Дозатор
Иллюстрации
Реферат
(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
9(5)) G 01 F 13/00 1В -М,„)) ЗЪ/08
Р ., ъ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИВ
t 4
f ф
Р р . /
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - . -"-:. ; ""/
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Я) 3417710 23-25
° ° (221 31.03;82 (46, 15, 09. 83. Вюл. )) 34 (721 В.М. Колмогоров, Н.Ф. Лешонок, В.П. Соколов, В.К. Снурников и В.Е; Шульга (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика (531 543. 544 (088.. 81 (56) 1. Сакодинский К. Н. и др. Приборы для хроматографии, М., "Машино- . строение", 1913, с. 28-29.
2 ° Патент Японии )) 50-7972, кл. 113 Р 121, 1972 (прототип). (54) Б7) 1 ° ДОЭАТОР, содержащий неподвижный корпус с каналами для:под» вода и вывода несущего газа и дозиру емого вещества, золотник, соединен- ный с приводом и -герметично поджатый .к золотниковой поверхности .корпуса
" аг мерную емкость, соединительные кананалы, выполненные в золотнике и сооб. щающиеся с соответствующими каналами в корпусе и мерной емкостью, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и точности дозирования за счет выравнивания давления дозируемого вещества s мерной емкости с давлением несущего газа, в него введен пневмоповторитель, а золотник размещен в герметичном объеме, который соединен с каналом для подвода несущего газа и с управляющим входом пневмоповторителя,.проточная камера которого соединена с выходом мерной емкости.
2 ° Дозатор по п 1, о т л и ч аю шийся тем, что привод.соединен с золотником через тепловое сопротивление, вокруг которого размещен холодильник.
1041874
Изобретение относится к доэиронанию веществ и может быть использовано, н частности, в хроматографии.
Известны дозаторы, представляющие собой пластинчатый кран, имеюций две притертые металлические пластины, между которыми размещена скользящая прокладка из тефлона.
Эта прокладка перемещается между ме.таллическими пластинами под действием пневматического привода. В прок- 10 ладке выполнены различные отверстия и каналы, по которым потоки отводятся в нужном направлении. Объем вводимой пробы задается отверстием в скользящей прокладке или мерной 15 трубкой, в которых отсекается проходящий продукт и направляется в анализатор. Уплотнение достигается с помощью нажимных пружин, обеспечивающих плотное прижатие пластин друг к другу (11 .
Недостатком подобных дозаторов является то, что отсутствие смазки вызывает их повышенный износ при обеспечении достаточной герметич- . ности. При отборе пробы, т.е. при перетекании исследуемого газа из мерной трубки в анализатор, наиболее вероятна ситуация, когда давление исследуемого газа н мерной трубке превы- . шает на некоторую величину атмосферное давление. За счет образующегося перепада давления нозникает изменение нулевого сигнала хроматографа, в результате чего образуется ошибка в измерениях. 35
Наиболее близким по технической суцности и достигаемому результату к предлагаемому является дозатор, содержащий неподвижный корпус с каналами для подвода и вывода несущего 40 газа и доэируемого вещества, золотник, соединенный с приводом и герметично поджатый к золотниковой поверхности корпуса, мерную емкость, соединительные каналы, выполнены в зо- 45 лотнике и сообщаюциеся с соответству-, ющими каналами в корпусе и мерной емкостью (2) .
Этот кран для отбора проб в газо" вом хроматографе обеспечивает автоматическое выравнивание данления исследуемого газа в мерной трубке относительно атмосферного давления непосредстненно перед поступлением этого исследуемого газа в анализатор. Однако н этом устройстве точность доэирования зависит от колебания барометрическогб давления, и оно не га рантирует от утечки газа-носителя, что приводит к нарушению работы хро- 60
l матографа.
Целью изобретения является понышение надежности и точности дозирования эа счет автоматического выравнивания лачления дозируемого нещест- 65 ва в мерной емкости с давлением несущего газа.
Поставленная цель достигается тем, что в дозатор, содержащий неподвижный корпус с каналами для подвода и вывода несущего газа и дозируемого вецества, золотник, соединенный с приводом и герметично поджатый к золотниконой поверхности корпуса, мерную емкость, соединительные каналы, выполненные в золотнике и сообщающиеся с соответствуюцими каналами в корпусе и мерной емкостью, введен пневмоповторитель, а золотник размещен в герметичном объеме, который соединен с каналом для поднода несущего газа и с управляющим входом пневмоповторителя, проточная камера которого соединена с выходом мерной емкости.
Принод соединен с золотником через тепловое .сопротивление, вокруг которого размещен холодильник.
Известно, что в хроматографе давление несущего газа поддерживается с точностью не ниже 1%. В предлагаемом дозаторе давление газа в дозе поддерживается пневмоповторителем таким же, как и давление несущего газа. Следовательно, изменение массы дозируемого газа от давления в предлагаемом дозаторе не ниже 1% и не зависит от атмосферного давления.
В результате этого в предлагаемом доэаторе точность дозиронания выше, чем н известных устройствах.
Корпус и золотник дозатора образуют целевое уплотнение. Утечки из полости высокого давления в полость низкого давления ограничены малой величиной зазора между ними. Объем расхода газа (утечки) на единицу длины зазора при параллельных поверхностях определяют иэ уравнения (Р -Р,)bg 2МЬ еде P u P — давления в полости нео сущего и доэируемого потоков или в полостях несуцего, доэируемого потоков и внутренней полости герметичного .корпуса цо — высота щели
М вЂ” вязкость продукта;
L — длина канала утечки.
Перепад давлений между полостью несущего потока и полостью дозируемо го потока, а также перепад давлений между полостью корпуса и каждой полостью несущего и дозируемого потоков в известных доваторах достигает значений 0,1 МПа и выше,.-а в предлагаемом дозаторе эти перепады менее
0,005 NIIa. Поэтому в предлагаемом новаторе утечки л двадцать раз мень10.41874 ше, чем в известных. Высота щеленого уплотнения зависит от давления прижимного устройства и,- н оснонном, от качества выполнения эолотниконых поверхностей; Так как утречки в предлагаемом дозаторе значительно меньше, чем в дозаторе, принятом за прототип, то достаточно. небольших усилий для обеспечения герметичности предлагаемого доэатора. В результате этого сила трения золотника о корпус в предлагаемом дозаторе меньше, чем в базовом, а следовательно, он будет меньше изнашиваться. Надежность доэатора определяется точностью доэи- рования и его герметичностью. Таким 15 образом, в предлагаемом дозаторе точность дозиронания не занисит от давления условий эксплуатации и выше че л в прототипе, а герметичность обеспечивается при меньших усилиях 2О прижимного устройства.
На фиг. 1 изображен дозатор с золотником вращательного типа, на: фиг. 2 — дозатор с золотником посту- . пательного типа. на фиг. 3 — газовая
1 схема дозатора с золотником поступательного типа на фиг. 4 — газовая
7 схема дозатора с золотником вращательного типа; на фиг. 5 — газовая схема дозатора с двумя корпусами и одним золотником поступательного типа.
Дозатор содержит неподвижный корпус 1, золотник 2, связанный штоком
3 через тепловое сопротивление 4 и .трубку 5 с силовым приводом, состоящим из мембраны б, пружины 7, штока 8 . и корпуса привода 9. Часть трубки 5 . . и тепловое сопротивление 4 охлаждаются водой или другим хладагентом, поступающим по трубке 10 и выходящим 40 по трубке 11. Неподнижный корпус 1 имеет эолотниковую поверхность.12, на которую ныходят отверстия каналов входа 13 и выхода 14 несущего газа, входа 15 и выхода 16 исследуемого га-45 за, для подключения мерной трубки 17.
В золотнике 2 имеются каналы 18-21 или отверстия 22, 23, предназначенные для соединения каналов в неподвижном корпусе 1 при соответствующих перемещениях золотника 2. Золотник 2 со штоком 3 подают пружиной 24 или маг-. нитом 25 к эолотниковой поверхности
12. Золотник 2 размещен в герметич- . ном объеме 26, образованном неподвижным корпусом 1, трубкой 5 и уплотнительными кольцами 27, 28. Герметичный объем 26 связан трубкой 29 с управлякщим входом 30 пневмоповторителя, а трубкой 31 — co входом 13 несущего газа. Вход 32 пневмоповтори-60 теля соединен с выходом 16 исследуемого газа. Силовой привод отделен от горячей зоны перегородкой 33. В силовом приводе (фиг. 1) поступательное .движение мембраны 6 преобразуется во 65 вращательное движение золотника винтовой парой, состоящей из штока 8 с винтовой канавкой, шарика 34 и сепаратора 35. Воздух управления поступает в принод по штуцеру 36.
Дозатор работает следующим образом.
Под воздействием пружины 7 и перемещения элементов связи 6, 8, 4, 3 золотник 2 занимает исходное положение, в котором осуществляется отбор пробы. При этом происходит поступление исследуемого газа со входа 15 по каналау 18 в мерную трубку 17 и в канал 20 или со входа 15 по отверстию 17. и из них через выход 16, постоянный дроссель Др к сбросу 1 и через вход 32 повторителя и его управляемое сечение к сбросу 2. Одновременно несущей гаэ со входа 13 через канал 21 или отверстие 23 (фиг.5) поступает з выхода 14 в .анализатор, а также в герметичный объем 26 по каналу 31 и по каналу 20 на управляющий вход 30 повторителя. При вероятной ситуации, когда давление исследуемого газа на входе 32 пневмоповторителя больше, чем давление исследуе лого газа на его управляющем входе 30, то под действием перепада давления управляющее сечение пневмоповторителя увеличивается, тем самым уменьшается давление исследуемого газа на входе 32,до значения, при котором давления на входах 30 и 32 равны. В этом случае давление исследуемого газа в каналах 18 и 20 золотника, в мерной трубке 17 или в мерном отверстии 17 равно давлению несущего газа в канале 21 золотника или отверстии 23 и герметичном объеме 26, что позволяет прикладывать небольшие усилия пружины 24 или магнита 25 для обеспечения надежного уплотнения. Поскольку давление несущего потока в хроматрграфе постоянно, то и давление исследуемого газа в мерной трубке или отверстия 17 постоянно и не. зависит от атмосферного давления. Для ввода пробы в анализатор подают воздух управления через штуцер 36 и путем перемещения элементов б, 8, 4, 3 золотник занимает другое положение. При этом несущий поток со входа 13 через канал 18 не-. ремещает объем исследуемого газа из мерной трубки 17 по каналу 20 или из мерного отверстия 17 и выход 14 в анализатор. Одновременно исследуе мый газ со входа 15 через канал 19 или отверстие 22 по выходу 16 поступает к сбросу 1 через дроссель Др и через вход 32 повторителя и его управляемое сечение к сбросу 2. При этом повторитель аналогичным образом выравнивает давление исследуемого газа относительно давления несущего газа. Давление исследуемого газа в канале 19 или отверстии 22 также pas1041874 но давлению несущего газа с пробой в каналах 18, 20 и мерной трубке 17 или отверстии 17 и в герметичном объеме 26, что позволяет, как и в первом случае, прикладывать небольшое усилие пружины 24 или магнита 25 для обеспечения надежного уплотнения.
При этаж отсутствует перепад давления в мернЬй трубке по отношению к давлЕнию в несущем потоке, за счет чего исключается ошибка в показании хро- 10 матографа и отсутствует движущая сила для утечки газов.
Для дозирования исследуемого газа при высокой температуре неподвижный корпус 1 размещают в термостате и отделяют перегородкой. 33, а привод размещают при температуре окружающей среды. Для исключения выхода из строя привода за счет тепла, поступающего от неподвижного корпуса 1 и золотника 2 к резиновой мембране 6 через трубку 5 и шток 3, последний соединен с мембраной 6 через шток 8 и тепловое сопротивление 4, вокруг которого пропускают воду для снятия тепла, поступающего по трубке 10 и выходящего по трубке 11.
Отсутствие перепада давлений в переключающих линиях позволяет.выполнить золотник 2 и корпус 1 иэ металлов, а. для надежного уплотнения ЗО приложить небольшие усилия.
Во всех вариантах рассмотренной .конструкции предложенного дозатора эолотниковые поверхности неподвижного корпуса и подвижного золотника выполняются плоскими, однако успешно может использоваться принцип ,сопряжения двух золотниковых поверхностей по цилиндрической поверхност 4Q
Золотник может иметь три фиксирован ных положения переключения, при которых может обеспечиваться доэирование двух несвязанных объемов иссле-. дуемого газа. 45
Дозатор позволяет надежно и точно дозировать гаэ при рабочей температуре 3009С. Это достигается тем, что истирание золотника о неподвижныйФ корпус незначительно вследствие малых усилий его притяжения, а также автоматическим выравниванием давления дозируемого потока относительно давления несущего потока.
Технические преимущества изобретения в сравнении с базовым дозатором промышленного хроматографа
"Нефтехим-200" заключается в том, то он может надежно дозировать продукт с большей точностью и надежностью при температуре 2000с, так как масса дозируемого продукта не зависит от атмосферного давления, а герметичность доэатора обеспечивается при меньших усилиях прижимного устройства.
Дозатор хроматографа "Нефтехим-
200" работает до температуры 200 С, так как герметичность обеспечивается поджатием золотника, выполненного иэ фторопластового материала, который не может работать при больших температурах. В предлагаемом дозаторе герметичность обеспечивается за счет малых перепадов давления и при меньших усилиях поджатия золотника, выполненного из металла. Уплотнение в предлагаемом дозаторе обеспечиваг ется металлической парой, поэтому оно может работать при температурах больше 200ОС. В предлагаемом. :дозаторе привод размещен вне высокой температуры, чтобы тепло от золотника по.штоку 3 не поступало к мембране
6, она связана с ним через тепловое сопротивление 4, охлаждаемое холодильником, расположенным вокруг него. В результате этого предлагаемый дозатор работает более надежно и точно при больших температурах, чем дозатор хроматографа "Нефте хим-200".
1041874 (l
1041874
Составитель Э. Скорняков
Техред M.Тепер Корректор Б, Бутяга.
Редактор С. Тимохина
Филиал ППП "Пат ут", r. Óæãîðoä, ул. Проектная, 4
Заказ 7115/42 Тираж 643 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5