Дозатор жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F13/00 

г в 4

Изобретение относится к устройствам дозипования и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности при дистанционном управлении дозированием.

Известен дозатор, содержащий емкость для жидкости, размещенные в ней сифон и сильфон, нижняя часть которого прикреплена к ее дну, а верхняя - к поплавку, В него введены воздушная трубка, ферромагнитный элемент с постоянным магнитом, один из которых прикреплен к дну емкости в полости сильфона, а другой - к верхней части сильфона с возможностью магнитного взаимодействия между собой, причем сильфон выполнен герметичным и сообщается с атмосферой через воздушную трубку, а поплавок выполнен со ступенчатым сечением по вертикали и прикреплен к сильфону большим сечением (а.с. СССР № 1262290, кл. G 01 F 13/00, 1985).

Однако, этот дозатор имеет малую надежность при работе с агрессивными жидкостями за счет того, что сильфон в местах изгиба подвержен разрушению.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является дозатор жидкости, содержащий резервуар, мерную емкость со сливным патрубком и два трубопровода. Мерная емкость дозатора находится в резервуаре под уровнем дозируемой жидкости и ограничены двумя разъемными корпусами - верхним и нижним, последний из которых выполнен в виде стакана с отверстием внизу. Внутри мерной емкости установлен соединенный одним из трубопроводов со сливным патрубком мерный сосуд, над которым расположена воронка, соединенная через другой трубопровод с магистралью сжатого воздуха (а.с. СССР № 425053, кл. G 01 F 11/28, 1972).

Однако, известный дозатор имеет недостаточно высокую точность из-за влияния постоянно изменяющегося уровня жидкости в резервуаре, т.к. при выдаче порции жидкости воздух вытесняет из трубопровода жидкость не только в воронку и отверстие в стакане, но и в горловину мерного сосуда, а поскольку высота столба жидкости в трубопроводе по мере расхода ее из резервуара будет уменьшаться, то и доза тоже будет меняться. На точность дозирования также влияет возможность засифонивания при гидроударе в резервуаре, т.к. конец сливного патрубка находится ниже уровня жидкости в резервуаре. Точность будет уменьшаться при наличии механических частиц в жидкости ввиду отсутствия отстойной зоны. В известном дозаторе емкость

установлена на дно резервуара, а отверстие в сосуде находится сбоку и может засоряться такими частицами.

Цель изобретения - повышение точности дозирования.

Поставленная цель достигается тем, что дозатор жидкости, содержащий закрепленную в расходном резервуаре, закрытую мерную емкость, верхняя часть которой

снабжена патрубком подачи сжатого газа, а нижняя сообщена с расходным резервуаром, по крайней мере через одно отверстие и подключенный к мерной емкости сливной патрубок, в него введена ось с упором на

одном конце, а отверстия выполнены в днище мерной емкости и снабжены запорным органом с нулевой плавучестью, ось свободным концом закреплена вертикально на днище мерной емкости и на ней с возможностыо перемещения между днищем и упором установлен запорный орган, площадь SK которого выбрана из соотношения

5к (3-4)2 So, i 1

SK площадь запорного органа;

So площадь i-того отверстия в днище мерной емкости, а расстояние между днищем мерной емкости и упором выбрано из условия:

h- (0,08-0,10)dK

где di -диаметр запорного органа, причем выходной конец сливного патрубка расположен выше резервуара, а мерная емкость закреплена в резервуаре над его днищем с

зазором.

На чертеже представлена схема предлагаемого дозатора жидкости,

Дозатор состоит из резервуара 1, внутри которого на опорных кронштейнах 2 закреплен корпус мерной емкости 3. Резервуар 1 значительно больше мерной емкости 3. В полости мерной емкости 3 установлен сливной патрубок 6, проходящий через верхнюю крышку емкости 3, а на оси

4 закреплен упор 5. В днище 7 корпуса мерной емкости 3 имеются сквозные отверстия 8. В емкости 3 на оси 4 с упором 5 расположен свободно перемещающийся клапан 9, обладающий нулевой плавучестью.

Все отверстия 8 в днище 7 расположены на площади, находящейся непосредственно под клапаном 9, и связаны с площадью клапана 9 соотношением:

Зк (3-4)Ј

So,

i -1

О)

где SK - площадь клапана 9, перекрывающая отверстия в днище 7 мерной емкости 3;

So - площадь 1-го отверстия в днище 7 в мерной емкости 3,

Ход клапана 9 ограничен упором 5 и выбран из соотношения

h (0,08-0,10)dK(2)

где UK диаметр клапана,

Сжатый воздух от магистрали 10 сжатого воздуха подается через запорное устройство 11 по трубопроводу 12 в мерную емкость 3. Управление запорным устройством 11 осуществляется блоком управления 13, Жидкость, выдавливаемая из емкости 3 в патрубок б, подается в воронку 14, а из нее в приемную емкость 15.

Конец сливного па. рубка б расположен выше уровня жидкости в резервуаре 1. Раз- рыв между патрубком 6 и воронком 14 необходим для разрыва струи жидкости в патрубке 6 после снятия давления воздуха. Жидкость в резервуар 1 поступает через запорное устройство 16 по трубопроводу 17.

Дозатор жидкости работает следующим образом,

В исходном состоянии резервуар 1 заполняется жидкостью по трубопроводу 17 через открытое запорное устройство 16 до уровня Н1, где Н1 - высота столба жидкости от уровня дна 7 мерной емкости 3 до поверхности жидкости. Клапан 9 выбирается в зависимости от физико-химических свойств жидкости таким образом, чтобы его вес был равен весу вытесненной им жидкости, т.е. клапан обладал нулевой плавучестью.

Клапан 9 мерной емкости 3 перекрывает все отверстия 8 в днище 7 после ее заполнения жидкостью.

Во время заполнения мерной емкости 3 жидкостью, магистраль 10 сжатого воздуха перекрыта запорным устройством 11, например, трехходовым клапаном или другим запорным устройством, а полость мерной емкости 3 через трубопровод 12 соединена через запорное устройство 11 с атмосферой. При дозировании блок управления 13 через запорное устройство 11 соединяет магистраль сжатого воздуха 10 с мерной емкостью 3.

После подачи воздуха из магистрали 10 избыточного давления жидкость по патрубку 6 изливается в воронку 14, по которой стекает в емкость 15. Клапан 9 мерной ем- кости 3 гидростатической силой F прижимается к отверстиям 8

F pSK + Рк - Рж(3)

где F- гидростатическая сила;

р - давление воздуха в магистрали;

Зк - площадь клапана;

Рк вес клапана 9;

Рж - вес вытесненной жидкости клапаном 9, находящимся во взвешенном состоянии.

Рк Рж

Гидростатическая сила F - есть величина переменная и зависит от удельного веса жидкости (состава жидкости), высоты столба жидкости, веса и площади клапана 9.

Величина столба жидкости Hi, действующая на клапан 9 - величина, убывающая до нуля. После достижения Hi 0 резервуар 1 необходимо заполнить следующей порцией жидкости.

После опорожнения мерной емкости 3 подача воздуха прекращается, и она соединяется с атмосферой.

В связи с тем, что мерная емкость 3 пуста и давление воздуха снято, гидростатическая сила F открывает клапан от дна 7

F -/ЭжЖ J So + Рк(5)

I 1

так как pSK 0 и Рж 0.

где РЖ - удельный вес жидкости;

So - площадь одного отверстия;

п - количество отверстий;

РК - оес клапана.

Результирующая сила F, обусловленная высотой столба жидкости Hi, оторвет клапан 9 от дна 7 и откроет отверстия 8, суммарная

поверхность которых равна

So для прохода жидкости в мерную емкость 3.

При этом клапан 9 перемещается вверх по оси 4 до упора 5 таким образом, что ход клапана 9 выбирается из соотношения:

h (0,CVO,1)dK(6)

где di диаметр клапана.

При заполнении мерной емкости 3 жидкостью значение гидростатической силы F в уравнении 5 изменяется;

F /Эж 2 So(Hi-H2) + PK-P ж (7)

i 1

где Н2 - высота столба жидкости после заполнения мерной емкости 3;

Рк вес клапана;

Рж - вес, вытесненной жидкости клапаном, находящимся во взвешенном состоянии.

По высоте столба жидкости в резервуаре 1-На мерная емкость 3 заполняется полностью и жидкость устанавливается в патрубке 6 на уровне Н.. Высота столба жидкости Hi уменьшается на величину мер1 ной емкости 3. Тогда уравнение 7 можно записать;

F Рк-Рж(8)

Клапан 9 по оси 4 опустится на дно 7 мерной емкости 3 и закроет отверстия 8 в дне 7,

Мерная емкость 3 заполнена жидкостью и готова к следующему циклу.

При нарушении уравнения

Зк (3-4) 2 So,

I 1

когда величина площади отверстий будет больше клапана, нарушается точность дозирования за счет подтекания жидкости под клапан.

Когда величина клапана 9 до упора 5 больше расчетной по уравнению (3), возможна протечка жидкости, а, следовательно, снижение точности дозирования дозатора.

Применение заявленного дозатора жидкости обеспечивает исключение одновременной работы подающего трубопровода 17 и патрубка 6, что повышает точность дозирования ввиду отсутствия влияния гидроударов и перебоев в подаче жидкости.

Величину дозы можно изменить за счет изменения положения патрубка б в мерной емкости 3, при соблюдении выше указанных требований к весу и площади клапана и его свободному ходу. Дозатор жидкости применим для сильно агрессивных и токсичных жидкостей,содержащих механические частицы, за счет отсутствия подвижных частей кроме клапана 9, и зоны отстоя под емкостью 3.

Дозатор прост в изготовлении, Формула изготовления Дозатор жидкости, содержащий закрепленную в расходном резервуаре закрытую мерную емкость, верхняя часть которой снабжена патрубком подачи сжатого газа, а нижняя сообщена с расходным резервуаром по крайней мере через одно отверстие и подключенный к мерной емкости сливной

патрубок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности дозирования, в него введена ось с упором на одном конце, а отверстия выполнены в днище мерной емкости и снабжены запорным органом с нулевой плавучестью, ось свободным концом закреплена вертикально на днище мерной емкости и на ней с возможностью перемещения между днищем и упором установлен запорный орган, площадь 5к

которого выбрана из соотношения S«

(3-4) 2, So, где So - площадь i-ro от- i 1

верстия в днище мерной емкости, а рас- стояние л между днищем мерной емкости и упором выбрано из условия h (0,08- 0,1)dK, где UK - диаметр запорного органа, причем выходной конец сливного патрубка расположен выше резервуара, а мерная емкость закреплена в резервуаре над его днищем с зазором.

Сущность изобретения: замкнутая мерная емкость (3) размещена в резервуаре (1) и заполняется жидкостью через отверстия