Устройство для дозирования жидкости

Устройство для дозирования жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к дозаторам текучих сред и может быть использовано в химических и др. отраслях промышленности . Сущность изобретения: расходная ем-1 кость 1 представляет собой емкость постоянного уровня с выходным отверстием 3 в дне, под которым расположен распределительный элемент, выполненный в виде диска 4, имеющего фаску с нижней стороны.- Вокруг диска размещены радиально приемные емкости 8, боковые стенки 9 которых спрофилированы по параболической за

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспУБлик (я)5 G 01 F 11/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4934192/10 (22) 05.05.91 (46) 23.02.93. Бюл. М 7 (71) Харьковский отдел Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических вооружений и инженерной гидрогеологии

"Водгео" (72) И.А.Антипов и И.А-,Шеренков (56) Труды государственного института прикладной химии. Средства контроля и автоматика, Л.: Химия; 1970, вып. 63, с.40-46.

Авторское свидетельство СССР

М 160005, кл. G 01 F 11/32,-1964.

„„ Ы„„1796908 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ

ЖИДКИХ СРЕД (57) Изобретение относится к дозаторам текучих сред и может быть использовано в химических и др; отраслях промышленности, Сущность изобретения; расходная ем- кость 1 представляет собой емкость постоянного уровня с выходным отверстием

3 в дне, под которым расположен распределительный элемент, выполненный в виде диска 4, имеющего фаску с нижней стороны:

Вокруг диска размещены радиально приемные емкости 8, боковые стенки 9 которых спрофилированы по параболической за4 выражение для определения расстояния между выходным отверстием 3 в дне расходной емкости 1 и диском 4. Жидкость посту- . пает на диск 4 и равномерно стекает через емкости 8 к потребителю, Излишек удаляется через сливное отверстие 7, 2 ил, 3 висимости. При атом вершина параболы . (левой стороны приемной емкости) расположена на наиболее удаленном от центра диска" 4. радиусе. Правая стенка является зеркальным отражением левой стороны с центральной осью, делящей приемйую емкость на две равные половины. Приведено

1796908

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и.с другими техническими решениями в данной области тех. ники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение ot прототипа, что позволяет сделать вывод о сооткости в единицу времени при неизменной: программе дозирования, при которой величина дозы жидкости, выливаемой в прием- 45 ную емкость, определяется постоянным значением отрезка времени нахождения по воротной направляющей трубки над приемИзобретение относится к-дозаторамте- ной емкостью. Применение программного кучих сред и может быть использовано в устройства в системе вносит дополнительхимической и других отраслях промышлен- ную погрешность. в процесс дозиррвания. ности; .: .,;:...: Все перечисленное снйжает точность доэиИзвестны дозаторы жидкости, содержа- 6 рования и существенно сужает область прищие питающий бак, мерные.емкосги и кла- . менения доваторов, панный распределитель с клапанами, при Цель изобретения — повышение точно..— открытии которых производится подача доз сти дозирования прй изменении вязкости в несколько аппаратов одновременно. Ос- жидкости,и расширейие области примененовными недостатками таких систем явля- 10 .ния дозаторов. ются: периодичность дозированйя, что Поставленная цельдостигается тем, что неприемлемо для .непрерывных технологи- в устройстве для дозирования жидких сред, ческих процессов, эасоряемость клапанов . содержащем: расходную и приемные емко при дозировании загрязненнйх жидкостей сти и расположенйый между ними направ. и-жидких сред с твердыми включениями. 15 лающий элемент, согласно изобретению

Дозатор отличается невысокой точйостью расходная емкость представляет собой ем: .: дозирования на средах с переменной вязко-: кость постоянного уровня с выходным от.. стью. Крометого, схемадозирования конст- . верстием в дне, распределительный руктивно довольно сложна.:::: . элемент выполйен в виде диска; вокруг ко-

Наиболее близким к предполагаемому 20 торого размещены радиально приемныеемявляется устройство, включающее подаю-- кости, ймеющие вогнутые боковые стенки в щие и приемные емкости, поворотную на- . виде:полупарабол с вершиной на перифеправляющую трубку, связанную с валом рйи устройства, Кроме того, для предотвра электродвигателя, устанавливающего ее .. щения нарушения структуры потока, диск над одной из приемйых емкостей.по задан - 26 имеет фаскус.нижней стороны и установлен ной программе;, . под,выходным отверстием расходной емкоВ известном дозирующем устройстве сти на расстоянии L, определяемом из соотосуществляется периодйческое дозирова- нОшения: ние жидкости, при котором наполнение . всех приемных емкостей осуЩествляется не 30 1=-(2-K)dp, одновременно, а за определенный проме-, жуток времени, определяемый количеством . где 00 — диаметр выходного отверстия расприемных емкостей и программой дозиро- . ходной емкости. вания,. что исключает возможность приме- Сопоставительный анализ с прототинения дозатора в условиях технологических 35 пом показывает, что заявляемое устройство процессов, где дозирование жидкости дол- отличается новым выполнением приемных жно осуществляться непрерывно в несколь- емкостей направляющего элемента и рас.ко.аппаратов одновремейно. Кроме того, стояниеммеждунимирасходнойемкостью.,: изменение вязкости доэируемой среды Bbl . Это позволяет сделать вывод.о соответстзывает изменение гидравлических потерь 40 вии предлагаемого устройства критерию по длине направляющей рубки, а следова- . "новизна". тельно, и изменение величины расхода жид1796908 м ветствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показана схема предлатаемого устройства, разрез; на фиг,2 вид по стрелке

А нэ фиг.1, Устройство содержит расходную емкость 1, с переливом 2 для поддержания постоянного гидростатического напора над дозирующим калиброванным отверстием 3, распределительный элемент в виде диска 4, имеющего фаску с нижней стороны, и закрепленный на штанге 5 под отверстием

3 на расстоянии, определяемом по формуле

L=(2 — 6)d<. сливную емкость 6 с патрубком 7, приемные емкости 8 с боковыми стенками

9, и дозирующими патрубками 10. Боковые стенки 9 спрофилированы по параболической зависимости Ь=т, где Ь вЂ” толщина

2 слоя жидкости в куполе, а m — расстояние между боковыми стенками емкости 8, При этом. вершина параболы (левой стороны приемной емкости 8) расположена на наиболее удаленном от центра диска 4 радиусе, т.е. вблизи стенкй сливной емкости 6. Правая стенка является зеркальным отображением левой стороны с центральной осью, делящей приемную емкость на две равные половины.

Устройство работает следующим образом.

Доэируемая жидкость по трубопроводу подается в подающую емкость 1, Часть жидкости через перелив 2 поступает в сливную емкость 6 или общую систему питания дозатора, Жидкая среда при постоянном гидростатическом напоре t, йоддерживаемом с помощью перелива 2, выливается в виде, компактной струи через калиброванное отверстие 3 на распределительный диск 4.

Растекается по распределительному диску 4, жидкая. среда выливается в виде . купола в приемные емкости 8 и сливную емкость 6. Через дозирующие патрубки 10 жидкость поступает в различные точки технологического процесса одновременно.

Число приемных емкостей может быть. практически не ограничено, что дает возможность дозировать жидкие среды в несколько точек технологического процесса одновременно в широком диапазоне расходов беэ использования измерителя вяз.кости (вискозиметра) и системы автоматической коррекции расхода, Часть жидкости, не использованная в процессе дозирования, через сливной патрубок 7 подается в общую систему питайия дозатора.

При доэировании сред с переменной вязкостью постоянное значение дозы жидкости в единицу времени обеспечивается эа счет переменного сечения приемных емкостей 8, достигаемого профилированием стенок 9 по зависимости b=rn, учитывающей изменение толщины слоя и дальности

5 полета "купола" жидкости, а также скорости жидкости В слОВ.

Для доказательства этого рассмотрим. сечение 1 — 1 на фиг.1. Диаметр "купола" жидкости, падающей с диска 4. величина по10 стоянная при постоянной скорости жидкости Vo из калиброванного отверстия 3 и. постоянной вязкости дозируемой жидкости

g. При этом неизменна и толщина слоя Ь жидкости в "куполе" в сечении 1-1, опреде15 ляемая при постоянстве всех иных параметров дозатора вязкостью жидкой среды

При изменении вязкости дозируемой жидкости, например, ее увеличения, потери скорости жидкости на трение по радиусу

20 диска увеличиваются, что при неизменной скорости чо приводит к утолщению слоя жидкости b в куполе и уменьшению его диаметра в контролируемом сечении 1-1 вследствии уменьшения скорости движе25 ния жидкости по распределительному диску 4. И, наоборот, при уменьшении вязкости q толщина слоя жидкости Ь умень-. шается, а диаметр купола в контролируемом сечении увеличивается, 30 Таким образом, если боковые стенки 9 приемных емкостей 8 будут плоскопарал- . лельны, каждому значению вязкости жидкости при неизменной ширине ее захвата приемной емкостью, будет соответствовать

35 определенный расход жидкой среды в единицу времени через приемные емкости, т.е. изменение вязкости жидкости вызывает су-. щественную погрешность дозирования, Рассмотрим доэирова,ice жидкости с

40..переменной вязкостью, Жидкость вытекает из калиброванного отверстия 3 со скоростью Ч и затем, растекаясь по поверхности диска 4, сливается с него в форме купола с толщиной слоя в ку45 поле, равной Ь, Скорость жидкости V> в куполе

V1 о-Ч2, 50 где Ч2 — потери скОрости жидкости на трение с поверхностью распределительного диска 4.

Потери скорости за счет трВния жидкости о поверхность распределительного

55 диска 4 являются функцией вязкости дозируемой среды 2=-.т (g)

При увеличении вязкости rj увеличива-. ются и потери скорости ч2 за счет повыше1796908 ния трения слоя текущей жидкости о поверхность распределительного диска 4.

С другой стороны дальность полета купола в горизонтальной плоскости после отрыва жидкости от острой фаски распределительного диска 4, т.е. дальность полета

"купола" в контрольном сечении 1-1 (см,фиг.1) I, является функцией скорости жидкости Ч, в слое купола:

1 =Ч, Н

g где Н вЂ” величина пути контрольной точки купола от момента отрыва жидкости от фаски распределительного диска 4, до горизонтального сечения 1-.1, причем H=const; g— ускорение свободного падения. Или. (Ч 2) /2Н

При вязкости жидкости, равной ф, дальность полета "купола" в плоскости 1-1 будет равен:

Ь=(Чо-Ч2К)

g где V2k= f(g»)

Чж — потери. скорости жидкости на распределительном диске 4 при вяЗкости дозируемой среды у», При этом толщина слоя жидкОсти в куполе равна bk.

При.увеличении вязкости дозируемой среды дальность полета купола

1„ (Ч, Ч„.) 2Н, где

V= 2n= f (g )

Чго — ПОтЕрИ СКОрОСтИ жИдКОСтИ На раСпределйтельном диске 4 и ри вязкости дозирующей среды цп. Толщина слоя жидкости в кУполе пРи внзкости fn P38ll3 bn

Таким образом, с увеличением вязкости жИДКОСтИ Il)n > q»l ДаЛЬНОСтЬ ПОЛЕта КУПОла а горизонтальной плоскости 1-1 уменьщается I In< I » I вследствие того, что потери скорости жидкости на поверхности распреДЕЛИтЕЛЬНОГО ДИСКа ВОЗРаетаЮт V2n)V2k I .

При этом, толщина слоя жидкости в куполе увеличивается I bn> Ь l.

Для плоскопараллельных боковых стенок 9 питающей емкости 8 при расстоянии между боковыми стенками m=-const отбираемые в единицу времени расходы жидкости Gk u Gn при различных значениях вязкости д» и дп равны а) расход жидкости через приемную емкость при вязкости жидкости, равной у»:

Gk o V2k) bk nl где 6 — расход жидкости.в единицу време- " ни;

Ьк — толщина слоя жидкости в куполе;

5 Чгк — потери скбрости жидкости на распределительном диске при вязкости дозируемой среды б) расход жидкости через приемную емкость при вязкости жидкости, равной „;

10 Gn={Vo V2n) bn m где Gn — расход жидкости в единицу времеви;

bn — толщина слоя жидкости в куполе;

V2n — потери-скорости жидкости на рас1б пределительном диске при вязкости:доэи- руемой среды rп .

Потери скорости на поверхности рас- . пределительного диска V2 в зависимости от вязкости жидкости определяются приняты20 ми в тидравлике методами. Одновременно. измеряются дальность полета "купола" и толщина слоя жйдкости купола.

Изменение вязкости дозируемой среды в пределах 3-5 сПз практически не влияет на величину скорости истечения жидкости из калиброванного отверстия, В рассматриваемом случае 6k 6Ï, т.к.

V2k V2n; bk bn. Таким образом, в случае, когда стенки приемной емкости плоскопа-:.

З0 раллельны (m=const) при изменении вязко.сти жидкости изменяется также и расход дозируемой среды в единицу времени через приемную емкость 8, что и вызывает погрешность дозирования.:

Указанный недостаток устраняется, если стенкам по ширине приемной емкости 8 придать параболический профиль, определяемый по формуле b=m и обеспечиваюг щий равенство расходов через приемную

40 емкость при дозировании жидкостей с пере.. менной вязкостью.; .

Gl 62....6 =6 и, или, 45 6 6

G2 Gn

Для значений вязкости:ц» и tn дозируемые РасхоДы Gk u Gn ДлЯ слУчаЯ пРофилированных боковых стенок, приемйой

0 емкости:

m» bn Vo. V2n

mn Ьк(Чо Ч2к) где ак .— расстояние между боковыми стенками приемной емкости.при вязкости дозируемой жидкости f», 10

1796908

m — расстояние между боковыми стен- Выполнение диска 4 с фаской и размеками приемной емкости при вязкости дози- щение его йа расстоянии h под выходным руемой среды,; отверстием 3, равным (2-6)dp предотвращаЧя —, скорость истечения дозируемой етнарушениеструктурыпотока. КакпоказажидкоСти из калиброванного отверс ия в 5 ли экспериментальные исследования при питающей емкосги; - h> 2do происходит при п>бсср при падении Vzp — потери скорости жидкости на рас- на диск 4 наблюдается разбрызгивание пределительном диске при вязкости дози- струи. Только в указанноминтервалеструя руемой среды, ... .. имеет ненарушенную структуру благодарМ

V2>- потери скорости жидкости на рас- 10 ламинарному движению жидкости устано: пределительном диске при вязкости дози- вившегося характера, Наличие фаски предруемой среды ф; ." - .: отвращает подтекание жидкости под диск, Ьь — толщина слоя жидкости в куполе . налипание твердых включений на его 5окопри вяэкостйдозируемой среды „; . вой поверхности, т.е. также предотвращает:

Ь вЂ” толщина слоя жидкости в куполе 15 нарушение структурй потока на участке при вязкости дозируемой среды rj„,, .: движения к приемным емкостям.

При выаолнении боковых стенок по приведенному соотношейию они имеют па- .: : В результате достигается качественное: раболическийпрофиль;придавая приемйой::дозирование жидкоСти в несколько точек емкости переменное сечение; 3то обуслав- 20 технологического пРоцесса оДновРеменйов ливает в сочетание с конструктивным.вы-, широком Диапазоне РасхоДов, включаЯ и полнением распределительного элемента в . микрорасходы, пРичем на точность дозиРоеидедйскасостройфаской.e,нйжнейсторо.- вания не влияет изменение вязкости дозинйпостоянстворасходадозируемойжидко- Руемой среды. Все это значительно сти независимо от ее вязкости. - 25 Расш РЯет область пРименениЯ дозатоРов.

Фор.мула изобретен ия . выполнен в виде диска с фаской с нижней стороны, вокруг которого Радиально размеУстройстводля дозирования жидкости,. щены приемнйе емкости, горизонтальное содержащее расходную и приемные емко- сечение. которых выполнено с симметричсти и расположенный между ними распре- ными вогнутыми боковыми стенками в виде делйтельйый элемент, о т л и ч а ю щ е е с я: полупарабол, вершины которых расположетем, что, с целью повышения точности дози- ны йа периферии устройства, причем расрования при изменении вязкости жидкости, стояние L между выходным отверстием расходная емкость выполнена в виде емко-, расходной емкости и диском выбрано из сти постоянного уровня с выходным отвер- . соотношения L=(2-6)00, где d< — диаметр стием в дне, распределительный элемент выходного отверстия расходной емкости.

1796908

8Л к уиску

Составитель И.Антипов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович

Редактор Т.йагова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 644 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5