Устройство для дозирования жидкости Советский патент 1993 года по МПК G01F11/32 

вйсимбсти. При этом 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 приемную емкость на две равные половины. Приведено

выражение для определения расстояния между выходным отверстием 3 в дне расходной емкости 1 и диском 4. Жидкость поступает на диск 4 и равномерно стекает через емкости 8 к потребителю, Излишек удаляется через сливное отверстие 7. 2 ил,

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

/ Изобретение относитсяк дозаторам текучихсред и может быть использовано в химической и других отраслях промышлен:- .;Нб;сти.,...::--...:х.:ь,:.. о -.... . ; ..ч: .-. ... ;.-. - : Известны дозаторы жидкости, содержа- б . щие питающий бак, мерные.емкости и клал;

паяный распределитель с клапанами, при открытии которых производится подача доз

. в несколько аппаратов одновременно, рс- нрвными недостатками таких систем явля- 10 V ются: периодичность дозированйя, что неприемлемо для .непрерывных технологи- .;. : :; ческих процессов, засоряемость клапанов при дозировании загрязненных жидкостей и жидких сред с твердыми включениями. 16 Дозатор отличается невысокой точностью ; дозмрбвания на средах с переменной вязко- : стью. Кроме того, схема дозированйя конс.т- :; . руктивно довольно сложна.. ;:/ :.. - - / ../Наиболее близким к предполагаемому, 20 .; является устройство;, включающее подаю щие и приемные емкости, поворотную . правллющую трубку, связанную с валом электродвигателя, устанавливающего ее над одной из приемных емкостей по задан- 25 .; нш программеЯ /; , .: :.. : у ,,... ;..; .: В известнрм дозирующем устройстве ; осуществляется периодическое дозирова- мие жидкости, при котором наполнение . .всех приемных емкостей осуществляется не 30 одновременно, а за определенный проме-...,: жу гок времени; определяемый количеством :

приемных .емкостей и программой, дозиро- . вания, что исключает возможность приме- нения дозатора в условиях технологических 35 -процессов, где дозиррвание жидкости должно осуществляться непрерывно в несколь. ; ко аппаратов одновременно. Кроме того,

. изменение вязкости дозируемой среды вы- зывает изменение гидравлических потерь 40 ... по длине направляющей трубки,.а следова - тельно, и изменение величины расхода жидкости в единицу времени при неизменной программе дозированйя, при которой величина дозы жидкости, выливаемой в прием- 45 ную емкость, определяется постоянным значением отрезка времени нахождения по- воротной направляющей трубки над приемной емкостью. Применение программного устройства в системе вносит дополнительную погрешность в процесс дозированйя. Все перечисленное снижает точность доэи- рбвания и существенно сужает область применения дозаторов. : -V ,

Цель изобретения - повышение трчно- сти дозированйя при изменении вязкости жидкости, и расширение области применения дозаторов..; : . -::у ::...

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для дозированйя жидких сред, содержащем расходную и приёмные ёмкости и расположенныйL между ними направляющий элемент: согласно изобретению расходная емкость представляет (р6ойем- кйсть постоянного уровня с выходным от верстием в дне, распределительный элемент вы.полнен в виде диска, вокруг котордторазмещен радиа ьнр приемные емкости, имеющие вогнутые боковые Стенки в виде пблупарабол с вершиной на периферии устройства. Кроме того, для предотвращения нарушения етруктуры потока, диск имеет фаску с нижней стороны и установлен под .выходным отверстием расходной емкости на расстоянии L, определяемом из Соот- -ношенияг ;.- , . .. : „ ;;Ч:. :.--. ; ;; L(2- Odav: ч :; ,,Л /-V/V : ; V / ;

где do - диаметр выходного отверстия расходной емкости.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается новым выполнением приемных ёмкостей направляющего элемента и расстоянием между ним и расходной емкостью. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию новизна.

Сравнение заявляемого решения - не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки- отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия....:.- .. .

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, разрез; на фиг,2 вид.по стрелке А на фйг.1,.- ....

Устройство содержит расходную емкость 1, с переливом 2 для поддержания постоянного гидростатического напора h над дозирующим калиброванным отверстием 3, распределительный элемент в виде диска4, имеющего фаску с нижней стороны, и закрепленный на штанге 5 под отверстием 3 на расстоянии, определяемом по формуле L(2-6)dQ. сливную емкость 6 с патрубком 7, приемные емкости 8 с боковыми стенками 9, и дозирующими патрубками 10. Боковые стенки 9 спрофилированы по параболической зависимости , где Ь - толщина слоя жидкости в куполе, am- расстояние между боковыми стенками емкости 8. При этом.вершина параболы (левой стороны приемной емкости 8) расположена на наиболее удаленном от центра диска А радиусе, т.е; вблизи стенки сливной емкости 6. Правая стенка является зеркальным отображе- нием левой стороны с центральной осью, делящей приемную емкость на две равные половины.

Устройство работает следующим образом.. .

Дозируемая жидкость по трубопроводу подается в подающую емкость 1, Часть жидкости через перелив 2 поступает в сливную емкость б или общую систему питания дозатора. Жидкая среда при постоянном гидро- статическом напоре h. поддерживаемом с помощью перелива 2, выливается в виде компактной струи через калиброванное отверстие 3 на распределительный диск 4.

Растекается по р аспределительнсгму 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 рас- ходов без использования измерителя вяз- ости (вискозиметра) и системы автоматической коррекции расхода,

Часть жидкости, не использованная в процессе дозирования, через сливной патрубок 7 подается в общую систему питания дозатора.

При дозировании сред с переменной вязкостью постоянное значение дозы жидкости в единицу времени обеспечивается за

счет переменного сечения приемных емкостей 8, достигаемого профилированием стенок 9 по зависимости , учитывающей изменение толщины слоя и дальности полета купола жидкости, а также скорости жидкости в слое. „...- ..у...

Для доказательства этого рассмотрим: сечение 1-1 на фиг.1. Диаметр купола жидкости, падающей с диска 4 величина постоянная при постоянной скорости жидкости Vo из калиброванного отверстия 3 и. постоянной вязкости дозируемой жидкости ц. При этом неизменна и толщина слоя Ь жидкости в куполе в сечении 1-1, определяемая при постоянстве всех иных параметров дозатора вязкостью жидкой среды ц,

При изменении вязкости дозируемой жидкости, например, ее увеличения, потери с-корости жидкости на .трение по радиусу диска увеличиваются, что при неизменной скорости V0 приводит к утолщению слоя жидкости Ь в куполе и уменьшению его диаметра в контролируемом сечении 1-1 вследствии уменьшения скорости движения жидкости по распределительному диску 4. И, наоборот, при уменьшении вязкости rj толщина слоя, жидкости Ь уменьшается, а диаметр купола в контролируемом сечении увеличивается.

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 определенный расход жидкой среды в единицу времени через приемные емкости, т.е. изменение вязкости жидкости вызывает существенную погрешность дозйрования.

Рассмотрим дозир.овз,1ие жидкости с .переменной вязкостью.

Жидкость вытекает из калиброванного отверстия 3 со скоростью V0 и затем, растекаясь по поверхности диска 4, сливается с него в форме купола с толщиной слоя в куполе, равной Ь .

Скорость жидкости Vi в куполе

. ; vi Vo-л/г,.. . v

где V2 - потери скорости жидкости на трение с поверхностью распределительного диска 4.

Потери скорости за счет трения жидкости о поверхность распределительного диска 4 являются функцией вязкости дозируемой среды Ц .

V2..f ($.

При увеличении вязкости г увеличива ютс я и потери скорости Va за счет повышения 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 Vt, в слое купола:.

Vr

где Н - величина пути контрольной точки купола от момента отрыва жидкости от фаски распределительного диска 4, до горизонтального сечения 1-1, причем H corist; g - ускорение свободного падения. Или:

KVo-Va)

. .-. 9 . : : При вязкости жидкости, равной tj«., дальность полета купола в плоскости 1-1 будет равен:/ ;

Ik(Vo-V2k) Ј-5. .,:.:,,,.-,. ; V

rAeV2k f(J/ic) ; .; у , . ::.. V2k - потери4скорости 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

ln (Vo-Vri)

где

v 2n f (ы ..-.:.

Van - потери скорости жидкости на распределительномдиске 4 при вязкости дозирующей среды rjn. Толщина слоя жидкости в куполе при вязкости /п равна bn. :

Таким образом, с увеличением вязкости жидкости I tjn . I дальность полета купола в горизонтальной плоскости 1-1 умень- шается t n I к I вследствие того, что потери скорости жидкости на поверхности распределительного диска возрастают I 1.

При этом, толщина слоя жидкости в куполе увеличивается I bn bk I.

Для плЬекопараллельных боковых стенок 9 питающей емкости 8 при расстоянии между боковыми стенками m-const отбираемые в единицу времени расходы жидкости Gk и Gn при различных значениях вязкости t)K и п равны

а) расход жидкости через приемную ем- .кбсть при вязкости жидкости, равной tjK

Gk(Vo-V2k) bk m

где Gk - расход жидкости в единицу време- ни; . : . : . : : - bk-толщина слоя жидкости в куполе: V2k - потери скорости жидкости на распределительном диске при вязкости дозируемой среды

б) расход жидкости через приемную емкость при вязкости жидкости, равной rjn : Gn(Vo-V2n) bn m. где Gn - расход жидкости в единицу време- .ни; . ; . ..: /.. :: -. . . ..;..-.-;- ... ... .. bn-толщина слоя жидкости в куполе; Van - потери скорости жидкости на рас- пределительном диске при вязкости дозируемой среды IJnl

Потери скорости на поверхности распределительного диска V2 в зависимости от вязкости жидкости определяются приняты- ми в гидравлике методами. Одновременно измеряются дальность полета купола и толщина слоя жидкости купола.

Изменение вязкости дозируемой среды в пределах 3-5 сПз практически не влияет на величину скорости истечения жидкости из калиброванного отверстия, :

В рассматриваемом случае , т.к. bk bn. Таким образом, в случае, когда стенки приемной емкости плоскопа- раллельны (m const) при изменении вязкости 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, опреде- ляемый по формуле и обеспечивающий равенство расходов через приемную емкость при дозировании жидкостей с переменной вязкостью; ч

Gi G2....

или

Gi G2

Для значений вязкости rjK и г)п дозируемые расходы Gk и Gn для случая профилированных боковых стенок - приемной емкости:

(Уо - У2к)Ьк Шк

(Vo - уа к) Ьп mn.

mK;.bn(Vo-V2n).

mn bK(V0-V2K)

где тк - расстояние между боковыми стенками приемной емкости при вязкости дозируемой жидкости /к,

mn - расстояние между боковыми стенками приемной емкости при вязкости дозируемой среды

Vp - скорость истечения дозируемой жидкости из калиброванного Отверстия в питающей емкости;

V2k-потери скорости жидкости на распределительном диске при вязкости дозируемой среды

Van - потери скорости жидкости на распределительном диске при вязкости дозируемой среды tyn;

bk - толщина слоя жидкости в куполе при вязкости дозируемой среды %;

Ьр - толщина слоя жидкости в куполе при вязкости дозируемой среды цп, .

При выпол нении боковых стенок по приведённому соотнощейик они имеют параболический профиль, придавая приемной емкости переменное сечение. Это обуславливает в сочетание с конструктивным выпол нёнием распределительнргр элемента в виде диска с острой фаской .с нижней стороны постоянство расхода дозируемой жидкости независимо от ее вязкости,;

Формула изобретения

, Устройство для дозирований жидкости, содержащее расходную и приемные емкости и расположенный между ними распределительный элемент, о тли чаю Щ е е р я тем, что, с целью повышения точности дози- рования при изменении вязкости жидкости, расходная емкость выполнена в виде емкости постоянного уровня с выходным отверстием в дне, распределительный элемент

Выполнение диска 4 с фаской и размещение его на расстоянии h под выходным отверстием 3, равным (2-6)d0 предотвращает нарушение структуры потока. Какпоказали экспериментальные исследования при h 2do происходит при при падений на диск 4 наблюдается разбрызгивание струи. Только в указанном интервале струя

имеет ненарушенную структуру благодаря

ламинарному движению жидкости установившегося характера. Наличие фаски предотвращает подтекание жидкости под диск, налипанйе твердых включений на его боко- вой поверхности, т.е. также предотвращает

нарушение структуры потока на участке движения к приемным емкостям.

В результате достигается качественное; дотирование жидкости в несколько точек ;

технологического процесса одновременно в широком диапазоне расходов, включая и мшфораоходы, причем на точность дозировайия не влияет изменение вязкости дозируемой среды. Все это значительно

расширяет область применения дозаторов.

выполнен в виде диска с фаской с нижней стороны, вокруг которого радиально разме-: щены приемные емкости, горизонтальное сечение которых выполнено с симмётричными вогнутыми боковыми стенками в виде полупарабол, вершины которых расположены на периферии устройства, причем расстояние L между выходным отверстием

расходной емкости и диском выбрано из соотношения L.(2-6)d0, где do - дийметр выходного отверстия расходной емкости. ..

1796908 /l

Вид А

fi.p xy