ДОЗАТОР ГАЗА
GAS FEEDER

Изобретение относится к дозаторам газа и обеспечивает повышение точности и надежности дозирования малых объемов газов.
Известен дозатор газа (см. а.с. №1620849, МКИ G01F 11/00, 1991, Бюл №2), содержащий две сообщенные между собой полости, патрубки входа и выхода газа, установленные между полостями с возможностью вертикального перемещения перегородки.
Недостатком является невозможность поддержания точности и надежности дозирования при изменяющемся давлении источника газа.
Известен дозатор газа (см. патент РФ №2273002, МПК G01F 11/00, 2006, Бюл №9), включающий две сообщенные между собой полости, патрубки входа и выхода газа, установленную между полостями с возможностью вертикального перемещения перегородку, при этом перегородка выполнена из магнитной жидкости, расположенной между патрубками входа и выхода газа, удерживается через воздушный зазор магнитным полем кольцевого магнита, а ее свободные поверхности имеют форму вогнутого мениска, определяемого неоднородностью магнитного поля в радиальном направлении, причем внутри кольцевого магнита соосно с ним размещена катушка индуктивности.
Недостатком является невозможность ручного адекватного регулирования характера перемещения кольцевого магнита на колебания давления газа в его источнике.
Технической задачей предлагаемого изобретения является синхронизация процесса дозировки газа между полостями в условиях изменяющихся колебаний его в источнике путем автоматизации движения кольцевого магнита посредством взаимосвязи его привода с электродвигателем и регулятором давления.
Технический результат по поддержанию постоянства точности и надежности дозировки поступления газа в условиях колебания давления в его источнике достигается тем, что дозатор газа включает две сообщенные между собой полости, патрубки входа и выхода газа, установленную между полостями с возможностью вертикального перемещения перегородку, при этом перегородка выполнена из магнитной жидкости, расположенной между патрубками входа и выхода газа, удерживается через воздушный зазор магнитным полем кольцевого магнита, а ее свободные поверхности имеют форму вогнутого мениска, определяемого неоднородностью магнитного поля в радиальном направлении, причем внутри кольцевого магнита соосно с ним размещена катушка индуктивности, дозатор газа снабжен приводом кольцевого магнита, включающим электродвигатель, гибкую передачу и регулятор давления, содержащий последовательно соединенные блок сравнения, блок задания, электронный усилитель с блоком нелинейной обратной связи и магнитный усилитель с выпрямителями на выходах, установленный между электродвигателем и гибкой передачей, регулятором скорости вращения привода кольцевого магнита, представляющим собой блок порошковых электромагнитных муфт, подключенных к магнитному усилителю и датчиком давления, размещенным в патрубке входа газа и соединенным с блоком сравнения регулятора давления.
На чертеже схематически изображен дозатор газа.
Дозатор содержит полость 1, являющуюся источником газа, и полость 2, в которую дозируется малыми объемами газ из полости 1. Между патрубком входа 3 и выхода 4 дозируемого газа размещена перегородка 5, выполненная из магнитной жидкости, удерживаемая магнитным полем кольцевого магнита 6 с возможностью вертикального перемещения совместно с кольцевым магнитом 6 благодаря воздушному зазору 7. Обе свободные поверхности 8 и 9 магнитной жидкости, в качестве которой выполнена перегородка 5, имеют форму вогнутого мениска, что обусловлено неоднородностью магнитного поля в радиальном направлении.
Дозатор газа снабжен приводом кольцевого магнита 6, включающим электродвигатель 10, гибкую передачу 11 (например, ременную) и регулятор давления 12, содержащий последовательно соединенные блок сравнения 13, блок задания 14, электронный усилитель 15 с блоком нелинейной обратной связи 16, магнитный усилитель 17 с выпрямителями на выходах, установленным между электродвигателем 10 и гибкой передачей 11, регулятором 18 скорости перемещения кольцевого магнита 6, представляющим собой блок порошковых электромагнитных муфт, подключенных к магнитному усилителю 17, и датчиком давления 19 размещенным в патрубке входа газа и соединенным с блоком сравнения 13 регулятора давления 12. Выход блока сравнения 13 соединен с входом электромагнитного усилителя 15, а выход его соединен со входом магнитного усилителя 17, выпрямители на выходах которого подключены к регулятору 18 скорости перемещения кольцевого магнита 6.
Дозатор газа работает следующим образом. Газ из полости 1 поступает к перегородке 5, выполненной из магнитной жидкости, и контактирует со свободной поверхностью 8, имеющей форму вогнутого мениска. При заданных условиях процесса дозировки, например, 0,1% от объема источника газа полости 1 электродвигатель 10 через блок порошковых электромагнитных муфт регулятора скорости 18 и гибкую передачу 11 вертикально перемещает перегородку 5, и под воздействием смещения магнитной системы кольцевого магнита 6 осуществляется принудительный разрыв магнитной жидкости-перегородки 5, и заданный малый объем дозируемого газа из полости 1 через патрубок 3 поверхности 8, имеющей вид вогнутого мениска, перегородки 5 поступает через поверхность 9, имеющую вид вогнутого мениска в патрубок 4 и далее в полость 2.
При колебании давления в полости 1, например, в сторону уменьшения для условий нормированной дозировки газа поступает сигнал с датчика давления 19, установленного в патрубке входа 3, превышающий нормированный сигнал блока 14 задания, и на выходе блока 13 сравнения появится сигнал отрицательной полярности, поступающий на вход электронного усилителя 15, одновременно с сигналом отрицательной обратной связи от блока 16 нелинейной обратной связи. Сигнал с выхода электронного усилителя 15 поступает на вход магнитного усилителя 17, где он усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на обмотку блока порошковых электромагнитных муфт регулятора 18 скорости вращения электродвигателя 10. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 15 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 17, тем самым уменьшая передаваемый блоком порошковых электромагнитных муфт момент от электродвигателя 10 к гибкой передаче 11. В результате перегородка 5 перемещается на меньшую величину для осуществления принудительного разрыва по сравнению с нормированным давлением, тем самым уменьшая объем источника газа полости 1 и соответственно увеличивая в ней давление, и, как следствие, поддерживает заданный расход дозируемого газа.
При колебании давления в полости 1 в сторону увеличения для условий нормированной дозировки газа поступает сигнал с датчика давления 19, установленного в патрубке входа 3, который имеет значение ниже нормированного значения сигнала блока 14 задания и на выходе блока 13 сравнения появится сигнал положительной полярности, поступающий на вход электронного усилителя 15. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 15 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 17, и тем самым увеличивается передаваемый блоком порошковых электромагнитных муфт момент от электродвигателя 10 к гибкой передаче 11. В результате кольцевой магнит 6 с катушкой индуктивности благодаря воздушному зазору 7 свободно перемещается вертикально вверх, тем самым увеличивая объем газа в полости 1 и уменьшая в ней давление, соответственно поддерживая заданный расход дозируемого воздуха.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в повышении точности и надежности дозировки газа в условиях изменяющегося его давления, которое достигается путем автоматизации процесса вертикального перемещения кольцевого магнита с перегородкой из магнитной жидкости за счет снабжения дозатора электродвигателем с гибкой передачей и регулятором давления, обеспечивающим взаимосвязь регулятора скорости и регистрируемого посредством датчика изменения давления. В результате обеспечивается равномерное колебательное перемещение магнитной системы адекватно характеру изменения давления в источнике газа с последующей нормированной его дозировкой.