RU2754139C1 - Pneumatic dispenser with dose measurement by liquid level in container - Google Patents

Pneumatic dispenser with dose measurement by liquid level in container Download PDF

Info

Publication number
RU2754139C1
RU2754139C1 RU2020141337A RU2020141337A RU2754139C1 RU 2754139 C1 RU2754139 C1 RU 2754139C1 RU 2020141337 A RU2020141337 A RU 2020141337A RU 2020141337 A RU2020141337 A RU 2020141337A RU 2754139 C1 RU2754139 C1 RU 2754139C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pneumatic
container
input
output
valve
Prior art date
Application number
RU2020141337A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Серафимович Безменов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2020141337A priority Critical patent/RU2754139C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2754139C1 publication Critical patent/RU2754139C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/20—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus with provision for metering the liquids to be introduced, e.g. when adding syrups

Abstract

FIELD: liquids dispensing.SUBSTANCE: invention relates to the field of dispensing liquids, namely to dispensers with dose metering control according to the level of liquid in a container, and can be used to automate the processes of packaging technical liquids, including low-foaming household chemicals, perfumery, paint and varnish products, etc. The pneumatic dispenser contains a container filling unit (1) with an air tube (17) (a sensitive element of the level sensor) and a drain tube (16) communicating through a shut-off element with the liquid supply line to the container, and a control device (2). The container filling unit (1) additionally contains a touch trigger pneumatic button (3) for the "Dosing" operation, a two-input pneumatic cylinder (7) installed in a vertical position with a command input "Z+" (moving down) to the upper chamber (8), with a command input "Z-" (moving up) into the lower chamber (9) through a constant throttle (10) installed in front of it (glass capillary with an inner diameter of 0.5 mm) and with a plate (13) rigidly fixed to the pneumatic cylinder rod, which has mounting holes (14 and (15) for installing drain (16) and air pipes (17). The shut-off element is a pneumatic valve (4) in the form of a ball valve with a two-way pneumatic actuator with positive "Z+" ("valve open") and negative "Z-" ("valve close") command inputs. The control device (2) is connected to the technological elements of the container filling unit with impulse pipes through the fittings "1" and "4" of the external connections. The sensor triggering pneumatic button (3) and the air tube (17) are connected, respectively, to the fittings "1" and "2". The command inputs "Z+" of the pneumatic valve (4) and the pneumatic cylinder (7) are combined and connected to the nozzle "3", and their command inputs "Z-" are combined and connected to the nozzle "4" of the external connections of the control device (2).EFFECT: increasing the dosing accuracy by increasing the sensitivity of the air tube and the gain of the level sensor, as well as simplifying the design and increasing the versatility of the sensing element of the level sensor and the container filling unit as a whole in relation to its standard sizes and physicochemical properties of the dosed liquid.3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области дозирования жидкостей, а именно к дозаторам с контролем отмеривания дозы по уровню и может быть использовано для автоматизации процессов расфасовки технических жидкостей в тару, в том числе мало пенящихся продуктов бытовой химии, парфюмерии, продуктов лакокрасочной промышленности и др.The invention relates to the field of dispensing liquids, namely to dispensers with dose metering control by level and can be used to automate the processes of filling technical liquids in containers, including low-foaming household chemicals, perfumes, paint and varnish products, etc.

Известны установки розлива жидких продуктов для наполнения тары моделей ДУЭТ, ДУЭТ-П и ДУЭТ-П.2 с кондуктометрическими датчиками уровня компании ИТП «Промбиофит» (https://www.prombiofit.com/ud.html).Known installations for filling liquid products for filling containers of models DUET, DUET-P and DUET-P.2 with conductometric level sensors of the company ITP "Prombiofit" (https://www.prombiofit.com/ud.html).

Недостатками этих установок является ограниченность их области применения электропроводящими жидкостями и внутренним диаметром заливной горловины тары (не менее 20-30 мм), сложность конструкции сменных (для различного диаметра заливной горловины тары) механическим узлов заливочных устройств, высокая стоимость оборудования.The disadvantages of these devices are the limited scope of their application for electrically conductive liquids and the inner diameter of the container filler neck (at least 20-30 mm), the complexity of the design of replaceable (for different container filler neck diameters) mechanical assemblies of filling devices, and the high cost of equipment.

Известно дозирующее устройство (RU 2342313 С2, 27.12.2008), содержащее разливочную головку, линию подачи жидкости в дозатор с запорным органом на линии, канал истечения жидкости в тару, воздушные трубки, внутреннюю цилиндрическую камеру с размещенным в ней вакуумобразующим эжектором, мембрану, размещенную на верхней части головки, и управляющее устройство.Known dispensing device (RU 2342313 C2, 27.12.2008), containing a filling head, a liquid supply line to the dispenser with a shut-off element on the line, a channel for the outflow of liquid into a container, air tubes, an inner cylindrical chamber with a vacuum-forming ejector placed in it, a membrane placed on the top of the head, and a control device.

Недостатками этого устройства являются чрезвычайно сложная конструкция разливочной головки и необходимость герметизации заливной горловины тары в процессе ее наполнения.The disadvantages of this device are the extremely complex design of the filling head and the need to seal the filler neck of the container during the filling process.

Известен дозатор жидкости по уровню (RU 2295490 С2, 20.03.2007), принятый за прототип.Known liquid dispenser by level (RU 2295490 C2, 03/20/2007), taken as a prototype.

Дозатор-прототип содержит разливочную головку, воздушную трубку, запорный орган на линии подачи жидкости в дозатор, датчик наличия тары и управляющее устройство. Дозатор снабжен дополнительно трубкой подачи жидкости в тару, датчиком давления воздуха в таре, датчиком давления жидкости на входе в дозатор и дополнительной воздушной трубкой. Трубка подачи жидкости в тару расположена внутри разливочной головки и сообщена с линией подачи жидкости в дозатор. Дополнительная воздушная трубка расположена концентрично на нижней части основной воздушной трубки. Датчик давления воздуха в таре сообщен с воздушным пространством тары.The prototype dispenser contains a filling head, an air tube, a shut-off element on the liquid supply line to the dispenser, a container presence sensor and a control device. The dispenser is additionally equipped with a tube for supplying liquid to the container, an air pressure sensor in the container, a liquid pressure sensor at the inlet to the dispenser and an additional air tube. The tube for supplying liquid to the container is located inside the filling head and communicated with the line for supplying liquid to the dispenser. The secondary air tube is located concentrically on the bottom of the primary air tube. The air pressure sensor in the container is in communication with the air space of the container.

Дозатор-прототип имеет следующие недостатки:The prototype dispenser has the following disadvantages:

- сложность конструкция разливочной головки и необходимость герметизации заливной горловины тары в процессе ее наполнения;- the complexity of the design of the filling head and the need to seal the filler neck of the container during its filling;

- низкая точность дозирования из-за ее существенной зависимости от скорости наполнения тары, что связано с инерционностью воздушного пространства над жидкостью (как глухой пневматической камеры) к повышению давления в момент окончания наполнения тары;- low dosing accuracy due to its significant dependence on the rate of filling the container, which is associated with the inertia of the air space above the liquid (like a deaf pneumatic chamber) to an increase in pressure at the end of filling the container;

- необходимость проектирования индивидуальных конструкций разливочной головки для тары с различными типоразмерами заливной горловины.- the need to design individual designs of the filling head for containers with different standard sizes of the filler neck.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности дозирования за счет увеличения чувствительности воздушной трубки и коэффициента усиления датчика уровня, а также упрощение конструкции и повышение степени универсальности чувствительного элемента датчика уровня и узла залива тары в целом по отношению к ее типоразмерам и физико-химическим свойствам дозируемой жидкости (вязкости, пенообразованию, агрессивности, содержанию мелкодисперсных взвесей).The objective of the present invention is to improve the dosing accuracy by increasing the sensitivity of the air tube and the gain of the level sensor, as well as to simplify the design and increase the versatility of the sensitive element of the level sensor and the container filling unit as a whole in relation to its standard sizes and physicochemical properties of the dosed liquid ( viscosity, foaming, aggressiveness, content of fine suspensions).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности дозирования, а также упрощение конструкции и повышение степени универсальности узла залива тары по отношению к ее типоразмерам и физико-химическим свойствам дозируемой жидкости.The technical result of the proposed invention is to improve the accuracy of dosing, as well as to simplify the design and increase the degree of versatility of the container filling unit in relation to its standard sizes and physicochemical properties of the dosed liquid.

Технический результат в предлагаемом пневматическом дозаторе с отмериванием дозы по уровню жидкости в таре, содержащем узел залива тары с воздушной трубкой (чувствительным элементом датчика уровня) и сливной трубкой, сообщающейся через запорный орган с линией подачи жидкости в тару, и управляющее устройство, достигается тем, что узел залива тары дополнительно содержит сенсорную пусковую пневмокнопку операции «Дозирование», установленный в вертикальном положении двухвходовый пневмоцилиндр с командным входом «Z+» (перемещение вниз) в верхнюю камеру, с командным входом «Z-» (перемещение вверх) в нижнюю камеру через установленный перед ней постоянный дроссель (стеклянный капилляр с внутренним диаметром 0,5 мм) и с жестко закрепленной на штоке пневмоцилиндра пластиной, имеющей монтажные отверстия для установки сливной и воздушной трубок, причем запорный орган представляет собой пневмоклапан в виде шарового крана с двухсторонним пневмоприводом с положительным «Z+» («клапан открыть») и отрицательным «Z-» («клапан закрыть») командными входами, а управляющее устройство подсоединено к технологическим элементам узла залива тары импульсными трубками через штуцеры «1»-«4» внешних соединений, при этом сенсорная пусковая пневмокнопка и воздушная трубка подключены, соответственно, к штуцерам «1» и «2», командные входы «Z+» пневмоклапана и пневмоцилиндра объединены и подключены к штуцеру «3», а их командные входы «Z-» объединены и подключены к штуцеру «4» внешних соединений управляющего устройства.The technical result in the proposed pneumatic dispenser with measuring the dose by the level of the liquid in the container, containing the unit for filling the container with an air tube (sensitive element of the level sensor) and a drain tube communicating through the shut-off element with the liquid supply line into the container, and the control device, is achieved by that the container filling unit additionally contains a touch-trigger pneumatic button for the "Dosing" operation, a two-input pneumatic cylinder installed in a vertical position with a command input "Z +" (moving down) into the upper chamber, with a command input "Z-" (moving up) into the lower chamber through the installed in front of it there is a constant choke (glass capillary with an inner diameter of 0.5 mm) and with a plate rigidly fixed on the pneumatic cylinder rod, which has mounting holes for installing drain and air pipes, and the shut-off element is a pneumatic valve in the form of a ball valve with a two-way pneumatic actuator with a positive " Z + "(" valve open ") and negative by means of “Z-” (“close valve”) command inputs, and the control device is connected to the technological elements of the container filling unit with impulse tubes through the fittings “1” - “4” of external connections, while the sensor trigger pneumatic button and the air tube are connected, respectively, to fittings "1" and "2", the command inputs "Z +" of the pneumatic valve and pneumatic cylinder are combined and connected to the fitting "3", and their command inputs "Z-" are combined and connected to the fitting "4" of the external connections of the control device.

Управляющее устройство содержит пневмотумблер, задатчик давления, первый постоянный и регулируемый дроссели в цепях пневмопитания сенсорной пусковой пневмокнопки и воздушной трубки, соответственно, второй постоянный дроссель, триггер с раздельными входами, логические элементы «НЕ» и «Запрет», трехмембранный элемент сравнения с положительным и отрицательным входами, пятимембранный элемент сравнения с двумя положительными и двумя отрицательными входами, нормально открытый пневмоклапан с камерами давления подпора и командного сигнала, первый и второй двухкаскадные усилители давления и мощности и технический манометр, причем выход пневмотумблера соединен с входами питания вторых каскадов первого и второго усилителей давления и мощности, выход задатчика давления подключен к соплу питания трехмембранного элемента сравнения и к камере давления подпора нормально открытого пневмоклапана, выход первого постоянного дросселя подсоединен к штуцеру «1» и к командному входу первого двухкаскадного усилителя давления и мощности, выход которого подключен к взводящему входу триггера, выход регулируемого дросселя подключен к штуцеру «2» и к отрицательному входу трехмембранного элемента сравнения, выход которого соединен с техническим манометром, с отрицательными входами пятимембранного элемента сравнения и через пневмоконтакт «сопло - заслонка» нормально открытого пневмоклапана - с его положительными входами, выход триггера подключен к штуцеру «3», к входу логического элемента «НЕ», выход которого соединен со штуцером «4», а также - к запрещающему входу логического элемента «Запрет» и к входу второго постоянного дросселя, выход которого соединен с прямым входом логического элемента «Запрет» и с камерой командного сигнала нормально открытого пневмоклапана, а выход пятимембранного элемента сравнения подключен к входу второго усилителя давления и мощности, выход которого соединен со сбрасывающим входом триггера, и - к дополнительному штуцеру внешних соединений управляющего устройства «5» с заглушкой.The control device contains a pneumatic switch, a pressure generator, a first constant and adjustable throttles in the pneumatic supply circuits of a sensor trigger pneumatic button and an air tube, respectively, a second constant choke, a trigger with separate inputs, logical elements "NOT" and "Forbid", a three-membrane element of comparison with positive and negative inputs, a five-membrane comparison element with two positive and two negative inputs, a normally open pneumatic valve with back-pressure and command signal chambers, the first and second two-stage pressure and power amplifiers and a technical pressure gauge, and the pneumatic switch output is connected to the power inputs of the second stages of the first and second amplifiers pressure and power, the output of the pressure generator is connected to the supply nozzle of the three-membrane reference element and to the back-pressure chamber of the normally open pneumatic valve, the output of the first constant throttle is connected to the fitting "1" and to the command input of the first two-stage amplifier of pressure and power, the output of which is connected to the cocking input of the trigger, the output of the adjustable throttle is connected to the fitting "2" and to the negative input of the three-membrane reference element, the output of which is connected to the technical pressure gauge, with the negative inputs of the five-membrane reference element and through the pneumatic contact "nozzle - damper "Normally open pneumatic valve - with its positive inputs, the trigger output is connected to the" 3 "nozzle, to the input of the" NOT "logic element, the output of which is connected to the" 4 "nozzle, and also to the prohibiting input of the" Disable "logic element and to the input of the second constant choke, the output of which is connected to the direct input of the "Forbid" logic element and to the command signal chamber of the normally open pneumatic valve, and the output of the five-membrane comparison element is connected to the input of the second pressure and power amplifier, the output of which is connected to the reset input of the trigger, and to an additional nipple for external connections of the control device "5" with a plug.

Положение сливной и воздушной трубок вдоль вертикальной оси может регулироваться и фиксироваться стопорными винтами, а ход пневмоцилиндра при его движении «вниз» ограничен установленным на его штоке отрезком толстостенного, например, дюритового шланга-амортизатора, длина L которого рассчитывается по формуле: L=X-Н, где X - полный ход пневмоцилиндра, Н - высота тары.The position of the drain and air pipes along the vertical axis can be adjusted and fixed with locking screws, and the stroke of the pneumatic cylinder when it moves "down" is limited by a section of a thick-walled, for example, a durit hose-shock absorber, installed on its rod, the length L of which is calculated by the formula: L = X- H, where X is the full stroke of the pneumatic cylinder, H is the height of the container.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого пневматического дозатора с отмериванием дозы по уровню жидкости в таре, который содержит узел залива тары (УЗ) 1 и пневматическое управляющее устройство (УУ) 2.The drawing shows a functional diagram of the proposed pneumatic dispenser with dose metering according to the liquid level in a container, which contains a container filling unit (US) 1 and a pneumatic control device (UU) 2.

УЗ 1 содержит следующее технологическое оборудование:UZ 1 contains the following technological equipment:

- сенсорную пусковую пневмокнопку 3 операции «Дозирование»;- touch trigger pneumatic button 3 of the "Dosing" operation;

- пневмоклапан 4 в виде шарового крана с двухсторонним пневмоприводом в качестве запорного устройства на линии 5 подачи жидкости в тару 6;- pneumatic valve 4 in the form of a ball valve with a two-way pneumatic drive as a shut-off device on the line 5 for supplying liquid to the container 6;

- смонтированный в вертикальном положении двухвходовый пневмоцилиндр 7 с верхней (8) и нижней (9) камерами управления;- mounted in a vertical position two-entry pneumatic cylinder 7 with upper (8) and lower (9) control chambers;

- установленный на входе в камеру 9 стеклянный капилляр 10 с внутренним диаметром 0,5 мм, обеспечивающий плавность хода штока 11 пневмоцилиндра;- installed at the entrance to the chamber 9, a glass capillary 10 with an inner diameter of 0.5 mm, which ensures the smooth movement of the rod 11 of the pneumatic cylinder;

- установленный на штоке 11 пневмоцилиндра 7 ограничитель его хода 12 в виде толстостенного дюритового шланга-амортизатора, длина L которого рассчитывается по формуле: L=X-Н, где X - полный ход пневмоцилиндра, Н - высота тары;- mounted on the rod 11 of the pneumatic cylinder 7, its stroke limiter 12 in the form of a thick-walled durit shock absorber hose, the length L of which is calculated by the formula: L = X-H, where X is the full stroke of the pneumatic cylinder, H is the height of the container;

- жестко закрепленная гайкой на штоке пневмоцилиндра монтажная пластина 13 с отверстиями для установки и фиксации стопорными винтами 14 и 15 положений сливной (16) и воздушной (17) трубок.- a mounting plate 13 rigidly fixed with a nut on the pneumatic cylinder rod with holes for installing and fixing with locking screws 14 and 15 positions of the drain (16) and air (17) tubes.

УУ 2 построено на элементной базе Универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА) [Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации ГСП. Универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики УСЭППА. Каталог, Том 5, выпуск 1. 1975. 44 с.]. Питание пневмоэементов УУ производится от пневмосети через понижающий стабилизатор, настраиваемый на выходное давление, равное 1,4 кгс/см2. (Стабилизатор на чертеже не показан).UU 2 is built on the element base of the Universal System of Elements for Industrial Pneumatic Automatics (USEPPA) [State system of industrial instruments and automation equipment GSP. Universal system of elements of industrial pneumatic automation USEPPA. Catalog, Volume 5, issue 1. 1975. 44 p.]. The pneumatic elements of the UU are powered from the pneumatic network through a step-down stabilizer, adjustable to an output pressure of 1.4 kgf / cm 2 . (The stabilizer is not shown in the drawing).

В состав УУ входят пневмоэлементы следующего функционального назначения:The UU includes pneumatic elements of the following functional purpose:

- первый постоянный (18) и регулируемый (19) дроссели, предназначенные для ограничения расхода воздуха в канале пусковой пневмокнопки 3 и воздушной трубки 17, соответственно;- the first constant (18) and adjustable (19) throttles, designed to limit the air flow in the channel of the starting pneumatic button 3 and the air tube 17, respectively;

- пневмотумблер 20 питания вторых каскадов первого (21) и второго (22) двухкаскадных пороговых усилителей давления и мощности;- pneumatic switch 20 supplying the second stages of the first (21) and second (22) two-stage threshold pressure and power amplifiers;

- задатчик 23 давления подпора нормально открытого пневмоклапана 24 и давления питания трехмембранного элемента сравнения 25, выполняющего функцию первого каскада усиления выходного сигнала (давления р2) воздушной трубки 17;- a set point 23 for the back-up pressure of the normally open pneumatic valve 24 and the supply pressure of the three-membrane comparison element 25, which serves as the first stage of amplification of the output signal (pressure p 2 ) of the air tube 17;

- пятимембранный элемент сравнения 26 в качестве второго каскада усиления выходного сигнала воздушной трубки 17;- a five-membrane element of comparison 26 as the second stage of amplification of the output signal of the air tube 17;

- второй постоянный дроссель 27 на входе в командную камеру нормально открытого пневмоклапана 24 с логическим элементом «Запрет» 28 для стравливания воздуха за дросселем 27 в атмосферу;- the second constant throttle 27 at the inlet to the command chamber of the normally open pneumatic valve 24 with the "Forbid" logic element 28 to bleed air behind the throttle 27 into the atmosphere;

- малогабаритный технический манометр 29 для настройки и контроля выходного давления трехмембранного элемента сравнения 25;- a small-sized technical manometer 29 for setting and monitoring the outlet pressure of the three-diaphragm comparison element 25;

- триггер с раздельными входами 30 с логическим элементом «НЕ» 31 для включения в работу элементов датчика уровня и управления работой пневмоклапана 4 и пневмоцилиндра 7 на операции «Дозирование».- a trigger with separate inputs 30 with a logical element "NOT" 31 to activate the level sensor elements and control the operation of the pneumatic valve 4 and the pneumatic cylinder 7 during the "Dosing" operation.

Связи между элементами УУ и УЗ осуществляются импульсными трубками из ПВХ через штуцеры «1»-«4» внешних соединений УУ. Дополнительный штуцер внешних соединений «5» заглушен и используется для настройки выходного давления пятимембранного элемента сравнения 26. (Линия подсоединения пятимембранного элемента сравнения 26 к штуцеру «5» показана на чертеже пунктиром).The connections between the UU and UU elements are carried out by impulse pipes made of PVC through the fittings "1" - "4" of the UU external connections. An additional nipple for external connections "5" is plugged and is used to adjust the outlet pressure of the five-diaphragm reference element 26. (The connection line of the five-diaphragm element of comparison 26 to the nipple "5" is shown in the drawing by a dotted line).

Для подготовки дозатора к работе необходимо произвести сборку и монтаж элементов узла залива тары и настройку пневмоэлементов УУ: выходных давлений задатчика 23 и элементов сравнения 25 и 26 и расхода воздуха, поступающего в воздушную трубку 17 через регулируемый дроссель 19.To prepare the dispenser for operation, it is necessary to assemble and install the elements of the container filling unit and adjust the pneumatic elements of the UU: the output pressures of the regulator 23 and the comparison elements 25 and 26 and the air flow entering the air pipe 17 through the adjustable throttle 19.

Настройка пневмоэлементов УУ осуществляется при включенном давлении питания по следующей методике.The adjustment of the UU pneumatic elements is carried out with the supply pressure turned on according to the following method.

Задатчик 23 настраивается на выходное давление питания элемента сравнения 25, равное 0,8 кгс/см2. Выходные давления элементов сравнения 25 и 26 настраиваются посредством специальной регулировки пневмоконтактов элементов - положений их сопл питания и сопл стравливания воздуха в атмосферу относительно заслонок. Для элемента сравнения 25 номинальное значение выходного давления, контролируемого по манометру 29, составляет 0,4 кгс/см2. Начальное давление на выходе элемента сравнения 26 должно составлять порядка 10-20 мм. вод.ст. (0,001-0,002 кгс/см2) и может быть проконтролировано по образцовому манометру (на чертеже не показан), подключаемому к штуцеру «5» внешних соединений УУ. Настройка проводимости регулируемого дросселя 19 настраивается посредством ввода воздушной трубки 17 в вспомогательную емкость с водой и визуального контроля частоты отделения пузырьков воздуха от торца трубки. Эта частота должна составлять 1-2 гц.The setpoint 23 is adjusted to the outlet pressure of the supply of the reference element 25, equal to 0.8 kgf / cm 2 . The outlet pressures of the comparison elements 25 and 26 are adjusted by means of a special adjustment of the pneumatic contacts of the elements - the positions of their supply nozzles and nozzles for bleeding air into the atmosphere relative to the dampers. For the comparison element 25, the nominal value of the outlet pressure, monitored by the pressure gauge 29, is 0.4 kgf / cm 2 . The initial pressure at the outlet of the comparison element 26 should be of the order of 10-20 mm. water column (0.001-0.002 kgf / cm 2 ) and can be monitored using an exemplary pressure gauge (not shown in the drawing) connected to the fitting "5" of the external connections of the UU. The setting of the conductivity of the adjustable throttle 19 is adjusted by introducing the air tube 17 into the auxiliary container with water and visually monitoring the frequency of separation of air bubbles from the end of the tube. This frequency should be 1-2 Hz.

Сборка и монтаж элементов узла залива тары производится в следующей последовательности:The assembly and installation of the elements of the container filling unit is carried out in the following sequence:

- установить на шток 11 пневмоцилиндра 7 ограничитель хода 12, соответствующей по длине L высоте тары Н (L=X-Н, где X - полный ход пневмоцилиндра);- install on the rod 11 of the pneumatic cylinder 7 a travel stop 12 corresponding to the length L of the container height H (L = X-H, where X is the full stroke of the pneumatic cylinder);

- закрепить монтажную пластину 13 на штоке 11 пневмоцилиндра 7;- fix the mounting plate 13 on the rod 11 of the pneumatic cylinder 7;

- включить давление питания УУ;- turn on the UU supply pressure;

- установить тару 6 на позицию налива;- set the container 6 to the filling position;

- установить сливную (16) и воздушную (17) трубки в отверстия монтажной пластины 13 и зафиксировать стопорным винтом 14 положение сливной трубки 16 над заливной горловиной тары с небольшим (2-3 мм) зазором;- install the drain (16) and air (17) tubes into the holes of the mounting plate 13 and fix the position of the drain tube 16 with a locking screw 14 above the container filler neck with a small (2-3 mm) gap;

- отключить пневмопитание УУ, переместить шток 11 пневмоцилиндра в нижнее положение и зафиксировать стопорным винтом 15 положение воздушной трубки 17 на высоте, соответствующей заданному положению уровня жидкости в таре.- turn off the pneumatic supply of the UU, move the rod 11 of the pneumatic cylinder to the lower position and fix the position of the air tube 17 with the locking screw 15 at a height corresponding to the given position of the liquid level in the container.

Дозатор работает следующим образом.The dispenser works as follows.

При подаче давления питания на УУ пневмоклапан 4 закрывается (Z+=0, Z-=1), и шток 11 пневмоцилиндра 7 перемещается в исходное верхнее положение.When the supply pressure is applied to the UU, the pneumatic valve 4 closes (Z + = 0, Z- = 1), and the rod 11 of the pneumatic cylinder 7 moves to its original upper position.

Налив жидкости в тару производится автоматически при касании оператором отверстия сенсорной пусковой пневмокнопки 3. При касании отверстия кнопки повышается избыточное давление p1, срабатывает двухкаскадный усилитель 21 и взводится триггер 30; при этом открывается пневмоклапан 4 (Z+=1, Z-=0), и шток пневмоцилиндра 7 перемещается в нижнее положение, обеспечивая плавное (без вспенивания и образования пузырьков воздуха на поверхности жидкости) наполнение тары 6 дозируемой жидкостью.The liquid is poured into the container automatically when the operator touches the hole of the sensor triggering pneumatic button 3. When the hole of the button is touched, the excess pressure p 1 rises, the two-stage amplifier 21 is triggered and the trigger 30 is cocked; at the same time, the pneumatic valve 4 (Z + = 1, Z- = 0) opens, and the rod of the pneumatic cylinder 7 moves to the lower position, providing smooth (without foaming and the formation of air bubbles on the surface of the liquid) filling the container 6 with the dosed liquid.

При достижении уровнем жидкости в таре торцевой кромки воздушной трубки 17, из-за образования пузырька воздуха на границе раздела «газ-жидкость» происходит скачкообразное повышение давления р2 и, соответственно, - усиленное по амплитуде скачкообразное уменьшение давления на выходе элемента сравнения 25. Уменьшение давления на выходе элемента сравнения 25, ввиду наличия в схеме датчика уровня нормально открытого пневмоклапана 24, плавно замыкаемого после включения подачи жидкости в тару, вызывает скачкообразное повышение давления на выходе элемента сравнения 25, переключение с "0" на "1" усилителя 22 и сброс на "0" триггера 30. При этом закрывается пневмоклапан 4 и прекращается подачи жидкости в тару (Z+=0, Z-=1). Элементы УЗ и УУ переходят в исходное состояние. Цикл операций наполнения тары повторяется при очередной подаче команды от кнопки 3.When the liquid level in the container reaches the end edge of the air tube 17, due to the formation of an air bubble at the gas-liquid interface, an abrupt increase in pressure p 2 occurs and, accordingly, an abrupt increase in amplitude in the pressure at the outlet of the comparison element 25. Decrease pressure at the outlet of the comparison element 25, due to the presence in the circuit of the level sensor of a normally open pneumatic valve 24, which is smoothly closed after turning on the liquid supply to the container, causes an abrupt increase in pressure at the outlet of the comparison element 25, switching from "0" to "1" of amplifier 22 and reset to "0" trigger 30. This closes the pneumatic valve 4 and stops the supply of liquid to the container (Z + = 0, Z- = 1). The elements of the ultrasonic and the ultrasonic device are transferred to their initial state. The cycle of container filling operations is repeated with the next command from button 3.

Таким образом, сутью предлагаемого технического решения, обеспечивающего повышение точности дозирования, является использование в качестве чувствительного элемента датчика уровня воздушной трубки, продуваемой сжатым воздухом с малым расходом, подключенной к двухкаскадному аналоговому усилителю давления (на элементах сравнения 25 и 26) с чрезвычайно высоким коэффициентом усиления (порядка 1600). При этом выходной аналоговый сигнал усилителя преобразуется в дискретный командный сигнал на отключение подачи жидкости в тару посредством порогового двухкаскадного усилителя давления и мощности (22) с низким порогом срабатывания (порядка 120 мм. вод.ст). Это обеспечивает реакцию датчика на образование воздушного пузырька на границе раздела «газ-жидкость» в момент достижения уровнем жидкости в наполняемой таре заданного положения, совпадающего с положением торцевой кромки воздушной трубки.Thus, the essence of the proposed technical solution, providing an increase in the dosing accuracy, is the use as a sensitive element of the level sensor of an air tube blown with compressed air with a low flow rate, connected to a two-stage analog pressure amplifier (on comparison elements 25 and 26) with an extremely high gain (about 1600). In this case, the output analog signal of the amplifier is converted into a discrete command signal to turn off the supply of liquid to the container by means of a threshold two-stage pressure and power amplifier (22) with a low response threshold (about 120 mm of water column). This ensures that the sensor responds to the formation of an air bubble at the gas-liquid interface when the liquid level in the container being filled reaches a predetermined position, which coincides with the position of the end edge of the air tube.

Преимуществами предложенного устройства являются также:The advantages of the proposed device are also:

- существенное упрощение конструкции узла залива тары и повышение надежности выполнения операции отмеривания дозы за счет исключения необходимости герметизации заливной горловины тары в процессе ее наполнения;- a significant simplification of the design of the container filling unit and increasing the reliability of the dose metering operation by eliminating the need to seal the container filling neck during its filling;

- повышение степени универсальности чувствительного элемента датчика уровня и узла залива тары в целом по отношению к ее типоразмерам и физико-химическим свойствам дозируемой жидкости (вязкости, пенообразованию, агрессивности, содержанию мелкодисперсных взвесей).- increasing the degree of versatility of the sensing element of the level sensor and the container filling unit as a whole in relation to its standard sizes and physicochemical properties of the dosed liquid (viscosity, foaming, aggressiveness, content of fine suspensions).

Claims (3)

1. Пневматический дозатор с отмериванием дозы по уровню жидкости в таре, содержащий узел залива тары с воздушной трубкой (чувствительным элементом датчика уровня) и сливной трубкой, сообщающейся через запорный орган с линией подачи жидкости в тару, и управляющее устройство, отличающийся тем, что узел залива тары дополнительно содержит сенсорную пусковую пневмокнопку операции «Дозирование», установленный в вертикальном положении двухвходовый пневмоцилиндр с командным входом «Z+» - перемещение вниз в верхнюю камеру, с командным входом «Z-» - перемещение вверх в нижнюю камеру через установленный перед ней постоянный дроссель (стеклянный капилляр с внутренним диаметром 0,5 мм) и с жестко закрепленной на штоке пневмоцилиндра пластиной, имеющей монтажные отверстия для установки сливной и воздушной трубок, причем запорный орган представляет собой пневмоклапан в виде шарового крана с двухсторонним пневмоприводом с положительным «Z+» - «клапан открыть» и отрицательным «Z-» - «клапан закрыть» командными входами, а управляющее устройство подсоединено к технологическим элементам узла залива тары импульсными трубками через штуцеры «1»-«4» внешних соединений, при этом сенсорная пусковая пневмокнопка и воздушная трубка подключены, соответственно, к штуцерам «1» и «2», командные входы «Z+» пневмоклапана и пневмоцилиндра объединены и подключены к штуцеру «3», а их командные входы «Z-» объединены и подключены к штуцеру «4» внешних соединений управляющего устройства.1. Pneumatic dispenser with dose metering by the level of liquid in a container, containing a container filling unit with an air tube (sensing element of the level sensor) and a drain tube communicating through a shut-off element with the liquid supply line into the container, and a control device, characterized in that the unit The container gulf additionally contains a touch-trigger pneumatic button for the "Dosing" operation, a two-way pneumatic cylinder installed in a vertical position with a command input "Z +" - moving down to the upper chamber, with a command input "Z-" - moving upward into the lower chamber through a constant throttle installed in front of it (glass capillary with an inner diameter of 0.5 mm) and with a plate rigidly fixed on the pneumatic cylinder rod, which has mounting holes for installing drain and air pipes, and the shut-off element is a pneumatic valve in the form of a ball valve with a two-way pneumatic actuator with a positive "Z +" - " open valve "and negative" Z- "-" close valve " command inputs, and the control device is connected to the technological elements of the container filling unit with impulse tubes through the fittings "1" - "4" of the external connections, while the sensor trigger pneumatic button and the air tube are connected, respectively, to the fittings "1" and "2", command inputs "Z +" of the pneumatic valve and pneumatic cylinder are combined and connected to the fitting "3", and their command inputs "Z-" are combined and connected to the fitting "4" of the external connections of the control device. 2. Дозатор по п. 1, отличающийся тем, что управляющее устройство содержит пневмотумблер, задатчик давления, первый постоянный и регулируемый дроссели в цепях пневмопитания сенсорной пусковой пневмокнопки и воздушной трубки, соответственно, второй постоянный дроссель, триггер с раздельными входами, логические элементы «НЕ» и «Запрет», трехмембранный элемент сравнения с положительным и отрицательным входами, пятимембранный элемент сравнения с двумя положительными и двумя отрицательными входами, нормально открытый пневмоклапан с камерами давления подпора и командного сигнала, первый и второй двухкаскадные усилители давления и мощности и технический манометр, причем выход пневмотумблера соединен с входами питания вторых каскадов первого и второго усилителей давления и мощности, выход задатчика давления подключен к соплу питания трехмембранного элемента сравнения и к камере давления подпора нормально открытого пневмоклапана, выход первого постоянного дросселя подсоединен к штуцеру «1» и к командному входу первого двухкаскадного усилителя давления и мощности, выход которого подключен к взводящему входу триггера, выход регулируемого дросселя подключен к штуцеру «2» и к отрицательному входу трехмембранного элемента сравнения, выход которого соединен с техническим манометром, с отрицательными входами пятимембранного элемента сравнения и через пневмоконтакт «сопло - заслонка» нормально открытого пневмоклапана - с его положительными входами, выход триггера подключен к штуцеру «3», к входу логического элемента «НЕ», выход которого соединен со штуцером «4», а также - к запрещающему входу логического элемента «Запрет» и к входу второго постоянного дросселя, выход которого соединен с прямым входом логического элемента «Запрет» и с камерой командного сигнала нормально открытого пневмоклапана, а выход пятимембранного элемента сравнения подключен к входу второго усилителя давления и мощности, выход которого соединен со сбрасывающим входом триггера, и - к дополнительному штуцеру внешних соединений управляющего устройства «5» с заглушкой.2. The dispenser according to claim 1, characterized in that the control device contains a pneumatic switch, a pressure regulator, a first constant and adjustable throttles in the pneumatic supply circuits of a sensor starting pneumatic button and an air tube, respectively, a second constant choke, a trigger with separate inputs, logical elements "NOT "And" Forbid ", a three-membrane element of comparison with positive and negative inputs, a five-membrane element of comparison with two positive and two negative inputs, a normally open pneumatic valve with chambers of pressure and command signal, the first and second two-stage pressure and power amplifiers and a technical pressure gauge, and the output of the pneumatic switch is connected to the supply inputs of the second cascades of the first and second pressure and power amplifiers, the output of the pressure transmitter is connected to the supply nozzle of the three-membrane reference element and to the back-pressure chamber of the normally open pneumatic valve, the output of the first constant throttle is connected to the fitting "1" and to the command input of the first two-stage pressure and power amplifier, the output of which is connected to the cocking input of the trigger, the output of the adjustable throttle is connected to the fitting "2" and to the negative input of the three-membrane reference element, the output of which is connected to the technical pressure gauge, with the negative inputs of the five-membrane reference element and through the pneumatic contact "Nozzle - damper" of a normally open pneumatic valve - with its positive inputs, the trigger output is connected to the nozzle "3", to the input of the logical element "NOT", the output of which is connected to the nozzle "4", and also to the inhibiting input of the logic element "Disable "And to the input of the second constant throttle, the output of which is connected to the direct input of the" Inhibit "logic element and to the command signal chamber of the normally open pneumatic valve, and the output of the five-membrane comparison element is connected to the input of the second pressure and power amplifier, the output of which is connected to the reset input of the trigger, and - to an additional external fitting their connections of the control device "5" with a plug. 3. Дозатор по п. 1, отличающийся тем, что положение сливной и воздушной трубок вдоль вертикальной оси может регулироваться и фиксироваться стопорными винтами, а ход пневмоцилиндра при его движении «вниз» ограничен установленным на его штоке отрезком толстостенного, например, дюритового шланга-амортизатора, длина L которого рассчитывается по формуле: L=X-Н, где X - полный ход пневмоцилиндра, Н - высота тары.3. The dispenser according to claim 1, characterized in that the position of the drain and air pipes along the vertical axis can be adjusted and fixed with locking screws, and the stroke of the pneumatic cylinder when it moves "down" is limited by a section of thick-walled, for example, duritovy hose-shock-absorber, installed on its rod , the length L of which is calculated by the formula: L = X-H, where X is the full stroke of the pneumatic cylinder, H is the height of the container.
RU2020141337A 2020-12-15 2020-12-15 Pneumatic dispenser with dose measurement by liquid level in container RU2754139C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141337A RU2754139C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Pneumatic dispenser with dose measurement by liquid level in container

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141337A RU2754139C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Pneumatic dispenser with dose measurement by liquid level in container

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2754139C1 true RU2754139C1 (en) 2021-08-30

Family

ID=77669838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141337A RU2754139C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Pneumatic dispenser with dose measurement by liquid level in container

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2754139C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1497283A (en) * 1974-12-10 1978-01-05 Laub H Volumetric rapid filling machine
RU2005105741A (en) * 2005-03-02 2006-08-10 Лев Абрамович Ровинский (RU) LIQUID DISPENSER BY LEVEL
RU2309094C1 (en) * 2006-06-19 2007-10-27 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Liquid product metering device
WO2010133403A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 Robert Bosch Gmbh Combined filling station
RU2628984C1 (en) * 2016-11-11 2017-08-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Universal dosage system of liquids on basis of membrane pump

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1497283A (en) * 1974-12-10 1978-01-05 Laub H Volumetric rapid filling machine
RU2005105741A (en) * 2005-03-02 2006-08-10 Лев Абрамович Ровинский (RU) LIQUID DISPENSER BY LEVEL
RU2309094C1 (en) * 2006-06-19 2007-10-27 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Liquid product metering device
WO2010133403A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 Robert Bosch Gmbh Combined filling station
RU2628984C1 (en) * 2016-11-11 2017-08-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Universal dosage system of liquids on basis of membrane pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3191807A (en) Dispenser adapted for ultra-micro range
US2492873A (en) Valved nozzle
CN104998778A (en) Intelligent variable process spray system
RU2754139C1 (en) Pneumatic dispenser with dose measurement by liquid level in container
US5727606A (en) Container filling machine
US3260816A (en) Pressure switch
US3527267A (en) Automatic container filling apparatus
JP4168313B2 (en) Liquid level control system
US4254804A (en) Filling device for filling containers
US7392698B2 (en) Automatic flow measuring device
GB2026245A (en) Pressure control switch
RU2628984C1 (en) Universal dosage system of liquids on basis of membrane pump
US3095125A (en) Liquid measuring and dispensing device
US2418614A (en) Liquid level gauge
US2988099A (en) Fluid-operated control device
US4526041A (en) Digital fluid flow rate sensor
US3459332A (en) Pneumatically controlled dispensing apparatus
US4258745A (en) Control device for a liquid level maintaining system or the like
US3407973A (en) Automatic liquid measuring and dispensing device
US4118150A (en) Control apparatus responsive to liquid flow
SU1035574A1 (en) Device for adjusting level in vessel
US3001399A (en) Metering apparatus and hydrostatic head control system
US3201002A (en) Liquid measuring and dispensing apparatus
SU1101729A1 (en) Fraction collector for liquid chromatograph
RU1817831C (en) Fluid measuring device