СИФОННЫЙ ДОЗАТОР ДИИ-85 Российский патент 1995 года по МПК G01F11/10 F04F10/00 

Изобретение относится к дозированию жидкости и может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности решением, содержащим наибольшее количество сходных узлов и деталей, является автоматический дозатор жидкости. В указанном устройстве используется емкость (поплавок, выполненный в виде чаши), расположенная на упругом основании.

Недостатками прототипа являются: узкий рабочий диапазон изменения параметров дозатора, ограниченные возможности их регулирования (лишь за счет фиксирования положения поплавка ограничителем вертикального перемещения).

В прототипе сифон является подвижным, что существенно осложняет систему дозирования из-за неизбежных утечек дозируемой жидкости через неплотности сочленения нагнетательного колена сифонной трубки с направляющим цилиндром.

Как показали исследования авторов, при малом диаметре (поперечном сечении) поплавка в прототипе имеет место резкое снижение точности дозирования, что обусловлено ухудшением условий разрыва сплошности потока в момент окончания выдачи дозы.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона и повышение производительности процесса дозирования.

Цель достигается тем, что в сифонном дозаторе, который содержит известные детали подводящий трубопровод, емкость, на дне которой на сильфоне закреплена мерная емкость, подключенная к жестко связанному с ней всасывающему концу сифона, и регулятор перемещения мерной емкости, предусмотрены съемные грузы-компенсаторы, которые установлены на мерной емкости, снаружи которой сифон выполнен с гибкой вставкой, а регулятор перемещения мерной емкости установлен внутри сильфона. Кроме того, в мерную емкость сверху введена вертикальная труба, установленная с возможностью осевого перемещения коаксиально всасывающему концу сифона, подключенного к мерной емкости через дно.

На фиг. 1 показан сифонный дозатор в статическом состоянии; на фиг. 2, 3 фазы его работы.

Сифонный дозатор состоит из мерной емкости 1, сильфона 2, емкости 3, кронштейна 4 с хомутом, вертикальной трубы 5, подводящего трубопровода 6 с запорным устройством 7, съемных грузов-компенсаторов 8, сифона 9 с гибкой вставкой 10, регулятора 11 перемещения мерной емкости, подставки 12 и товарной емкости 13.

Устройство работает следующим образом.

Исходное положение системы: запорное устройство 7 закрыто, жидкость через подводящий трубопровод 6 в мерную емкость 1 не поступает. Сжатие сильфона 2 определяется только собственным весом мерной емкости 1 с всасывающим концом сифона 9 и съемных грузов-компенсаторов 8. Мерная емкость 1 находится в крайнем верхнем положении.

При включении подачи дозируемой жидкости начнется наполнение мерной емкости 1 (фиг. 2). С увеличением объема жидкости и поднятием уровня свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 (СПМЕ) идет постепенное опускание мерной емкости 1 вплоть до момента уравновешивания суммарного веса мерной емкости 1 с всасывающим концом сифона 9, съемных грузов-компенсаторов 8 и жидкости силой предельного сжатия сильфона 2.

Данный момент может наступить раньше, если для фиксации уровня опускания использован регулятор 11 перемещения мерной емкости.

После достижения СПМЕ некоторого уровня 1, несколько превышающего верхнюю точку горба сифона 9, произойдет включение сифона 9 в работу и начнется истечение жидкости в товарную емкость 13 с расходом Q_с (фиг. 3).

Поскольку величина Q_c при дозированной выдаче подаваемой жидкости превышает расход Q_н ее подачи через подводящий трубопровод 6, начнется постепенное разжатие сильфона 2 и поднятие мерной емкости 1 со съемными грузами-компенсаторами 8 вверх. Так как восходящий и нисходящий концы сифона 9, жестко присоединенные к подвижной мерной емкости 1 и к неподвижной емкости 3 соответственно, соединены между собой гибкой вставкой 10, препятствия подобному движению не будет.

Разница во времени между моментом включения сифона 9 в работу (достижения уровня I) и моментом страгивания (полного останова) подвижных частей при их движении вверх (вниз) будет зависеть от положения регулятора 11 перемещения мерной емкости и веса съемных грузов-компенсаторов 8. Чем дольше мерная емкость 1 покоилась до достижения СПМЕ уровня I, тем позже она начнет двигаться вверх с момента включения сифона 9 в работу.

Очевидно, что поднятие будет осуществляться настолько быстро, насколько быстро будет идти опоржнение мерной емкости 1. При этом относительно дна емкости 3 и выходного конца жестко с емкостью 3 соединенного нисходящего участка сифона 9 мерная емкость 1 с всасывающим концом сифона 9 и съемными грузами-компенсаторами 8 будет подниматься, а уровень свободной поверхности жидкости будет оставаться постоянным. Данное явление будет наблюдаться вплоть достижения СПМЕ уровня II, совпадающего с торцом всасывающего конца сифона 9 или момента опирания дна мерной емкости 1 о торец вертикальной трубы 5. В последнем случае понадобится еще некоторое время, прежде чем уровень жидкости в полости вертикальной трубы также сравняется с торцом всасывающего конца сифона 9. Далее произойдет попадание воздуха в сифон и разрыв потока жидкости. Выдача дозы прекратится. Цикл операций, описанных выше, повторяется вплоть до закрытия запорного устройства 7.

Изменением глубины опускания вертикальной трубы 5 в мерную емкость 1 достигается возможность плавно регулировать объем выдаваемых доз (путем отсечения объема жидкости в мерной емкости 1 от поступления во входное отверстие сифона 9).

Наблюдающееся некоторое время τ явление постоянства уровня жидкости в мерной емкости 1 относительно выходного конца нисходящего участка сифона 9 означает постоянство напора а, значит, и расхода жидкости, выдаваемой сифонным дозатором в товарную емкость 13. Данный факт позволяет значительно снизить время t _Σ цикла деления жидкости и тем самым увеличить производительность процесса деления жидкости на равные объемы: t _Σ= t_н + t_о, (1) где t_н время наполнения мерной емкости 1, зависит от конструктивных особенностей сифонного дозатора и устанавливаемого расхода Q_н;
t_о время опорожнения мерной емкости 1 от уровня I до уровня II.

Сравнивая временную зависимость Q_c f(t) для заявляемого дозатора с подобными зависимостями для устройств-аналогов, видно, что сифонный дозатор по предлагаемому изобретению может иметь t_о в 1,3-1,4 раза меньше. При τ_→ t_o произво- дительность выдачи доз будет максимальной.

Время τ в предлагаемом устройстве регулируемо. При подборе сильфона с известным модулем упругости Е и варьировании весом съемных грузов-компенсаторов 8 и положением регулятора 11 перемещения мерной емкости значение τ можно изменять.

Кроме того, изменение значений Х вертикального хода мерной емкости 1 обеспечивает возможность изменять объем выдаваемой дозы. В общем случае доза жидкости будет иметь объем V · H + Q_н·t_o (2) где d диаметр мерной емкости 1;
Н расстояние между уровнями I и II.

Изменение величины Х вызывает синхронное изменение Q_c f(X) и времени t_o f(Qc).

Факт регулирования τи V будет наблюдаться при Х < Н. Разница δ= Н Х означает высоту между уровнем I и некоторым уровнем III, жидкость между которыми будет выдаваться не с постоянным расходом Q_c^пост, а с переменным Q_c^пер, аналогично наблюдаемому в обычных сифонных дозаторах.

В общем случае объем выдаваемой дозы может быть определен так:
V=Q_c^пер˙t₂+Q_c^пост˙τ, (3) где t₂ + τ= t_о.

Условия нормальной работы предлагаемого сифонного дозатора следующие.

Для данной жидкости с плотностьюρ, при отсутствии съемных грузов-компенсаторов 8 и нахождении регулятора 11 перемещения мерной емкости 1 в нерабочем положении необходимо соблюдение неравенства Х > Н.

Нарушение данного условия приведет к сужению области, в пределах которой можно регулировать процесс истечения жидкости из сифонного дозатора.

Расположение мерной емкости 1 в верхнем положении (фаза окончания выдачи дозы) должно обеспечивать места крепления нисходящего участка сифона 9 выше места крепления его восходящего участка.

Сифонный дозатор обладает следующими достоинствами перед прототипом: меньшее время истечения жидкости из мерной емкости и, как следствие, большая производительность процесса дозирования (до 1,2-1,3 раза); расширение рабочего диапазона дозатора; параметры устройства могут быть изменены за счет положения вертикальной трубы 5, регулятора 11 перемещения мерной емкости, а также веса съемных грузов-компенсаторов 8; возможностью выдачи доз по задаваемой программе путем изменения части времени t_о, в течение которого жидкость дозатором будет выдаваться с постоянным расходом; более полное использование мерной емкости, отсутствие застоя жидкости, подаваемой для деления.

Использование: приборостроение для пищевой, химической и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: сифонный дозатор содержит мерную емкость с установленными на ней съемными грузами-компенсаторами. Эта емкость крепится на дне емкости на сильфоне, внутри сильфона установлен регулятор перемещения мерной емкости. В эту же емкость сверху введена вертикальная труба, установленная с возможностью осевого перемещения коаксиально выпускному отверстию сифона, подключенного к мерной емкости через дно. Цель расширение диапазона и повышение производительности процесса дозирования. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Сифонный дозатор, содержащий подводящий трубопровод, емкость, на дне которой на сильфоне закреплена мерная емкость, подключенная к жестко связанному с ней всасывающему концу сифона, и регулятор перемещения мерной емкости, отличающийся тем, что в него введены съемные грузы-компенсаторы, которые установлены на мерной емкости, снаружи которой сифон выполнен с гибкой вставкой, а регулятор перемещения мерной емкости установлен внутри сильфона на дне емкости. 2. Дозатор по п. 1, отличающийся тем, что в мерную емкость сверху введена вертикальная труба, установленная с возможностью осевого перемещения коаксиально всасывающему концу сифона, подключенного к мерной емкости через дно.