СМЕСИТЕЛЬ ГАЗОВ С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
GAS MIXER WITH ELECTRONIC CONTROL

Изобретение относится к смесителям газов и может использоваться для получения смеси газов, используемой в качестве защитной среды в процессах сварки, и при необходимости для изменения состава газовой смеси в процессе работы.
В настоящий момент существует большое количество смесителей, которые имеют в своем составе анализаторы расхода, давления и концентрации газов [1, 2]. Полученные анализаторами данные используются для регулирования параметров процесса смешивания, таких как расход, давление и концентрация компонентов в газовой смеси.
Недостаток подобных смесителей состоит в том, что, во-первых, они обладают большими габаритами, во-вторых, длительностью времени регулирования и невысокой точностью состава смеси, что не обеспечивает постоянство заданной концентрации компонентов газовой смеси при изменении давления в баллонах и, как следствие, в сварочном производстве, неудовлетворительно сказывается на химическом составе шва и его свойствах.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является смеситель газов [3], содержащий состоящий из блоков, каждый из которых включает в себя два регулятора расхода, две камеры дозирования и одну камеру смешивания. Герметичные относительно друг друга камеры дозирования разделены переборкой с установленной в ней мягкой диафрагмой, в которую упираются штоки регуляторов расхода поступающих в камеры газов, дозирование которых осуществляется через стенку, выполненную из чередующихся между собой металлических и резиновых пластин, в которых просверлены отверстия, расположенные соосно и имеющие одинаковую форму, но их размеры у резиновых пластин больше, чем у стальных.
Недостатком устройства-прототипа является невысокая скорость смешивания газов и неоднородный состав смеси.
Задача изобретения - повышение однородности и повышение скорости появления заданной готовой смеси.
Поставленная задача достигается тем, что в смеситель газов с электронным управлением, содержащий ресивер первого газа, ресивер второго газа, камеру смешивания, дополнительно введены корпус и установленные в нем:
- два входных и два выходных фильтра;
- две входных и две выходных дозирующих дюзы;
- два датчика давления, подключенные к ресиверам, и третий датчик давления, включенный дифференциально между ресивером первого газа и камерой смешивания газов;
- два входных и два выходных клапана;
- плата управления (для анализа сигналов с датчиков давления и управления клапанами), а также размещенные на внешней поверхности корпуса кнопки управления, индикаторы настроек;
- фитинги для подключения входных газов и отвода готовой смеси, причем входные фильтры установлены по одному перед каждым входным клапаном, а выходные фильтры установлены по одному после каждого ресивера, каждый из входных клапанов соединен с одной из входных дозирующих дюз, через которые поступает первый или второй газ в ресивер.
На выходе каждого ресивера размещено по выходному клапану, соединенному с одной из выходных дозирующих дюз, первый и второй датчики подключены соответственно к первому и второму ресиверам, а третий датчик подключен дифференциально между ресивером первого газа и камерой смешивания.
Поставленная задача достигается также тем, что в смесителе газов, первым газом является аргон, а вторым газом является углекислота, при этом объемы ресиверов для аргона и углекислоты находятся в соотношении 4:1.
В наиболее близких к предлагаемому устройству смесителях необходимо потратить время на расход объема, находящегося в камере смешивания, а во время простоя газ с более высоким давлением вытесняет газ с более низким давлением и первые несколько секунд идет не та смесь, что была задана. Достигаемым техническим результатом является большая скорость появления готовой смеси и постоянство однородности заданной смеси за счет того, что газы в ресиверах находятся с одинаковыми давлениями и смешивание газов происходит непосредственно в трубопроводе при транспортировке газов.
На фиг.1 представлена пневмосхема предлагаемого устройства, содержащая два входных 1 и два выходных 2 фильтра, два входных 3 и два выходных 4 клапана, три датчика 5, 6, ресивер первого газа и ресивер второго газа 7, две входные 8 и две выходные 9 дозирующие дюзы, представляющие собой втулки дозаторы имеющие определенный диаметр проходного отверстия для подачи необходимого количества газов, камера смешивания 10.
На фиг.2 представлена конструкция предлагаемого устройства, содержащая корпус 11, плату управления 12, источник питания 13, кнопки управления 14, индикаторы настроек 15, фитинги для подключения входных газов и отвода готовой смеси 16, соединительные шланги 17.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Газы аргон и углекислота через фитинги 16, входные фильтры 1 и входные дозирующие дюзы 8 поступают в ресиверы 7. Принцип работы заключается в уравновешивании давлений смешиваемых газов и импульсном подмешивании углекислоты в аргон при выходе в камеру смешивания 10. Плата управления 12 постоянно отслеживает состояние значений с датчиков 5 и при определенных условиях включает или отключает соответствующий клапан.
Если входное давление хотя бы одного из газов меньше 0,6 МПа, работа выходных клапанов 4 блокируется (Требование ПОТ РМ-020-2001 п.п 10.3.5).
Работа устройства заключается в постоянном выравнивании давления входных газов в ресиверах путем открытия и закрытия клапанов. Клапаны получают команду с платы управления в зависимости от сигналов, получаемых с датчиков давления 5. Далее газы с равными давлениями через фильтры и выходные клапаны 4 поступают в камеру смешивания 10. Аргон через открытый выходной клапан 4 и выходную дозирующую дюзу 8, а углекислота через второй выходной клапан 4 и вторую выходную дозирующую дюзу 8. Количество углекислоты в смеси регулируется временем открытия второго выходного клапана 4.
Начало работы выходных клапанов определяется третьим датчиком 6, включенным дифференциально между ресивером аргона 7 и камерой смешивания газов 10.
Источники информации
1. Патент DE №10125863, B01F 3/02 от 28.11.2002 г.
2. Патент FR №2810260, B01F 3/02 от 21.12.2001 г.
3. Патент РФ №2419482, B01F 3/02 от 30.09.2009 г.