СИФОННЫЙ ДОЗАТОР Российский патент 1994 года по МПК G01F13/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в химической, химико-фармацевтической, парфюмерной и других отраслях промышленности для деления жидкости на равные объемы, а также в системах автоматики.

Известно устройство, содержащее мерную емкость, подводящий жидкость трубопровод, сифон, на всасывающем участке которого имеется клапан [1] .

Недостатки аналога таковы:
Точность дозирования при его работе очень мала, особенно при больших диаметрах сифона. Это объясняется тем, что при закрытии клапаном сифона относительно большого диаметра, в настоящей ветви сифона остается "висеть" жидкость, подверженная силе земного тяготения. Из этой ветви и колена сифона неизбежно вытекает то больший, то меньший объем жидкости, т. е. не одинаковый в разных циклах даже при постоянном расходе жидкости, поступающей в мерную емкость.

Данное истечение жидкости из колена сифона невозможно регулировать или предсказать (рассчитать) или сделать одинаковым во всех циклах, так как объем жидкости при этом истечении из колена сифона будет всегда зависеть от множества случайных причин. Например, указанное истечение из колена сифона зависит от случайных вибраций (колебаний) основания, на котором установлен дозатор и т. д.

Всасывающий участок сифона В в мерной емкости поднят кверху, поэтому при работе устройства по патенту N 106088 в конце выдачи дозы над всасывающим отверстием сифона В внутри мерной емкости неизбежно образуется воронка жидкости, сквозь которую в сифон В проникает воздух из атмосферы.

В разных дозах эта воронка бывает разной по форме и объему. Управлять образованием данной воронкой не представляется возможным. Наличие этой воронки и разной степенью проникновения воздуха в сифон В можно также объяснить существенную разницу в дозах.

Наиболее близким по технической сущности и содержащим наиболее число признаков, общих с предлагаемым сифонным дозатором, является устройство, содержащее подводящий трубопровод с регулировочным устройством, сообщенный с мерной емкостью, в которой размещен восходящий патрубок сифона, установленный на горизонтальной оси вращения двуплечий рычаг, на одном конце которого закреплен запорный орган для патрубка сифона [2] .

Недостатки прототипа:
Относительно сложная конструкция устройства, перекрывающего поперечное сечение сифона: она включает поплавок, рычажную систему, воздушную трубку, запорный орган, шарнирное соединение и др.

Конструкция устройства, перекрывающего поперечное сечение сифона во время работы дозатора, находится внутри дозируемой жидкости. Если жидкость химически агрессивна, то она может взаимодействовать с деталями устройства (разъедать его), изменять трение в шарнирах, загрязнять дозируемую жидкость.

Конструкция устройства, перекрывающего поперечное сечение сифона, находится внутри мерной емкости, это уменьшает ее полезный объем, увеличивает в некоторой мере габариты сифонного дозатора, его металлоемкость и в конечном счете затраты на его изготовление.

Возможность регулирования величины дозы весьма ограничена, она осуществляется только за счет регулировочного устройства на подводящем жидкость трубопроводе.

Целью изобретения является упрощение конструкции и обеспечение глубокого бесступенчатого регулирования параметров его работы.

Цель достигается тем, что в дозатор, содержащий подводящий трубопровод с регулировочным устройством, сообщенный с мерной емкостью, в которой размещен восходящий патрубок сифона, установленный на горизонтальной оси вращения двуплечий рычаг, на одном конце которого закреплен запорный орган для патрубка сифона, введены закрепленная на восходящем конце сифона воронка с наружным кронштейном, воздушный клапан, установленный в верхней точке горба сифона, и постоянный магнит, причем запорный орган размещен под нисходящим патрубком сифона в воронке, а постоянный магнит установлен на наружном кронштейне с возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с другим плечом рычага, выполненным из ферромагнитного материала.

На чертеже показана принципиальная схема сифонного дозатора.

Сифонный дозатор состоит из мерной емкости 1, сообщенной с подводящим жидкость трубопроводом 2 с регулировочным устройством 3. Восходящий патрубок сифона 4 размещен в мерной емкости 1, а нисходящий - снаружи. Воздушный клапан 5 размещен в верхней точке горба сифона 4. Конец нисходящего патрубка сифона 4 размещен внутри воронки 6 и снабжен запорным органом в виде диска 7. На наружном кронштейне 8 воронки 6 установлен постоянный магнит 9, который с помощью винта 10 имеет возможность вертикального перемещения. Груз 11 закреплен на выполненном из ферромагнитного материала плече 12 двуплечего рычага, установленного на горизонтальной оси вращения в виде шарнира 13. Диск 7 закреплен на свободном от груза 11 плече двуплечего рычага.

Воронка 6 служит для формирования струи жидкости, вытекающей из нисходящего участка сифона 4. Диск 7 служит для закрытия выпускного отверстия нисходящего участка сифона 4. Диск 7 выполняет очень важную функцию; при перекрытии выпускного отверстия нисходящего участка сифона 4 внутренняя полость сифона 4 заполняется дозируемой жидкостью, так как жидкость из сифона 4 вытечь не может. Постоянный магнит 9 создает притяжение, в результате которого рычаг 12 удерживается в горизонтальном положении, а диск 7 перекрывает выпускные отверстия нисходящего участка сифона 4. Указанное притяжение магнита 9 вместе с весом груза 11 обеспечивает достаточно плотное прижатие диска 7 к торцу нисходящего участка сифона 4. Винт 10, вращаясь вокруг своей вертикальной оси, может перемещаться вместе с магнитом 9 вверх и вниз, что изменяет притяжение магнитом 9 рычага 12, а это, в конечном счете, может менять положение уровня свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1, при котором произойдет поворот диска 7 вместе с рычагом 12, грузом 11 вокруг оси шарнира 13 против часовой стрелки и открытие выпускного отверстия нисходящего участка сифона 4. Таким образом винт 10 с магнитом 9 выполняет важную роль - с помощью этих деталей изменяют величину дозы, период и частоту дозирования, т. е. основные параметры работы дозатора при изменяющихся производственных условиях.

Груз 11 имеет отверстие с резьбой внутри и, вращаясь, может перемещаться на винтовом хвостовике рычага 12.

При открытии регулировочного устройства 3 по трубопроводу 2 дозируемая жидкость поступает в мерную емкость 1 и заполняет ее. При этом заполняется и внутренняя полость сифона 4, воздух из указанной полости выходит через отверстие, имеющееся в верхней части "горба" сифона 4, приподнимая клапан 5. Как только уровень свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 достигнет некоторого положения 11 относительно торца нисходящего участка сифона 4, диск 7 вместе с рычагом 12, грузом 11 повернется против часовой стрелке и откроет выпускное отверстие нисходящего участка сифона 4. При этом будет происходить истечение жидкости из мерной емкости 1 через сифон 4 в товарную или технологическую емкость.

Расход Q_н жидкости, вытекающей в мерную емкость 1 по трубопроводу 2, всегда меньше, чем расход Q_с жидкости, вытекающей из мерной емкости 1 по сифону 4 (условие Q_н < Q_с является обязательным для нормальной работы любого сифона периодического действия), поэтому уровень свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 будет понижаться. Как только уровень свободной поверхности в мерной емкости 1 совпадает с торцом восходящего участка сифона 4, во внутреннюю полость сифона 4 из атмосферы через выпускное отверстие восходящего участка попадает воздух и разорвет поток жидкости, движущийся в сифон 4, истечение из мерной емкости 1 прекратится. Рычаг 12, диск 7 под действием груза 11 повернется вокруг центра шарнира 13 по часовой стрелке и сифон 4 окажется закрытым, вновь начнется наполнение мерной емкости 1 и описанный цикл работы сифонного дозатора будет повторяться сколь угодно долго до тех пор, пока по трубопроводу 2 в мерную емкость 1 будет поступать подлежащая дозированию жидкость. Условие равновесия диска 7 - рычага 12 с грузом 11 перед открытием выпускного отверстия можно приближенно написать так (если пренебречь трением в шарнире 13 и считать, что моменты от веса диска 7 и веса рычага 12 одинаковы):
γHa= G·b+Fδ, (1) где γ - объемный вес дозируемой жидкости;
Н - расстояние между уровнем свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 до торца нисходящего участка сифона 4 (фиг. 1);
d_c - диаметр сифона 4;
а - расстояние между центром шарнира 13 и осью нисходящего участка сифона;
G - вес груза 11;
b - плечо веса груза 11 (расстояние между центром тяжести груза 11 и центром шарнира 13;
F - сила притяжения магнита 9;
δ - плечо силы притяжения магнита 9.

Из уравнения (1) ясно, что чем ближе к рычагу 12 будет находиться магнит 9, тем больше будет сила F, а значит, будет больше высота Н, и следовательно, больше будет доза жидкости. Изменятся при приближении и удалении магнита 9 относительно рычага 12 и другие параметры работы сифонного дозатора.

Достоинства сифонного дозатора.

Конструкция предлагаемого устройства по сравнению с прототипом существенно упрощена: исключен поплавок, воздушная трубка; поворотный рычаг вынесен из мерной емкости.

Введенный постоянный магнит 9 в комплексе с грузом 11, ферромагнитным рычагом 9, винтом 10 позволяет обеспечить глубокое бесступенчатое регулирование дозы, периода и частоты дозирования.

Устройство для перекрытия поперечного сечения сифона 4 вынесено из мерной емкости 1. Это позволяет исключить загрязнение дозируемой жидкости, исключить разъедание деталей устройства для перекрытия поперечного сечения сифона 4 в случае, если дозируемая жидкость является химически агрессивна. Это позволяет также увеличить полезный объем мерной емкости 1, снизить габариты и металлоемкость сифонного дозатора.

Повышена надежность работы сифонного дозатора по сравнению с прототипом в связи с тем, что устройство для перекрытия поперечного сечения сифона 4 вынесено из мерной емкости 1, а значит, исключено возможное заедание в шарнире 13, налипание осадка из жидкости на поворотный рычаг 12 и другие детали устройства.

Обеспечена и упрощена эксплуатация сифонного дозатора в связи с тем, что облегчена, например, промывка внутренней полости мерной емкости 1, деталей устройства для перекрытия поперечного сечения сифона 4 при осуществлении ремонта.

(56) 1. Патент Германии N 106088, кл. 42е16, 1937.

2. Авторское свидетельство СССР N 1476315, кл. G 01 F 13/00, 1989.

Использование: деление жидкости на равные регулируемые по величине дозы. Сущность изобретения: жидкость поступает в мерную емкость по подводящему трубопроводу. Нисходящий патрубок сифона закрыт запорным органом в виде диска, который размещен в воронке на конце сливного патрубка сифона и закреплен на двуплечем рычаге, второе плечо которого выполнено из ферромагнитного материала. До заполнения жидкостью горба сифона воздух отводится через воздушный клапан, расположенный в верхней точке горба. Начало и окончание слива дозы определяются степенью поджатия запорного органа. Степень поджатия, а следовательно, и величину дозы запорного органа регулируют положением постоянного магнита, закрепленного на наружном кронштейне воронки и взаимодействующего с плечом, а также с помощью передвижного груза. 1 ил.

СИФОННЫЙ ДОЗАТОР, содержащий подводящий трубопровод с регулировочным устройством, сообщенный с мерной емкостью, в которой размещен восходящий патрубок сифона, установленный на горизонтальной оси вращения двуплечий рычаг, на одном конце которого закреплен запорный орган для патрубка сифона, отличающийся тем, что в него введены закрепленная на конце нисходящего патрубка сифона воронка с наружным кронштейном, воздушный клапан, установленный в верхней точке горба сифона, и постоянный магнит, причем запорный орган размещен под нисходящим патрубком сифона в воронке, а постоянный магнит установлен на наружном кронштейне с возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с другим плечом рычага, выполненным из ферромагнитного материала.