Смеситель газов с электронным управлением

Полезная модель 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.

Задача полезной модели - повышение скорости появления готовой смеси и повышение однородности смеси.

Поставленная задача достигается тем, что в смесителе газов с электронным управлением, содержащем ресивер первого газа, ресивер второго газа и камеру смешивания, согласно изобретению камера смешивания выполнена в виде полости смешивания, в смеситель газов дополнительно введены корпус и размещенные 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 полостью смешивания газов, два входных и два выходных клапана, плата управления, подключенная к датчикам давления, входным и выходным клапанам и источнику питания, 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 ресивером, 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 ресиверу, а третий датчик подключен к камере смешивания.

Полезная модель 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 полезной модели - повышение скорости появления готовой смеси и повышение однородности смеси.

Поставленная задача достигается тем, что в смесителе газов с электронным управлением, содержащем ресивер первого газа, ресивер второго газа и камеру смешивания, согласно изобретению камера смешивания выполнена в виде полости смешивания, в смеситель газов дополнительно введены корпус и размещенные 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 полостью смешивания газов, два входных и два выходных клапана, плата управления, подключенная к датчикам давления, входным и выходным клапанам и источнику питания, 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 ресивером, 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 ресиверу, а третий датчик подключен к камере смешивания.

Во всех смесителях необходимо потратить время на расход объема находящегося в камере смешивания. А во время простоя более высокое давления аргона во всех смесителях передавливает CO₂ 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 отсутствия камеры смешивания.

На фиг.1 представлена пнемосхема предлагаемого устройства, содержащая два входных 1 и два выходных 2 фильтра, два входных 3 и два выходных 4 клапана, два датчика 5, третий датчик 6, ресивер первого газа и ресивер второго газа 7, две входные 8 и две выходные 9 дозирующие дюзы, полость 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 полость смешивания 10. Уравновешивание газов происходит следующим образом. Сигналы с двух датчиков давления 5 поступают на плату управления 12, обрабатываются и, в зависимости от значений, подается команда на отключение входного клапана большего давления. Платой управления 12 постоянно отслеживается состояние значений с датчиков 5. Входной клапан большего давления отключается. При выравнивании давлений включается вновь.

Расход регулируется значением давления входных газов. При достижении заданного значения входные клапаны 3 отключаются. 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 сравнении давления входных газов датчиками давления 5 между собой и со значением давления расхода. Далее газы с равными давлениями поступают в полость смешивания 10: аргон через открытый входной клапан 3 и входную дозирующую дюзу 8, а углекислота через второй входной клапан 3 и вторую входную дозирующую дюзу 8. При этом второй входной клапан 3 работает на частоте 8-10 Гц. Количество углекислоты в смеси регулируется скважностью (временем открытия второго входного клапана 3). Выходные клапаны 4 работают только во время, когда потребитель расходует смесь. Что значительно увеличивает ресурс клапанов и потребление электроэнергии.

Начало работы определяется третьим датчиком 6. Третий датчик 6 включен дифференциально между ресивером первого газа - аргона 7 и полостью смешивания газов 10. При таком включении, если прекращается отбор смеси потребителем, давления выравниваются и сигнал с третьего датчика 6 становится близким к «0». На что плата управления 12 реагирует отключением входных клапанов 3. При падении давления на выходе устройства (начале потребления смеси) сигнал в третьего датчика 6 обрабатывается платой управления 12 и подает сигнал выходным клапанам 4. при этом первый выходной клапан 4 открывается. Аргон через него и первую выходную дозирующую дюзу 9 выходит в полость смешивания 10. Второй выходной клапан 4 работает на частоте 8-10 Гц со скважностью, определенной значением «Состав смеси» Углекислота через второй выходной клапан 4 и вторую дозирующую дюзу 9 выходит в полость смешивания 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.

1. Смеситель газов с электронным управлением, содержащий ресивер первого газа, ресивер второго газа и камеру смешивания, отличающийся тем, что камера смешивания выполнена в виде полости смешивания, в смеситель газов дополнительно введены корпус и размещенные 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 полостью смешивания газов, два входных и два выходных клапана, плата управления, подключенная к датчикам давления, входным и выходным клапанам и источнику питания, соединительные шланги, 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 ресивером, 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 ресиверу, а третий датчик подключен к камере смешивания.

2. Смеситель газов с электронным управлением по п.1, отличающийся тем, что первым газом является аргон, а вторым газом является углекислота.

3. Смеситель газов с электронным управлением по п.2, отличающийся тем, что объемы ресиверов для аргона и углекислоты находятся в соотношении 4:1.