ФИТИНГ ДЛЯ ЖИДКИХ И ВЯЗКИХ МАТЕРИАЛОВ С КОНТРОЛЬНЫМ МОДУЛЕМ
FITTING FOR LIQUID AND VISCOUS MATERIALS WITH CONTROL MODULE

Область техники
Изобретение относится к области измерительной техники и дистанционного мониторинга, а именно к устройству контроля, которое осуществляет мониторинг технологических процессов подачи жидких и вязких материалов по различным каналам и трубопроводам.
Уровень техники
Известно устройство для контроля параметров жидкости при движении по трубопроводу, содержащее установленные на трубопроводе два ультразвуковых датчика скорости потока, микропроцессорный датчик давления жидкости внутри трубопровода с унифицированными токовыми выходными сигналами, электронный блок с цифровыми индикаторами величин скорости и давления, блок питания и соединительные кабели, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным электронным модулем управления с цифровыми индикаторами для задания уставок по скорости и давлению потока жидкости и двухконтактным реле выдачи токового выходного сигнала при срабатывании индикаторов уставок, при этом выходные токовые сигналы датчиков скорости и давления находятся в разных диапазонах величин тока (патент № RU 143654 U1 «Устройство для контроля параметров жидкости при движении по трубопроводам»). Недостатком устройства является отсутствие возможности регистрировать время начала технологического процесса, оценивать его длительность, производить расчеты норм расхода материала на конкретный технологический процесс, оценивать периодичность проведения технологического процесса. Для функционирования устройства в трубопроводе требуется наличие отверстий под установку датчиков давления, что накладывает ограничения по применению данного устройства.
Известен счетчик жидкости, включающий корпус с крышками, входными и выходными отверстиями, запрессованную внутри корпуса цилиндрическую гильзу с отверстиями для прохода потока жидкости и ротором с размещенными с возможностью перемещения в его пазах пластинчатыми лопастями Η-образной формы (патент № RU 2235296 С1 «Счетчик жидкости). Данный счетчик технологически сложен в изготовлении и не имеет устройства для замера показаний.
Известен электромагнитный датчик расхода электропроводных жидкостей, содержащий измерительную трубу из немагнитного и неэлектропроводного материала, корпус из ферромагнитной стали (патент № RU 2277699 С1 «Электромагнитный датчик расхода»). Недостатком датчика является то, что он не предназначен для работы с немагнитными жидкостями.
Известен счетчик жидкости, содержащий входной и выходной патрубки, корпус, одну изогнутую трубку с магнитом и вторую изогнутую трубку с катушкой провода (патент № RU 137101 U1 «Счетчик жидкости»). Счетчик не предназначен для измерения жидкости, подаваемой под высоким давлением (от 20 МПа) из-за наличия в конструкции трубок, вибрирующих при прохождении потока.
Наиболее близким к сущности изобретения выбран патент № RU 172054 U1 «Камерный объемный счетчик жидкости», содержащий корпус с камерой и ротор с пластинчатой лопастью, выполненной с возможностью перемещения вдоль радиуса ротора и скольжения по стенке камеры, отличающийся тем, что стенка камеры выполнена в форме улитки Паскаля, в качестве пластинчатой лопасти используется цельный шибер, установленный в сквозной диаметральной прорези ротора, размещенного посредством подшипниковых опор, при этом концы шибера постоянно имеют зоны соприкосновения со стенкой камеры, при этом на роторе закреплен, по меньшей мере, один магнит, взаимодействующий с датчиком импульсов, передающим сигнал на счетное вычислительное устройство. Этот камерный объемный счетчик жидкости взят за прототип. Недостатком счетчика является отсутствие в конструкции средств, позволяющих регистрировать время начала технологического процесса подачи материала, оценивать длительность процесса подачи материала, производить расчеты норм расхода материала на конкретный технологический процесс, оценивать периодичность проведения технологического процесса, воспроизводить данные, регистрируемые счетчиком в цифровом виде на внешних системах.
Раскрытие изобретения
Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять учет норм расхода материала, учет времени наработки оборудования или трудозатрат на выполнение технологического процесса, учет периодичности проведения технологических процессов подач порций жидких и вязких материалов по трубопроводам и каналам.
Целью данного изобретения является оснащение фитинга для подачи жидких и вязких материалов средствами, обеспечивающими контроль и дистанционный мониторинг за ходом технологических процессов при прохождении жидкости или вязкого, материла через фитинг. Для чего используется измерительная камера, которая фиксирует отпущенный через фитинг материал и контрольный модуль, который выдает импульсный сигнал, соответствующий объему материала, прошедшему через фитинг. Сигнал передается на контроллер, расположенный в контрольном модуле на корпусе фитинга либо в блоке обработки сигналов. Контроллер обрабатывает сигнал, регистрирует время и объем материала, прошедшего через фитинг. По соответствующему алгоритму осуществляет учет норм расхода материала, учет времени наработки оборудования или трудозатрат на выполнение технологического процесса, учет периодичности проведения технологических процессов, записывает и хранит полученные данные в запоминающем устройстве. При запросе данные мониторинга использования фитинга могут быть прочитаны внешними системами в цифровом виде по проводным или беспроводным каналам связи.
Таким образом, сущность изобретения состоит в том, что при прохождении через фитинг порции материала специальными средствами фиксируется отпущенный объем и регистрируется время начала и окончания процесса подачи материала. Полученные данные обрабатываются вычислительным устройством и используются для решения задач по контролю и дистанционному мониторингу технологических процессов подач вязких и жидких материалов через фитинг.
Краткое описание чертежей
На рисунке 1 изображен фитинг с контрольным модулем в беспроводном исполнении.
На рисунке 2 изображены фитинги с контрольным модулем в кабельном варианте исполнения, подключенные к блоку обработки сигналов.
Фитинг с контрольным модулем (рисунок 1) состоит из:
- корпуса 1, выполненного из магнитопроницаемого материала с измерительной камерой в форме улитки паскаля с каналами 9, 10 для подключения фитинга и подачи материала;
- ротора 5, выполненного из магнитопроницаемого материала, размещенного в корпусе 1 на подшипниках скольжения с эксцентриситетом относительно оси камеры до максимального сближения со стенкой измерительной камеры;
- шторки 6, установленной в радиальный паз ротора 5 с посадкой, обеспечивающей подвижность соединения;
- магнита 7, размещенного на роторе радиально внутри измерительной камеры, имеющего аксиально направленное магнитное поле, действующее вдоль радиуса ротора;
- магнитоуправляемого датчика 8, расположенного в углублении корпуса 1 таким образом, чтобы обеспечить управление от аксиально направленного магнитного поля магнита 7 через магнитопроницаемую стенку корпуса 1;
- контрольного модуля 2, закрепленного на корпусе 1.
Осуществление изобретения
Фитинг с контрольным модулем осуществляет измерение объема или расхода жидкого или вязкого материала следующим образом. Материал подается в корпус 1 через канал 9, вследствие чего в секторе, образованном поверхностями измерительной камеры корпуса 1, шторки 6 и ротора 5 со стороны канала 9 растет давление. На концах шторки 6 со стороны каналов 9 и 10 возникают разные усилия, которые вызывают крутящий момент относительно оси ротора 5, вследствие чего ротор 5 начинает вращаться вместе с шторкой 6 и магнитом 7 в опорах подшипников скольжения. За один оборот ротора шторка 6 отделяет от потока фиксированную порцию материала, перенося ее из канала 9 к каналу 10, при этом шторка 6 скользит обоими концами по поверхности измерительной камеры корпуса 1 и перемещается вдоль паза ротора 5. При прохождении магнитом 7 места наибольшего сближения со стенкой корпуса 1 направленное магнитное поле магнита 7 устанавливается перпендикулярно к датчику 8, и через магнитопроницаемую стенку корпуса 1 силовые линии магнитного поля пронизывают магнитоуправляемый датчик 8. В ответ на описанное магнитное воздействие датчик 8 выдает импульс, который передается на контроллер, расположенный в контрольном модуле 2 либо блоке обработки сигналов 3. Контроллер каждому импульсу присваивает фиксированное значение в миллилитрах, равное объему материала, отделяемому шторкой 6 от потока, и регистрирует время возникновения сигнала.
Учет норм расхода материала, времени наработки оборудования и трудозатрат на выполнение технологического процесса выполняется контроллером путем обработки и сравнения данных, зарегистрированных при измерении объема или расхода, с показаниями часов реального времени.
Подтверждение факта проведения технологического процесса выполняется путем анализа и обработки данных, полученных при расчете объема расхода материала и времени трудозатрат.
Для обеспечения питания и каналов связи с вышестоящим уровнем контрольный модуль 2 может быть выполнен в беспроводном (рисунок 1) или кабельном исполнении (рисунок 2). Контрольный модуль 2 в беспроводном исполнении, включает: контроллер, антенну, передатчик, источник питания. При этом передача данных по беспроводным каналам может осуществляться с использованием сетей сотовой связи, протоколов Bluetooth, Wi-Fi и др.
В контрольном модуле 2 в кабельном исполнении располагаются средства крепления и подключения кабеля. Контроллер с входными каналами и вторичными источниками питания вынесены в отдельный блок обработки сигналов 3. Питание и передача данных (рисунок 2) в этом случае осуществляются по кабелю 4 до блока обработки сигналов 3. От устройства обработки сигналов данные могут быть прочитаны внешними системами по физической линии RS485 в двухпроводном режиме с использованием протокола Modbus RTU.