Регулятор расхода растворов

Союз Советских Социалистических Республик/18-2 ио 21.02.77(21) 245некием заявки а с прис ввудврвтвениыв паивтет СССР по делам мзабрвтенив,646 т 1) Заявител РАСТВОРО 2Поставленная цель дости в устройство введена полупр брака, установленная между рубком раствора низкой ко торый соединен с выходным а камера исполнительного ме на с патрубком раствора ни ции с помощью дополнител вода с обратным клапаном. тем, что мая мемой и патции, короводом, а сообще- нцентра- рубопрогается оницае камер центра трубоп ханизм кой ко ного т При таком исполнени лируемом трубопроводе тельного механизма, сое цаемой мембраной, нах разными концентрациям но существующим предс ме осмотического перено ходит движение молекул гулируемого трубопроно ледней появляется избь ческое давление, котороенижную часть регулиру водит ее в движение без источников энергии. Сте лирующего органа (рас матически устанавливает разности концентраций р(54) РЕГУЛЯТОР, РАС Устройство относится к области техники,в которой производственные процессы реализуются с использованием различных, главным образом водных растворов,Наиболее целесообразно применение устройства в химической технологии, пищевойпромышленности и в системах подготовкиводы для питьевого и промышленного водоснабжения,Известны регуляторы расхода, состоящиеиз регулирующих органов, исполнительныхмеханизмов и приводов 1.1 ЬИзвестен регулятор расхода растворов,содержащий выходной трубопровод с установленным в нем регулирующим органом,исполнительный механизм, камера которогосоединена с патрубком подачи раствора высокой концентрации и сильфоном, связаннымчерез шток с регулирующим органом и пат.рубок раствора низкой концентрации 2.Недостаток известных устройств заключается в необходимости использования внешних источников энергии.Цель изобретения состоит в сниженииэнергозатрат для регулирования расходарастворов. и устройства в регуи в камере исполнидиненных полупрониодятся растворы с и. При этом согластавлениям о механизса вещества, проис- растворителя из реда в камеру. В, нос.точное гидростатипередается на подющего органа и приприменения внешних1 ень открытия регу. ход раствора) антося в зависимости от астворов. Прн этом4639 3чем больше разность концентраций, тем рас.ход раствора в регулируемом трубопроводебудет больше. Увеличениеконцентрации раствора в регулируемом тракте приводит к снижению разности концентраций .растворов и, к соответствующему уменьшению осмотического давления (гидростатического давленияв камере). При этом под действием возвратного устройства, например пружины, подвижная часть регулирующего оргайа начнет перемещаться в обратном направлении, вытесняя из камеры молекулы растворителя в регулируемый трубопровод и уменьшая приэтом расход раствора в последнем.Процесс регулирования расхода можетосуществляться в широком диапазоне от наибольшего значения при полностью"открйтомсечений выходного регулируемого трубопро, вода практически до нуля в случае его полного закрцтйя.Величина осмотнческого давления раствора в камере нспблнительного механизмезависит от концентрации, а в общем случае - от разности концентраций растворов,и определяется по закону Вант-Гоффа,Р =.с й Т атмгде С -молярная концентрация (разностьконцентраций) раствора, моль/л;й = 0,082 л атм/град моль -газоваяпостоянная;Т - абсолютная температура раствора, К,Например, при разности концентрацийс = 1.моль/л и температуре 20 С (Т= 293 К)величина осмотического давления растворассставляет Р = 10,082 293 = 24 атм.Аналогичное значение осмотического давления имеет место и для океанской воды ссолесодержанием 35 г/л, отделенной от пресной воды полупроницаемой мембраной.Таким образом, величины осмотическихдавлений, создаваемых растворами, вполнедостаточны для привода в действие исполнительных механизмов регуляторов без применения внешних источников энергии.С другой стороны, освоенный промышленностью выпуск полупроницаемых мембран изацетата, ацетатбутират-, триацетат- и нитроцеллюлозы, а также каучука, полистирола,полиэтилена, тефлона, целлофана и другихматериалов составляет материальную основу практической реализации предложенногоизобретения,Наличие дополнительного трубопроводас обратным клапаном в случае повышения давления в регулируемом трубопроводе до величины, превышающей осмотическое давлейие раствора, дает возможность обратного вытеснения растворителя из камеры, а следовательно, и закрытие регулирующего органа.Посредством дополнительного трубопровода рабочее давление раствора из Регули руемого тракта передается в камеру, В соответствии с этим давлением устанавливается и начальное усилие возвратного устройства, например, пружины. Появляющееся вкамере осмотическое давление раствора становится избыточным гидростатическим давле 5 нием, которое и обеспечивает работу устройства по схеме, описанной выше.Кроме того, вследствие осмотического переноса растворителя из регулируемого трубопровода в камеру, в последней будет изменяться концентрация раствора. Это обстоятельство приведет к изменению осмотического давления, что не всегда целесообразно и,как правило, усложняет регулировку возвратного устройства.Поэтому с целью поддержания в камере1 З постоянства концентрации раствора в нейразмещен запас растворяемого вещества, например, в кристаллическом состоянии, Такое конструктивное решение позволяет поддерживать в камере постоянство концентрации вещества, соответствующее насыщенно 2 О му состоянию раствора.Для заполнения камеры раствором, ееопорожнения и периодического восполнениязапаса растворяемого вещества камера снабжена патрубком с запорным устройством,На чертеже представлен один из возможных вариантов конструктивного исполнениярегулятора расхода раствора.Устройство состоит из регулирующего органа н исполйительного механизма, Регулирукчций орган содержит установленный вЗО местном сужении 1 регулируемого выходноготрубопровода 2 клапан 3, размещенный наштоке 4, сыабженном возвратной пружиной 5,Исполнительный механизм включает камеру6, заполненную раствором высокой концент,рации, содержащую запас растворенного вещества У, патрубок с запорным устройством8 и сильфон 9, предназначенный для передачи усилия на подвижную часть регулирующего органа. Камера соединена с регулируемымтрубопроводом размещенной перед местным40 сужением полупроницаемой мембраной 10.Кроме того, камера снабжена дополнительным трубопроводом 11 с обратным клапаном 12. Причем, трубопровод подсоединен крегулируемому выходному трубопроводу, перед местом установки полупроиицаемой мембраны, считая по ходу движения раствора.Устройство работает следующим образом,При наибольшей разности концентрацийрастворов, находящихся в выходном трубопроводе 2 и камере 6, вследствие осмотического переноса растворителя из регулируемого выходного трубопровода в камеру, в последней создается наиболее избыточное гидростатическое давление, которое через сильфон 9 передается на шток 4, приводит его в55 движение, сжимает возвратную пружину 5и обеспечивает наибольшую степень открытия местного суженияпри крайнем нижнем расположении клапана 3.С увеличением концентрации раствора в регулируемом выходном трубопроводе 2 уменьшается разность концентраций растворов, находящихся в трубопроводе 2 и камере 6. Соответственно снижается и осмотическое давление раствора, а следовательно, и гидростатическое давлениев кажре 6. Под действием возвратной пружины 5 сильфон 9 вместе со штоком 4 и клапаном 3 начнут подниматься, вытесняя из камеры 6 через полупроницаемую мембрану 10 в регулируемый трубопровод 2 часть растворителя, . уменьшая при этом живое сечение в местномфсужеиии 1 и соответственно сокращая расход раствора в регулируемом трубопроводе 2. Процесс уменьшения расхода. раствора при дальнейшем увеличении концентрации в регулируемом трубопроводе 2 может продолжаться практически до полного прекращения подачи, когда клапан полностью перекроет местное сужение 1, Диапазон регулирования расхода устанавливается путем изменения степени натяжения возвратной пружины 5 или выбором исходной концентрации раствора в камере 6,При наличии дополнительного трубопровода 11, снабженного обратным клапаном 12, пропускающим раствор из регулируемого трубопровода 2 в камеру.6 и препятствующим обратному движений раствора, в каме ре 6 всегда исходйое давление будет таким же, как и в регулируемом трубопроводе 2, На усилие, обусловленное этим давлением, устанавливается и предварительное натяжение возвратной пружины 5. Давление же, создаваемое осмотическим переносом растворителя в камеру 6, будет избыточным по отношению к исходному давлению и обеспечит работу устройства, согласно описанной схемы, практически при любых давлениях в регулируемом трубопроводе 2, в том числе, и превышающих осмотическое давление раствора. Но приэтом через дополнительный трубопровод 11 для выравнивания давлений в камеру 6 будет поступать некоторое количество раствора с меньшей концентрацией нз регулируемого выходного трубопровода 2 и снижать принятое в ней значение исходной концентрации раствора. Однако в .действительности снижения концентрации в камере 6 не произойдет вследствие расходования размещенного в ней запаса растворяемого вещества 7,Заполнение камеры 6 раствором произ.водится при первоначальной установке либо через патрубок с запорным устройством 8, С помощью этого патрубка представляется возможность опорожнения камеры, замены в ней раствора, а также периодического восполнения запаса растворяемого веществаТаким образом, в соответствии с предложенным техническим решением достигается цель изобретения, заключающаяся в регули О ровании расхода растворов без применениявнешних источников энергии, т,е. сокращение энергозатрат. Также исключается необходимость в устройстве первичных приборов контроля за изменением концентрации растворов, сложных схем преобразования первичных импульсов в управляющие сигналы .для привода в действие исполнительных механизмов регуляторов.В этом заключается техническая, технологическая и, наконец, экономическая эффективность предмета изобретения.формула изобретенияРегулятор расхода растворов, содержа З щий выходной трубопровод с установленнымв нем регулирующим органом, исполнительный механизм, камера которого соединена с патрубком подачи раствора высокой концентрации и сильфоном, соединенным через шток с регулирующим органом и патрубок раствора низкой концентрации, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат регулятора, в устройство введена полупроницаемая мембрана, установленная между камерой и. патрубком раствора низкой конЗз центрации, который соединен с выходнымтрубопроводом.2. Регулятор расхода по п. 1, отличающийся тем, что камера исполнительного механизма сообщена с патрубком раствора низкой концентрации с помощью дополнительноф го трубопровода с обратным клапаном.Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР450931, кл. б 05 Р 16/06, 1972.2. Промышленная трубопроводная арматура, Каталог-справочник,3, ГОСИНТИ, М., 963, с, 154 - 155.Редактор С. Рава Заказ 111/38 Ф Составитель а Техред О. Лу Тира Ж 1014 ОНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж.35 с Рау иал ППП Патент, г, УжгКо вая о П СССй б. с. 4/5Проектная,омитета и откр ская на род, ул. ректор Л. ВасилиндписноеР