密封圈28，缸内壁光洁度较高，密封圈28与缸体内壁间的滑动性能良好，连接滑块25由直线传动机构带动在缸外壁滑动，并由较大的磁力作用带动铁磁性活塞在缸内滑动。图3所示的输液缸与图2所示的输液缸不同的是采用活塞杆29带动活塞在缸内滑动。电磁阀8与电磁阀10连接，电磁阀10与电磁阀11连接，电磁阀11通过输出管与喷头13、14相连，电磁阀12通过管子也与喷头13、14相连，压缩空气PA经由电磁阀12及管子为喷头喷香时提供雾化压力。电磁阀8、10间接有电接点压力表9，光电编码器7与活塞相连接。在进液料口A与电磁阀10之间设有由电磁阀15、计量管16、天平17组成的标定装置，计量管为一透明管，用于观察标定时通过的液体是否有大量气泡。

在正常运行前先进行标定，关闭电磁阀11，由计算机19根据加香比例及皮带称20的流量信号FS自动给出相应的脉冲序列，步进电机按脉冲步进，计算机记忆对应于天平读数的步进电机所走的步数。在正常运行时，步进电机运行相应的步数，即在相同的温度下供给相同重量的液体，液体的重量与标定时天平的读数相符。在标定过程中，让活塞从起点开始移动，每次移动固定的步数，并将每次移动供液的重量输入计算机，与此同时，与活塞相连接的光电编码器将采集的活塞位置信号亦输入计算机，在活塞的整个行程内移动若干次直至终点，计算机据此得出重量——步数关系曲线。在正常运行时，根据加香配方及比例、皮带称的流量信号，计算机按重量——步数关系对应给出步进电机的步进脉冲序列，步进电机的输出减速后由直线传动机构带动活塞作步进运动，输液缸输出相应重量的液体。其喷香过程为：在活塞上行时，液料罐中的香精通过供液阀、过滤器、电磁阀8抽吸入输液缸下部，同时输液缸上部已有的香精通过电磁阀8的另一条通道和电磁阀10、11进入喷头，被压缩空气雾化喷入烟丝中。在活塞下行时，输液缸下部的香精通过换向后的电磁阀8、10、11进入喷头，同时液料罐中的香精通过供液阀、过滤器、电磁阀8吸入输液缸待用。如果喷头堵塞，电接点压力表9动作，计算机控制电磁阀11、12将管道切换至备用喷头，并给出报警提示。在供液过程中，与活塞相连接的光电编码器7实时给出对应于活塞位置的光电信号PS，由计算机比较步进电机所走步数是否与活塞运行至该位置应走步数相一致，并在不一致时作出补偿。

由于齿间隙的存在，需在运行换向时对步进电机运行步数作出补偿。方法是在标定过程中由计算机记忆在步进电机换向时由于齿间隙的存在供给相同重量的液体需多走的步数，在正常运行中电机换向时即让其多走该步数，齿间隙即可得到补偿。

本装置的计算机在编制的控制软件控制下，可按照某一信号如皮带称的物流信号的某比例供料；可以按照某预置曲线供料；可以贮存多种加液料配方，按配方规定供料；可以实时显示流量的设定值、瞬时值、累积值；可以贮存流量的历史趋势曲线。

在系统运行一段时间后，可从清洗液入口B提供清洗液，对装置相关部分进行清洗。

Claims (10)

1、一种高精度定量供液(气)体的方法，物料经供液(气)管道进入输液(气)缸，并经控制阀由输出管道输出，其特征在于，输液(气)缸内的活塞由步进电机的输出经减速并转化为直线运动后带动步进输出物料，步进电机的步进脉冲序列由计算机根据供液(气)的重量——步数关系对应给出。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的重量——步数关系在正常供液(气)前进行标定后得出，方法是让输液(气)缸内的活塞从起点开始步进，每次移动固定步数，并将每次移动供液(气)的重量输入计算机，与此同时，与活塞相连接的光电编码器将采集的活塞位置信号亦输入计算机，直至在活塞的整个行程内经若干次移动至终点，计算机即得到重量——步数关系曲线。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，标定过程中由计算机记忆在步进电机换向时由于齿间隙的存在供给相同重量液体需多走的步数，在正常运行中换向时，让步进电机多走该步数用来补偿齿间隙。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在运行过程中，由光电编码器采集活塞的位置信号送入计算机，由计算机比较步进电机所走步数是否与活塞运行至该位置应走步数相一致，并在不一致时作出补偿。

5、一种实现权利要求1所述方法的高精度定量供液(气)体装置，液(气)料罐经供液气阀和供液(气)管道与控制阀相连接，控制阀与输液(气)缸相连接，控制阀经输出管道输出液(气)体，其特征在于，输液(气)缸为内有活塞的管状罐体，步进电机与减速机构和直线传动机构相连接，直线传动机构带动活塞在输液(气)缸内作步进运动，步进电机的步进脉冲序列由计算机根据供液(气)的重量——步数关系给出。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于，输液气缸两端带有端盖，两端盖上或缸侧壁有孔用于连接供(吸)液(气)管，缸内壁光洁度较高，活塞与缸内壁间设有密封圈，密封圈与缸内壁间的滑动性能良好，对应于活塞的缸外壁装有连接滑块，滑块内装有磁体，与铁磁性活塞之间具有较大吸合力，滑块与直线传动机构相连接。

7、如权利要求5所述的装置，其特征在于，输液(气)缸两端有端盖，活塞杆穿过端盖与活塞连接，端盖上或缸侧壁有孔用于连接输液(气)管，缸内壁光洁度较高，活塞与缸内壁间设有密封圈，密封圈与缸内壁间的滑动性能良好，活塞杆与直线传动机构相连接。

8、如权利要求5或6或7所述的装置，其特征在于，在与控制阀连接的输出管道上装有电接点压力表。

9、如权利要求5或6或7所述的装置，其特征在于，在液(气)料罐的进液(气)料口与控制阀间设有标定装置。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，与活塞相连接有一光电编码器，其输出与计算机相连接。

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