Газожидкостный вентиль Советский патент 1988 года по МПК G05D9/02 

Изобретение относится к устройствам, обеспечиваю1цим нормальную эксплуатацию машин и установок, а именно к клапанам, и может быть исполь- зовамо, например, в сельском хозяйстве в организации полива р5стений и поения животных, в процессах жидкост но-химической обработки металлов, в металлургии и других областях техни- ки и быта, где необходимо регулирование уровня жидкости или ее дозирование и дозированное распределение.

Цель изобретения - повьш1ение надежности работы запорно-регулирующих вентилей и снижение эксплуатационных затрат.

На чертеже изображен газожидкостный вентиль.

Газожидкостный вентиль содержит питательный резервуар 1, сифонный трубопровод; 2, газопровод 3 обратной связи, и-образный гидрозатвор 4, сообщенный с приемным резервуаром 5 и снабженный распирителем 6. Питатель- ный резервуар 1 Сообщен трубопроводо 7 с герметичной камерой 8, в верхней части которой размещен входной торец газопровода 3 обратной связи. Внутри камеры 8 размещен на заданной отмет- ке входной торец сифонного трубопровода 2. В расширителе 6 U-образиого гидрозатвора 4 размещены вьпсодной торец нисходящей расширенной ветви сифонного трубопровода 2 и выходной торец газопровода 3 обратной связи. Газожидкостный вентиль может быть :снабжён компенсатором колебаний ат- ;мосферного давления, выполненный в ;Виде чашечного манометра с наклон- ной трубкой 9, сообщенной с газопроводом 3 обратной свйзи и чашей 10, через которую он сообщен с атмосферой.

Вентиль работает следующим обра- зом.

При наличии распределяемой жидкости в питательном резервуаре 1 работа газожидкостного вентиля осуществляется автоматически, начинаясь с пусков го периода и продолжаясь в длительном режиме регулирования уровня жидкости в приемном резервуаре 5 по интегральному закону. Граничные услови реализадаи пускового периода в длительной работе: уровень жидкости в питательном резервуаре 1 равен Ни застабилизирован, например, переливом, полости тазожидкостного вентиля

до включения в работу, заполнены, например, воздухом. Пусковой период начинается с заполнения камеры 8 через трубопровод 7. Камера 8 заполняется распределяемой жидкостью, далее эта жидкость попадает в сифонный трубопровод 2 и через расширитель 6 гидрозатвора 4 - в приемный резервуар 5 После попадания жидкости в гидрозатвор 4 происходит замыкание газа, находившегося в полостях вентиля, расположенных между перегибом гидрозатвора 4 и уровнем жидкости в камере 8. В связи с этим подъем уровня жидкости в гидрозатворе 4 от его перегиба до приемного резервуара 5 сопровождается увеличением давления замкнутого объема газа от Р до ( + Н ), где Pjg - давление атмосферного воздуха во время заполнения газожидкостного вентиля жидкостью. Указанное увеличение давления газа, замкнутого в полости вентиля, вызывает сжатие этого газа, его переток в камеру 8 и вытеснение жидкости из этой камеры 8 в питательный резервуар 1. Уровень жидкости в камере 8 понижается и при условии

(Р-, -ь н ) - (р,,

-ь Н)

(1)

опускается ниже входного торца сифонного трубопровода 2..После выполнения условия (1) пусковой период заканчивается. Для условия (1) характерна также общая высота гидрозатвора Нг и высота жидкости .hj, обусловленная сжатием газа, замкнутого в газожидкостном вентиле давлением (Р,- + Н ). Как видно из чертежа

Нг Н + h:

(2)

Величина h; определяется из величины изотермического сжатия первоначально замкнутого объема газа V до объема V при вьшолнении условия (1), т.е.

V,-V2 &V h; S,-fh i S,,,

(3)

где h- - высота столба жидкости, обусловленная сжатием газа, в колене гидрозатвора ,4 со стороны расширителя 6; - высота столба жидкости,

обусловленная сжатием газа, в камере 8;

142561

- площадь горизонтального сечения колена гидрозатвора А со стороны расширителя 6-, - площадь горизонтального сечения внутренне полости камеры 8.

Величина V определена, например,

законом изотермического расширения Р;о./(Р,„-+ Н ).

V.

10

. Условия (2-4) определяют положение регулируемого уровня жидкости в приемном резервуаре 5 или положение рабочей точки вентиля как регулятора.

Дпительньй режим работы заключается в регулировании уровня жидкости

е6-, ер,

М

ве тоти

Условие (5) характеризует также отпирания вентиля, так как при соблюдении этого условия сохранение затопляемости восходящего участка сифонного трубопровода 2 образует жидкостный поршень, который под действием силы тяжести ж адкости увеличивает скорость движения этой жидкости. Че10 рез нисходяпгий участок сифонного трубопровода 2 жидкость поступает в гидрозатвор 4, вызывая увеличение ее уровня Н; и соответствующее сжатие газа над зеркалом с этим фовнем.

15 Это увеличение давления газа обус- лавли вает его переток по га-зопроводу 3 обратной связи в камеру 8 и вытеснение жидкости, поступающей в гидро- затвор 4, в приемньш резервуар 5, а

Изобретение относится к устройствам, обеспечивагощим нормальную эксплуатацию - laiuHH и установок, а именно к клапанам для регулирования уровня жидкости или ее дозирования. Цель изобретения - повьппение надежности и снижение эксплуатационных затрат. Газожидкостный вентиль содержит питательный резервуар 1, приемный резервуар 5, сифонный трубопровод 2, газопровод 3 обратной связи. Газожид- костный вентиль снабжен камерой 8, в которой размещены входные торць газопровода 3 - обратной связи и входной торец сифонного трубопровода 2. В расширителе 6 U-образного гидрозатвора размещены выходные торцы сифонного трубопровода 2. Это обеспечивает повышение надежности и снижение эксплуатационных затрат. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. tg сл 4 Nd ел О)

в приемном резервуаре 5 по интеграль- 20 поступающей в камеру 8 - обратно в

ному закону. Понижение уровня жидкости в приемном резервуаре 5, т.е. уменьшение величины Н, является уменьшением давления газа, замкнутого в вентиле, и ведет к Нарущению условий (1) - давление жидкости резервуара 1 становится вьппе давления жидкости приемного резервуара 5. Так как указанные давления воздействуют на газ, замкнутый в вентиле, то этот газ начинает превращать упомянутое воздействие в работу по перемещению самого газа из камеры 8, преимущественно, в газопровод 3 обратной связи. Это перемещение газа делает возможным подъ- 35 ние, при котором наблюдается выполем уровня жидкости в камере 8 и по сифонному трубопроводу 2. По газопроводу 3 обратной связи газ перетекает в расширитель 6 и гидрозатвор 4, вызывая понижение уровня жидкости с 40 величиной Н . При дальнейшем понижении уровня жидкости в приемном резервуаре 5 показанные перемещения приводят к заполнению камеры 8 с затоплением горловины сифонного трубопровода 45 2. Дпя газожидкостного вентиля с высотой восходящего участка сифонного трубопровода 2, равной uh, состояние затопления его характеризуется следующим условием: .50

нение условия (1). Далее временное интегрирование отклонения Н; от заданного приводит, при накоплении ука занного отклонения доДН , состояние вентиля к условию (5), при котором он отпирается, и т.д.

Рассмотрение условий (1, 2 и 5) показывает, что положение рабочей точки Н; зависит не только от расхода распределяемой жидкости приемным резервуаром 5 и восстановления ее уровня, но и от имеющих место колебаний атмосферного давления , вызывающих колебания величин h; и h( Компенсатор колебаний атмосферного давления ослабляет колебания Р и стабилизирует этим положение рабочей точки Н;. Это реализуется на рабочем участке компенсатора, выполненном в виде наклонной трубки 9. Подключение компенсатора вызьгеает появление третьего члена, h; в равенстве (3) , что само по себе уменьшает амплитуду аб (Р;„ + н ) - Jvh (Р;„ + Н), (5)

где uh о ih (с пренебрежением величиной изотермического расширения газа от уменьшения давления, оказьшае- мого на него столбом жидкости, приемного резервуара 5 на величину &h ).

при достижении уровня жидкос- значения Н уровень жидкости в

питательный резервуар 1. Вытеснение жидкости из камеры 8 первоначально вызывает понижение ее уровня в камере 8, а

5 ти

камере В опускается до уровня расположения входного торца восходящего участка сифонного трубопровода 2. В указанном состоянии в восходящий

0 участок сифонного трубопровода 2 попадает газ из камеры 8, поток жидкости разрывается и ее остатки стекают в гадрозатвор 4 и в камеру 8, соответственно, обуславливая состояние, при котором наблюдается выпол

нение условия (1). Далее временное интегрирование отклонения Н; от заданного приводит, при накоплении указанного отклонения доДН , состояние вентиля к условию (5), при котором он отпирается, и т.д.

Рассмотрение условий (1, 2 и 5) показывает, что положение рабочей точки Н; зависит не только от расхода распределяемой жидкости приемным резервуаром 5 и восстановления ее уровня, но и от имеющих место колебаний атмосферного давления , вызывающих колебания величин h; и h( . Компенсатор колебаний атмосферного давления ослабляет колебания Р и стабилизирует этим положение рабочей точки Н;. Это реализуется на рабочем участке компенсатора, выполненном в виде наклонной трубки 9. Подключение компенсатора вызьгеает появление третьего члена, h; в равенстве (3) , что само по себе уменьшает амплитуду аб5tA2561t6

co.nioTHOjH величины , a соответствен- ля и атмосферного давления воздуха но, и Нг, благодаря уменьшению абсо- Р; лютной величины h ,

Однако основное компенсирующее воздействие достигают наклонным рас- аоложением трубки 9 и нодбором площа- йи ее горизонтального сечения Sj. Зто обеспечивает большие величины ко- дебаний затапливаемого и незатаплива- 0 емого объемов трубки 9 при колебаниях

Формула изобретени

, чем при ее вертикальном положе- Йии. в соответствии с (3), в правую часть которого введено упомянутое Третье слагаемое с угловым коэффици- ентом усиления 1/sinaL, обеспечивающим большую амплитуду колебаний величины этого слагаемого, чем двух других, ири колебаниях это обеспечивает Уменьшение зависимости Н . и hj от ко-

л;ебаний Р

ia

В газонаполненные полости предлагаемого газожидкостного вен- т;иля при увеличениях Р; инъектирует- ся газ с этим возросатим давлением из т)рубки 9 под действием измерительного перемещения запорной жидкости - поршня чашечного манометра - компенсатора. При уменьшениях компенсатор отсасывает из газонаполненных полостей вентиля расширившийся от уменьшения газ в трубку 9. Сообщение компенсатора с атмосферой зеркало его запорной жидкости В;чаше 10 обеспечивает зависимость перемещений жидкости в трубке 9 толь- к0 от давления газа в полостях венти

Формула изобретения

2,Вентиль по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что он снабжен компенсатором колебаний атмосферного давления, выполненным в виде U-образ- ного чашечного манометра с накпон- ной трубкой, через которую он подсоединен к газопроводу обратной связи, причем чашечный манометр сообщен с атмосферой.