脈動式氣動加藥系統和加藥方法與流程

2023-12-01 04:54:36 1

本發明涉及藥物投加設備，具體地，涉及一種脈動式氣動加藥系統和加藥方法。

背景技術：

在化工、冶金、選礦、水處理、造紙、食品等行業的工藝流程中都需要按比例投加流態物質，現有技術中應用最廣泛的投加設備就是隔膜計量泵，近年來，相關技術人員針對隔膜計量泵的缺點，研發出了一系列以水為動力驅動介質的自動加藥設備，例如脈動式自動投礬機(專利申請號：02224255.4)、脈動噴射計量泵(專利申請號：200420068273.1)、脈動隔膜加液機(專利申請號：200520052543.4)、石灰乳自動投加泵(專利申請號：201220216319.4)、脈動水力數控多頭計量泵(專利申請號：201520308389.6)。

上述自動加藥設備雖然在選礦浮選、水處理等加藥作業中得到良好應用，但是也存在如下缺點：

1、適應性差、可靠性差：這些設備都是以壓力水為動力，對水質有一定要求，往往選礦車間內水質都較差難以滿足水質要求，此外，這些設備在高寒地區使用時會因為冰凍而出現管道破裂的情況；這些設備都是通過隔膜將水與藥劑隔開，隔膜往返運動、容易損壞，一旦隔膜破裂就會造成水與藥劑混合，從而影響了動力循環水質，而且還限制了設備的運用範圍(如：不能投加濃硫酸)；

2、結構複雜、成本高：例如這些設備通常用到的水用電磁閥壽命較短，因此需要經常維護更換水用電磁閥，這樣就提高了成本，而且水用電磁閥本身成本也較高。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種脈動式氣動加藥系統，該脈動式氣動加藥系統的適應性和可靠性強、而且結構比較簡單、成本較低。

本發明的另一個目的是提供一種加藥方法，所述加藥方法使用本發明提供的脈動式氣動加藥系統。

為實現上述目的，本發明提供一種脈動式氣動加藥系統，其中，所述脈動式氣動加藥系統包括：脈動罐，所述脈動罐內部設置有隔膜，所述隔膜將所述脈動罐內部分隔成液室和氣室；進藥管和出藥管，所述進藥管和出藥管分別與所述液室連接，所述進藥管上設置有第一通斷裝置，所述出藥管上設置有第二通斷裝置；空壓罐、真空罐和連接於所述空壓罐和真空罐的氣流產生裝置，所述氣流產生裝置用於對所述真空罐抽氣以及對所述空壓罐送氣；第一切換裝置，所述第一切換裝置分別與所述氣室、空壓罐和真空罐連接，所述第一切換裝置能夠在第一工作位置和第二工作位置之間切換，在所述第一工作位置，所述氣室通過所述第一切換裝置與所述空壓罐連接並且與所述真空罐斷開，在所述第二工作位置，所述氣室能夠通過所述第一切換裝置與所述空壓罐斷開並且與所述真空罐連接。

優選地，所述氣流產生裝置為空壓機，所述空壓機的進氣口與所述真空罐連接，所述空壓機的出氣口與所述空壓罐連接。

優選地，所述脈動式氣動加藥系統還包括第二切換裝置，所述第二切換裝置分別與所述第一切換裝置和所述真空罐連接，所述第二切換裝置能夠在第三工作位置和第四工作位置之間切換，在所述第二切換裝置處於所述第三工作位置且在所述第一切換裝置處於所述第二工作位置時，所述氣室依次通過所述第一切換裝置、第二切換裝置與所述真空罐連接，在所述第二切換裝置處於所述第四工作位置且在所述第一切換裝置處於所述第二工作位置時，所述氣室依次通過所述第一切換裝置、第二切換裝置與所述外界大氣連接。

優選地，所述氣流產生裝置包括空壓機和真空泵，所述空壓機的進氣口與外界大氣連接，所述空壓機的出氣口與所述空壓罐連接，所述真空泵的入口與所述真空罐連接，所述真空泵的出口與外界大氣連接。

優選地，所述第一切換裝置為第一電磁閥，所述第一電磁閥具有連接所述氣室的第一閥口、連接所述空壓罐的第二閥口和連接所述真空罐的第三閥口，在所述第一工作位置，所述第一閥口與所述第二閥口連通且與所述第三閥口斷開，在所述第二工作位置，所述第一閥口與所述第二閥口斷開且與所述第三閥口連通。

優選地，所述第二切換裝置為第二電磁閥，所述第二電磁閥具有連接所述第三閥口的第四閥口、連接所述真空罐的第五閥口和與外界大氣連通的第六閥口，在所述第三工作位置，所述第四閥口與所述第五閥口連通且與所述第六閥口斷開，在所述第四工作位置，所述第四閥口與所述第五閥口斷開且與所述第六閥口連通，所述第一電磁閥和第二電磁閥分別為二位三通電磁閥，且所述第一電磁閥和第二電磁閥分別連接至PLC控制單元。

優選地，所述氣室通過透明管與所述第一切換裝置連接，所述透明管內部設置有海綿或透氣布料。

優選地，所述脈動式氣動加藥系統包括多個脈動罐，多個脈動罐共用同一個空壓罐、真空罐和氣流產生裝置。

此外，本發明還提供一種加藥方法，其中，所述加藥方法使用上述脈動式氣動加藥系統加藥，所述加藥方法包括步驟：a、使所述進藥管的入口與藥液連接，將所述第一切換裝置切換至所述第二工作位置，將所述第二切換裝置切換至第四工作位置，開啟所述空壓機、真空泵和第一通斷裝置；b、在所述第一通斷裝置開啟、所述第二通斷裝置關閉的情況下將所述第一切換裝置切換至所述第二工作位置以及將所述第二切換裝置切換至所述第三工作位置，以使所述氣室與所述真空罐連通而使所述隔膜向所述氣室運動，從而使所述藥液途經所述進藥管進入所述液室；c、關閉所述第一通斷裝置、開啟所述第二通斷裝置，將所述第一切換裝置切換至所述第一工作位置以及將所述第二切換裝置切換至所述第四工作位置，以使所述氣室與所述空壓罐連通而使所述隔膜向所述液室運動，從而使所述液室中的藥液途經所述出藥管流出。

優選地，所述加藥方法包括交替進行步驟b和步驟c的步驟，並且在所述步驟中，在將所述第一切換裝置切換至所述第二工作位置後，經過預定的時間間隔後再將所述第二切換裝置切換至所述第三工作位置。

本發明相對於現有技術，具有如下優點之處：

本發明提供的脈動式氣動加藥系統中，在所述第一工作位置，所述氣室通過所述第一切換裝置與所述空壓罐連接並且與所述真空罐斷開，在所述第二工作位置，所述氣室能夠通過所述第一切換裝置與所述空壓罐斷開並且與所述真空罐連接，所以一旦控制氣流產生裝置對真空罐抽氣而使真空罐產生負壓，可以將第一切換裝置切換為第二工作位置，使氣室與真空罐連接而使隔膜朝向氣室運動（因為氣室中的氣體會流向真空罐），從而使藥液通過進藥管進入逐漸增大的液室（完成進藥過程）；一旦控制氣流產生裝置對空壓罐送氣，可以將第一切換裝置切換為第一工作位置，使氣室與空壓罐連接而使隔膜朝向液室運動（因為空壓罐中的氣體會流向氣室），從而使液室中的藥液通過出藥管流出（完成對外加藥過程）,

由此看出，該脈動式氣動加藥系統採用氣體作為動力來進藥和加藥，摒棄了現有技術中通常以壓力水作為動力的方案的諸多缺點（例如難以滿足水質要求的問題、冰凍問題等等），因此相比以壓力水作為動力的方案，該脈動式氣動加藥系統具有更強的適應性和可靠性，此外，由於該脈動式氣動加藥系統不再需要使用水用電磁閥，因此降低了成本，而且該脈動式氣動加藥系統本身結構比較簡單。

工藝流程中往往需要多套脈動式氣動加藥系統同時使用，這時其中的真空罐、空壓罐、真空泵、空壓機就可共用，實現一套動力系統驅動多套脈動式氣動加藥系統，也就是說，一組真空罐、空壓罐、真空泵、空壓機可以連接多組脈動罐以分別驅動多組脈動罐，相對於用計量泵構建的加藥系統來說大大簡化了系統結構。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明提供的第一種實施方式的脈動式氣動加藥系統的系統原理圖。

圖2是本發明提供的第二種實施方式的脈動式氣動加藥系統的系統原理圖。

附圖標記說明

1脈動罐 2隔膜

3液室 4氣室

5進藥管 6出藥管

7第一通斷裝置 8第二通斷裝置

9 空壓罐 10真空罐

11第一切換裝置 12第二切換裝置

13空壓機 14真空泵

15 透明管 11a第一閥口

11b第二閥口 11c第三閥口

12a 第四閥口 12b第五閥口

12c 第六閥口 。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

參見圖1和圖2，根據本發明的一個方面，提供一種脈動式氣動加藥系統，其中，脈動式氣動加藥系統包括：脈動罐1，脈動罐1內部設置有隔膜2，隔膜2將脈動罐1內部分隔成液室3和氣室4；進藥管5和出藥管6，進藥管5和出藥管6分別與液室3連接，進藥管5上設置有第一通斷裝置7（例如止回閥），出藥管6上設置有第二通斷裝置8（例如止回閥）；空壓罐9、真空罐10和連接於空壓罐9和真空罐10的氣流產生裝置，氣流產生裝置用於對真空罐10抽氣以及對空壓罐9送氣；第一切換裝置11，第一切換裝置11分別與氣室4、空壓罐9和真空罐10連接，第一切換裝置11能夠在第一工作位置和第二工作位置之間切換，在第一工作位置，氣室4通過第一切換裝置11與空壓罐9連接並且與真空罐10斷開，在第二工作位置，氣室4能夠通過第一切換裝置11與空壓罐9斷開並且與真空罐10連接。可以理解的是，以上提到的隔膜2是可以在脈動罐1中的液室3與氣室4壓力不一致的情況下朝向液室3或氣室4運動的，隔膜2是有一定柔性或者彈性的。

如上所述，本發明提供的脈動式氣動加藥系統中，在第一工作位置，氣室4通過第一切換裝置11與空壓罐9連接並且與真空罐10斷開，在第二工作位置，氣室4能夠通過第一切換裝置11與空壓罐9斷開並且與真空罐10連接，所以一旦控制氣流產生裝置對真空罐抽氣而使真空罐產生負壓，可以將第一切換裝置11切換為第二工作位置，使氣室4與真空罐10連接而使隔膜2朝向氣室4運動（因為氣室4中的氣體會流向真空罐10），從而使藥液通過進藥管5進入逐漸增大的液室3（完成進藥過程，具體操作時需要使進藥管5的入口與藥液相連，打開第一通斷裝置7、關閉第二通斷裝置8）；一旦控制氣流產生裝置對空壓罐9送氣，可以將第一切換裝置11切換為第一工作位置，使氣室4與空壓罐9連接而使隔膜2朝向液室3運動（因為空壓罐9中的氣體會流向氣室4），從而使液室3中的藥液通過出藥管6流出（完成對外加藥過程，具體操作時需要關閉第一通斷裝置7、打開第二通斷裝置8）,由此看出，該脈動式氣動加藥系統採用氣體作為動力來進藥和加藥，摒棄了現有技術中通常以壓力水作為動力的方案的諸多缺點（例如難以滿足水質要求的問題、冰凍問題等等），因此相比以壓力水作為動力的方案，該脈動式氣動加藥系統具有更強的適應性和可靠性，此外，由於該脈動式氣動加藥系統不再需要使用水用電磁閥，因此降低了成本，而且該脈動式氣動加藥系統本身結構比較簡單。

參見圖1，根據本發明的第一種實施方式，氣流產生裝置可以為空壓機13，空壓機13的進氣口與真空罐10連接，空壓機13的出氣口與空壓罐9連接。

參見圖2，根據本發明的第二種實施方式，脈動式氣動加藥系統還可以包括第二切換裝置12，第二切換裝置12分別與第一切換裝置11和真空罐10連接，第二切換裝置12能夠在第三工作位置和第四工作位置之間切換，在第二切換裝置12處於第三工作位置且在第一切換裝置11處於第二工作位置時，氣室4依次通過第一切換裝置11、第二切換裝置12與真空罐10連接，在第二切換裝置12處於第四工作位置且在第一切換裝置11處於第二工作位置時，氣室4依次通過第一切換裝置11、第二切換裝置12與外界大氣連接。

仍參見圖2，根據本發明的第二種實施方式，氣流產生裝置可以包括空壓機13和真空泵14，空壓機13的進氣口與外界大氣連接，空壓機13的出氣口與空壓罐9連接，真空泵14的入口與真空罐10連接，真空泵14的出口與外界大氣連接。

優選地，以上提到的第一切換裝置11可以為第一電磁閥，第一電磁閥具有連接氣室4的第一閥口11a、連接空壓罐9的第二閥口11b和連接真空罐10的第三閥口11c，在第一工作位置（即第一電磁閥通電時），第一閥口11a與第二閥口11b連通且與第三閥口11c斷開，在第二工作位置（即第一電磁閥斷電時），第一閥口11a與第二閥口11b斷開且與第三閥口11c連通。第二切換裝置12可以為第二電磁閥，第二電磁閥具有連接第三閥口11c的第四閥口12a、連接真空罐10的第五閥口12b和與外界大氣連通的第六閥口12c，在第三工作位置，第四閥口12a與第五閥口12b連通且與第六閥口12c斷開，在第四工作位置，第四閥口12a與第五閥口12b斷開且與第六閥口12c連通。當然，第一切換裝置11和第二切換裝置12並不限於僅為電磁閥，在條件允許的情況下，第一切換裝置11和第二切換裝置12也可以採用氣動閥甚至是液壓閥或其他適當的具有管路切換功能的閥門，總之，採用這些閥代替本發明中的電磁閥的方案都將落入本發明的保護範圍。

具體地，第一電磁閥和第二電磁閥可以分別為二位三通電磁閥，且第一電磁閥和第二電磁閥分別連接至PLC控制單元。

此外，氣室4可以通過透明管15與第一切換裝置11連接，透明管15內部設置有海綿或透氣布料，如此一來，一旦脈動罐1中的隔膜2出現破裂而導致液室3中的藥液進入氣室3並流入透明管15中時，操作者可以直觀看到藥液，及時發現隔膜2破裂，同時海綿或透氣布料可以阻擋藥液，藥液不會輕易深入脈動式氣動加藥系統的氣路系統（包括第一切換裝置11、第二切換裝置12、空壓罐9、真空罐10等等以及它們之間的氣體管路等等），這無疑提高了整個脈動式氣動加藥系統的安全性與可靠性。

此外，該脈動式氣動加藥系統可以包括多個脈動罐1，多個脈動罐1可以共用同一個空壓罐9、真空罐10和氣流產生裝置，例如，多個脈動罐1可以分別通過對應的電磁閥（多個脈動罐可以對應地配備各自的電磁閥）依次連接至同一個空壓罐9、空壓機13，以及通過對應的電磁閥（多個脈動罐可以對應地配備各自的電磁閥）依次連接至同一個真空罐10和真空泵14，這樣的設計是非常有利的，因為工藝流程中往往需要多套脈動式氣動加藥系統同時使用，這樣的設計相當於多套脈動式氣動加藥系統共用同一組真空罐、空壓罐、真空泵、空壓機，實現了一套動力系統驅動多套脈動式氣動加藥系統，也就是說，一組真空罐、空壓罐、真空泵、空壓機可以連接多組脈動罐以分別驅動多組脈動罐，相對於用計量泵構建的加藥系統來說大大簡化了系統結構。

下面將結合附圖詳細介紹本發明提供的兩種實施方式的脈動式氣動加藥系統的工作原理：

參見圖1，本發明的第一種實施方式的脈動式氣動加藥系統的工作原理為：（1）打開第一通斷裝置7、關閉第二通斷裝置8，使進藥管5的入口與藥液相連：（2）開啟空壓機13，將真空罐10內部抽成負壓狀態，使空壓罐9中的空氣成為壓縮空氣；（2）使第一電磁閥斷電，然後氣室4中的氣體會通過透明管15、第一電磁閥進入真空罐10，此時隔膜2朝向氣室4運動，液室3增大，藥液途經進藥管5進入液室3（完成進藥過程）；（3）使第一電磁閥通電，空壓罐9中的壓縮空氣進入氣室4推動隔膜2向液室3運動擠出藥液，從而使藥液途經出藥管6流出（完成對外加藥過程）。交替地開啟和關閉第一電磁閥即可不斷地進行進藥和對外加藥的過程。其中，可以通過PLC控制單元來調節第一電磁閥的通電頻率來調節進藥量和出藥量。

參見圖2，本發明的第二種實施方式的脈動式氣動加藥系統的工作原理為：（1）打開第一通斷裝置7、關閉第二通斷裝置8，使進藥管5的入口與藥液相連：（2）使第一電磁閥和第二電磁閥都斷電，開啟空壓機13使空壓罐9中的空氣成為壓縮空氣，開啟真空泵14將真空罐10內部抽成負壓狀態；（2）使第二電磁閥通電，然後氣室4中的氣體會依次通過透明管15、第一電磁閥、第二電磁閥進入真空罐10，此時隔膜2朝向氣室4運動，液室3增大，藥液途經進藥管5進入液室3（完成進藥過程）；（3）使第二電磁閥斷電，然後氣室4中的氣體會依次通過透明管15、第一電磁閥、第二電磁閥與大氣接通；（4）使第一電磁閥通電，空壓罐9中的壓縮空氣進入氣室4推動隔膜2向液室3運動擠出藥液，從而使藥液途經出藥管6流出（完成對外加藥過程）；（5）使第一電磁閥斷電，然後氣室4中的氣體會依次通過透明管15、第一電磁閥、第二電磁閥與大氣接通，氣室4排出到大氣裡。交替地開啟第一電磁閥和第二電磁閥即可不斷地進行進藥和對外加藥的過程，交替地開啟第一電磁閥和第二電磁閥之間設定有時間間隔，這樣可以使氣室4中的壓縮空氣在兩個電磁閥交替工作間隔間排入外界大氣中而不進入真空罐10中，這樣可以提高空壓機13和真空泵14的工作效率。其中，可以通過PLC控制單元來調節第一電磁閥的通電頻率來調節進藥量和出藥量。

根據本發明的另一個方面，還提供一種加藥方法，其中，該加藥方法使用上述脈動式氣動加藥系統加藥，該加藥方法包括步驟：a、使進藥管5的入口與藥液連接，將第一切換裝置11切換至第二工作位置，將第二切換裝置12切換至第四工作位置，開啟空壓機13、真空泵14和第一通斷裝置7，將真空罐10內部抽成負壓狀態，使空壓罐9中的空氣成為壓縮空氣；b、在第一通斷裝置7開啟、第二通斷裝置8關閉的情況下（也就是說，既可以在步驟a中開啟第一通斷裝置7並關閉第二通斷裝置8，也可以在步驟b開始時開啟第一通斷裝置7並關閉第二通斷裝置8）將第一切換裝置11切換至第二工作位置以及將第二切換裝置12切換至第三工作位置，以使氣室4與真空罐10連通而使隔膜向氣室4運動，從而使藥液途經進藥管5進入液室3（完成進藥過程）；c、關閉第一通斷裝置7、開啟第二通斷裝置8，將第一切換裝置11切換至第一工作位置以及將第二切換裝置12切換至第四工作位置，以使氣室4與空壓罐9連通而使隔膜向液室3運動，從而使液室3中的藥液途經出藥管6流出（完成對外加藥過程）。此方法的具體實施方式和原理可以參考上述第二種實施方式的脈動式氣動加藥系統的工作原理，這裡不再贅述。

優選地，該加藥方法包括交替進行步驟b和步驟c的步驟，並且在步驟b中，在將第一切換裝置切換至第二工作位置後，經過預定的時間間隔後再將第二切換裝置12切換至第三工作位置，這樣可以使氣室4中的壓縮空氣在第一切換裝置和第二切換裝置交替切換的時間間隔間排入外界大氣中而不進入真空罐10中（具體實施方式和原理可以參考上述第二種實施方式的脈動式氣動加藥系統的工作原理），這樣可以提高空壓機13和真空泵14的工作效率。

顯然，上述實施方式僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。