ВЕСОВОЙ ДОЗАТОР ЖИДКОСТИ
FLUID WEIGHING BATCHER

Предлагаемое изобретение относится к весовым дозаторам жидкости преимущественно для дозирования жидких отвердителей при приготовлении топливных масс для смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ). Дозатор может применяться и в других отраслях промышленности, где есть необходимость дистанционного весового контроля массы выдаваемых порций жидких компонентов в технологический поток.
Жидкие отвердители в смесительный аппарат подаются порциями от 0,2 до 0,6 кг с цикличностью от 20 до 50 секунд. Максимальная вязкость таких отвердителей не превышает 10 Па·с. Устанавливают такие дозаторы обычно в производственных зданиях, где производится приготовление топливной массы. Это вызывает необходимость применения к ним требований по взрывобезопасному исполнению. Управление всем комплексом оборудования, в том числе и дозаторами, ведется дистанционно с пульта оператора, размещенного в отдельностоящем защищенном от производственного здания помещении. При этом заказчик твердотопливных изделий требует полной информации о количестве и точности выдаваемых в смесительный аппарат каждого компонента, в том числе и отвердителя.
Известные дозаторы весового типа, например, дозатор под каталожным индексом 6.057. АД-0,3-В, разработанный в ПО «Веда», г.Киев (Справочник «Весы и дозаторы весовые», М.: Машиностроение, 1981), предназначены для дозирования воды и близки по производительности и точности. Но такой дозатор не может быть применен для дозирования отвердителя в производстве СТРТ из-за отсутствия дистанционного контроля и записи информации о величине и точности выдаваемых доз.
Известен весовой дозатор жидкости (Пат. №2282832, РФ, 2005 г.), который разрабатывался специально для дозирования жидких отвердителей. Этот дозатор принят в качестве прототипа. Дозатор состоит из весоизмерителя, грузоприемного ковша, П-образного сифона, трубопроводов с клапанами набора и выдачи дозы, системы измерения и управления. Весоизмеритель выполнен на базе тензометрического силоизмерителя. Для подачи жидкости из расходной емкости в грузоприемный ковш используется серийный шестеренный насос с электроприводом. Такой же насос используется для выдачи дозы жидкости из ковша.
Этот дозатор имеет следующие недостатки.
П-образный сифон жестко закреплен на общем основании с весоизмерителем. Трубопровод подачи жидкости в ковш и такой же трубопровод выдачи дозы из ковша жестко соединены с патрубками сифона с одной стороны и с клапанами набора и выдачи с другой стороны. Клапаны также жестко соединены с насосами подачи жидкости в ковш и выдачи дозы из ковша в смесительный аппарат. Из-за агрессивности перекачиваемой среды трубопроводы выполнены из нержавеющей стали. Ввиду жесткости элементов и соединений всей конструкции от насосов до сифона включительно при работе электроприводов насосов вибрация от них передается к сифону, а через общее основание - на весоизмеритель. Наличие вибрации отрицательно воздействует на весоизмеритель, не позволяет с достаточной точностью производить отсечку набора и выдачи дозы, возникает сложность с определением величины дозы по записи на самопишущем приборе.
Для устранения передачи вибрации от трубопроводов к сифону и, соответственно, к весоизмерителю была предпринята попытка введения в конструкцию дозатора эластичных вставок между трубопроводами и патрубками сифона. Вибрация от электроприводов стала передаваться на весоизмеритель значительно слабее, но из-за агрессивности дозируемой жидкости эластичные вставки оказались очень недолговечными, возникла необходимость их частой замены. Это дополнительные материальные затраты. При этом нет гарантии, что продукты разложения материала вставок не попадут в дозируемую жидкость, а затем в топливную массу. Последнее может привести к нештатной работе твердотопливного ракетного двигателя. От этого решения пришлось отказаться.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка весового дозатора жидкости с повышенной надежностью и точностью.
Технический результат достигается тем, что в дозаторе, состоящем из весоизмерителя, грузоприемного ковша, П-образного сифона, клапанов набора и выдачи дозы, трубопроводов, связывающих клапаны с патрубками сифона, системы измерения и управления, а также насосов набора и выдачи дозы, сифон закреплен на отдельном основании, не связанном с основанием весоизмерителя.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.
На чертеже схематично изображен весовой дозатор жидкости где
1 - весоизмеритель; 2 - грузоприемный ковш; 3 - П-образный сифон; 4 - клапан набора; 5 - клапан выдачи; 6 - система измерения и управления; 7 - трубопровод набора; 8 - трубопровод выдачи; 9 - опорное основание весоизмерителя; 10 - опорное основание П-образного сифона; 11 - крепежный кронштейн сифона; 12, 13 - насос.
Весовой дозатор жидкости состоит из весоизмерителя 1, в качестве которого установлен тензометрический силоизмеритель, грузоприемного ковша 2, П-образного сифона 3, клапанов набора 4 и выдачи 5 дозы, системы измерения и управления 6. Входной патрубок сифона и клапан 4 соединен трубопроводом 7, выходной патрубок сифона и клапан 5 соединены трубопроводом 8. Весоизмеритель 1 с подвешенным к нему ковшом 2 установлен на опорном основании 9. П-образный сифон 3 своим крепежным кронштейном 11 закреплен на собственное опорное основание 10. Основания 9 и 10 между собой не связаны и установлены на отдельных независимых фундаментах. Подача дозы жидкости в ковш и выдача дозы из ковша осуществляется насосами 12 и 13 с электроприводами.
Дозатор работает следующим образом. Предварительно перед включением в работу дозатора производится заполнение трубопроводов 7 и 8, а также П-образного сифона 3 дозируемой жидкостью. При этом заполняется также грузоприемный ковш 2 до заданного минимального уровня, когда нижний конец трубки сифона 3 был бы гарантированно ниже минимального уровня жидкости в ковше, чтобы не допустить разрыва струи и не нарушить процесс истекания жидкости из ковша 2 во время выдачи дозы. В исходном состоянии клапаны 4 и 5 закрыты. Производится установка задания на отсечку набора дозы. После запоминания системой измерения сигнала отсечки набора при закрытом клапане 5 открывается клапан 4 и производится подача дозируемой жидкости в ковш 2 до достижения заданной массы дозы. Клапан 4 закрывается, набор дозы закончен. После выдержки времени, определяемой заданным временем цикла дозирования, открывается клапан 5 и производится выдача дозы из грузоприемного ковша 2 до заданного минимального уровня. Затем измеряется масса остатка жидкости в ковше, снова задается уставка на отсечку при наборе очередной дозы и далее цикл дозирования повторяется.
Использование в дозаторе двух независимых оснований: одного - для весоизмерителя с ковшом, а второго - для П-образного сифона позволяет повысить надежность и точность дозатора.
Дозатор испытан в стендовых условиях с положительными результатами.