Устройство для дозирования жидкости

(19 Ц 5 6 11 3 РЕТЕНИЯ научснаб-. еских логии та прии авто- -46. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Труды государственного институкладной химии; Средства контроляматика, Л.: Химия; 1970, вып, 63, с.40Авторское свидетельство СССРМ 160005, кл. 6 01 Р 11/32, 1964.Г(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД(57) Изобретение относится к дозаторам текучих сред и может быть использовано. в химических и др; отраслях промышленности, Сущность изобретения; расходная ем- 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 за3 висимости. При атом вершина параболы(левой стороны приемной емкости) расположена на наиболее удаленном от центра димежду выходным отверстием 3 в дне расходной емкости 1 и диском 4. Жидкость поступает на диск 4 и равномерно стекает через скэ 4. радиусе. Праьая стенка является зеркальным отражением левой стороны с емкасти 8 кпотребителю, Иэлишекудаляетцентральной осью, делящей приемйую ем- ся через сливное отверстие 7, 2 ил,кость на две равнце половины, Приведено имеет фэскус.нижней стороны и установлен надодной из приемных емкостей.по эаданпод,выходным отверстием расходной емкости на расстоянии ., определяемом из соотной программе., . В известном. доэирующем устройстве осуществляется периодическое дозирова- ношения:ние жидкости, при котором наполнение, всех приемныхемкостей осуЩествляется не ЗО=(2-К)до,одновременно, а за определенный проме-,где до - диаметр выходного. отверстия расходной емкости.Сопоставительный анализ с прототижуток времени, определяемый количеством приемных емкостей и программой дозиро вания,. что исключает воэможность примепом показывает, что заявляемое устройство нения дозаторав условиях технологических отличается новым выполнением приемных емкостей направляющего элемента и рас.процессов, где дозирование жидкости должно осуществляться непрерывно в несколь.ко.аппаратов одновременно. Кроме того, стояниеммеждунимирэсходнойемкостью., изменение вязкости доэируемой.среды вы- Это позволяет сделать вывод. о соответстзывает изменение гидравлических потерь 40 вии предлагаемого устройства критериюпо длине направляющей рубки, а следова "новизна".тельно, и изменение величины расхода жидСравнение заявляемого решения не кости в единицу времени при неизменной программе дозирования, при которой величина дозц жидкости, выливаемой в приемную емкость, определяется постоянным . только с прототипом, но и.с другими техническими решениями в данной области тех. ники не позволило выявить в них признаки,значением отрезка времеви нахождения поворотной направляющей трубки над приемотличающие заявляемое решение от прото. типа, что позволяет сделать вывод о соотИзобретение относится кдозаторамте- ной емкостью, Применение программногокучих сред и может быть использовано в устройства в системе вносит дополнительхимической и других отраслях промышлен- ную погрешность. в процесс дозирования.ности; .: ; . Все перечисленное снйжэет точность доэиИзвестны доэаторы жидкости, содержа рования и существенно сужает область прищие питающий бак, мернь 1 е.емкосги и клэ- . менения дозагоров,панный распределитель с клапанами, при: Цель изобретения - повышение точно - открытии которых производится подача доз сти дозирования прй иэмененйи вязкости:в несколько аппаратов одновременно. Ос- жидкости,и расширейие области примененовными недостатками таких систем явля-. 10 .ния доэаторов.ются: периодичность дозированйя, что Поставленнаяцельдостигается тем,что неприемлемо для .непрерывных технологи- в устройстве для доэирования жидких сред;ческих процессов, эасоряемость клапанов . содержащем.: расходную и приемнье емкопри дозировании зэгрязненнйх жидкостей сти и расположенный между ними направ. и-жидких сред с твердыми включениями. 15 ляющий элемент, согласно изобретениюДозатор отличается невысокой точйостью расходная емкость представляет собой ем: .: дозирования на средах с переменной вязко-: кость .постоянного уровня с выходным от. стью, Крометого, схемадозирования конст-.верстием в дне, распределительныйруктивно довольно сложна, - .: элемент выщолйен в вМде диска; вокруг ко-Наиболее близким к предполагаемому 20 торого размещены радиально приемнцеемявляется устройство, включающее подаю кости, ймеющие вогнутые боковые стенки в щие и приемные емкости, поворотную нэ-. виде:полупарабол с вершиной на перифеправляющую трубку, связанную. с валом рйи устройства, Кроме того, для предотвра электродвигателя, устанавливающего ее щения нарушения структуры потока, дискветствии критерию "существенные отличия",На фиг.1 показана схема предлагаемогоустройства, разрез; на фиг,2 вид по стрелкеА нэ фиг.1,Устройство содержит расходную емкость 1, с переливом 2 для поддержанияпостоянного гидростатического напора Ьнад дозирующим калиброванным отверстием 3, распределительный элемент в видедиска 4, имеющего фаску с нижней стороны,и закрепленный на штанге 5 под отверстием3 на расстоянии, определяемом по формуле=(2 - 6)до., спивную емкость 6 с патрубком 7,приемные емкости 8 с боковыми стенками9, и дозирующими патрубками 10. Боковыестенки 9 спрофилированы по параболической зависимости Ь=т, где Ь - толщина2слоя жидкости в куполе, а в - расстояниемежду боковыми стенками емкости 8, Приэтом. вершина параболы (левой стороныприемной емкости 8) расположена на наиболее удаленном от центра диска 4 радиусе,т,е. вблизи стенкй сливной емкости 6, Правая стенка является зеркальным отображением левой стороны с центральной осью,делящей приемную емкость на две равныеполовиныУстройство работает следующим образом.Доэируемая жидкость по трубопроводуподается в подающую емкость 1, Часть жидкости через перелив 2 поступает в спивнуюемкость 6 или общую систему питания дозатора, Жидкая среда при постоянном гидро.статическом напоре 11, йоддерживаемом спомощью перелива 2, выливается в виде, компактной струи через калиброванное отверстие 3 на распределительный диск 4,Растекается по распределительномудиску 4, жидкая. среда выливается в аиде. купола в приемные емкости 8 и спивнуюемкость 6, Через дозирующие патрубки 10жидкость 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 процессаодновременно в широком диапазоне расходов беэ использования измерителя вяз.кости (вискозиметра) и системыавтоматической коррекции расхода,Часть жидкости, не использованная в процессе дозирования, через сливной патрубок 7подается в общую систему питайия дозатора.При доэировании сред с переменнойвязкостью постоянное значение дозы жидкости в единицу времени обеспечивается за счет переменного сечения приемных емкостей 8, достигаемого профилированиемстенок 9 по зависимости Ь=щ, учитывающей изменение толщины слоя и дальности5 полета "купола" жидкости, а также скоростижидкости в слое.Для доказательства этого рассмотримсечение 1 - 1 на фиг,1. Диаметр "купола"жидкости, падающей с диска 4 величина по 10 стоянная при постоянной скорости жидкости Чо из калиброванного отверстия 3 и,постоянной вязкости дозируемой жидкости, При этом неизменна и толщина слоя Ьжидкости в "куполе" в сечении 1-1, опреде 15 ляемая при постоянстве всех иных параметров дозатора вязкостью жидкой средыПри изменении вязкости дозируемойжидости, например, ее увеличения, потерискорости жидкости на трение по радиусу20 диска увеличиваются, что при неизменнойскорости Чо приводит к утолщению слояжидкости Ь в куполе и уменьшению его диаметра в контролируемом сечении 1-1вследствии уменьшения скорости движе 25 ния жидкости по распределительномудиску 4. И, наоборот, при уменьшении вязкости д толщина слоя. жидкости Ь умень-.шается, а диаметр купола в контролируемомсечении увеличивается,30 Таким образом, если боковые стенки 9приемных емкостей 8 будут плоскопарал-.лельны, каждому значению вязкости жидкости при неизменной ширине ее захватаприемной емкостью, будет соответствовать35 определенный расход жидкой среды в единицу времени через приемные емкости, т.е.изменение вязкости жидкости вызывает су-.щественную погрешность дозирования,Рассмотрим доэирова,ие жидкостИ с40 .переменной вязкостью,Жидкость вытекает из калиброванногоотверстия 3 со скоростью Чо и затем, растекаясь по поверхности диска 4, сливается снего в форме купола с толщиной слоя в ку 45 поле, равной Ь,Скорость жидкости Ч 1 в куполеЧ 1=Чо Ч 2,50 где Ч 2 - потери скОрости жидкости нэ трение с поверхностью распределительногодиска 4,Потери скорости за счет трения жидкости о поверхность распределительного 55 диска 4 являются функцией вязкости дозируемой средыЧ 2= тПри увеличении вязкости д увеличиваются и потери скорости Ч 2 за. счет повыше1796908 О 1 Оо - ЧгМ) Ькп 1где Ок - расход жидкости.в единицу време. ни;Ьк - толщина слоя жидкости в куполе;Б Чгк - потери скорости жидкости на распределительном диске при вязкости дозируемой средыб) расход жидкости через приемную емкость при вязкости жидкости, равной ;10 Опто-Чго).Ьпвгде Оп - расход жидкости в единицу времеви;Ь - толщина слоя жидкости в куполе;Чгв - потери скорости жидкости на рас 15 пределительном диске при вязкости:доэируемой среды д.Потери скорости на поверхности рас- .пределительного диска Чг в зависимости отвязкости жидкости определяются приняты 20 ми в тидравлике методами, Одновременно.измеряются дальность полета "купола" итолщина слоя жйдкости купола,Изменение вязкости дозируемой средыв пределах 3-5 сПз практически не влияет25 на величину скоростиистечения жидкостииз калиброванного отверстия,В рассматриваемом случае ОФОр, т.к.ЧжФЧгп: ЬФ Ьп. Таким образом, в случае,когда стенки приемной емкости плоскопа-:.З 0 раллельны (а=сопя) при изменении вязкости жидкости изменяется также и расходдозируемой среды в единицу времени черезприемную емкость 8, что и вызывает погрешность дозирования.Указанный недостаток устраняется, если стенкам по ширине приемной емкости 8придать параболический профиль, определяемый по формуле Ь=гп и обеспечиваюгщий равенство расходов через приемную0 емкость при дозировании жидкостей с пере. менной вязкостью.: .Р Ч)гдеЧ=2; (.)Чгл- потери скорости жидкости на рас пределйтельном диске 4 и ри вязкости дозирующей среды ц. Толщина слоя жидкости в куполе при вязкости п равна ЬпТаким образом, с увеличением вязкости жидкости дп у дальность полета купола в горизонтальной плоскости 1-1 умень- щаетсяивследствие того, что потери скорости жидкости на поверхности распределительного диска возрастаютЧггЧгк.При этом, толщина слоя жидкости в куполе увеличиваетсяЬ Ь .Для плоскопараллельных боковых стенок 9 питающей емкости 8 при расстоянии между боковыми стенками в=сопзт отби раемые в единицу времени расходы жидкости Ок и О при различных значениях вязкости д и уравныа) расход жидкости через приемную емкость при вязкости жидкости, равной у: ния 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) 1, является функцией скорости жидкости Ч, в слое купола: Ягде Н - величина пути контрольной точки купола от момента отрыва жидкости от фаски распределительного диска 4, до горизонтального сечения 1-.1, причем Н=сопзт; Я - ускорение свободного падения. Или.йЯПри вязкости жидкости., равной ф,дальность полета "купола" в плоскости 1-1будет равен: Ь=(Чо-Чгк)2 НЯгде Чж= Ц)Чж - потери скорости жидкости на распределительном диске 4 при вяЗкоСти дозируемой среды д, При этом толщина слоя жидкости в куполе равна Ь.При,увеличении вязкости дозируемой среды дальность полета купола О 1ОгОгО иили,45 О ООгОпдля значений вязкости:д и р дозируемые расходы О и Оп для случая профилированных боковых стенок, приемйой 50 емкости: пто Ь 1,ЧоЧг) де ек . - расстояние между боковыми стенами приемной емкости при вязкости дозиуемой жидкости ,.9пь - расстояние между боковыми стен-Выполнение диска 4 с фаской и Размеками приемной емкости при вязкости дози- щение его йа расстоянии и под выходным руемой среды п; отверстием 3, равным (2-6)бо предотвращаЧя - , скорость истечения дозируемой етнарушениеструктурыпотока. Какпоказажидкости из калиброванного бтверсея в 5 ли экспериментальные исследования при питающейемкосги;Ь 2 бо происходит при Ьбдо при паденииЧ 2 к - потери скорости жидкости на рас- на диск 4 наблюдается разбрызгиваниепределительном диске при вязкости дози- струи. Только в указанном интервалеструя руемой среды ,имеет ненарушенную структуру благодарМЧ 2 п- потери скорости жидкости на рас ламинарному движению жидкости устано пределительном диске при вязкости дози- . вившегося характера, Наличие фаски предруемой среды д;отвращает подтекание жидкости под диск,Ьм - толщина слоя жидкости в куполе налипание твердых включений на его бокопри вязкостйдозируемой среды ф;вой поверхности, т.е. также предотвращает:- толщина слоя жидкости в куполе 15 нарушение структурй потока на участкепри вязкости дозируемой среды ф.движения к приемным емкостям,При выаолнении боковых стенок поприведенному соотношейию они имеют па- : В результате достигается качественноераболическийпрофиль;придавая приемйой дозирование жидкоСти в несколько точек емкости переменное сечение, Это обуслав технологического процесса одновременйо в ливает в сочетание с конструктивным.вы-: широком диапазоне расходов, включая и полнением распределительногоэлемента в" . микрорасходы, причем на точность дозировиде диска с острой фаской,с нйжней сторо.- . вания не влияет изменение вязкости дозинй постоянство расходадозируемойжидко- Руемой среды. Все это значительно сти независимо от ее вязкости. 25 Расширяет область применения дозаторов, Фор.мула изобретен ия . выполнен в виде дискас фаской с нижнейстороны, вокруг которого радиально размеУстройстводлядозированияжидкости,щены приемнйе емкости, горизонтальное содержащее расходную и приемные емко- сечение. которых выполнено с симметричсти и Расположенный между ними распре- . ными вогнутыми боковыми стенками в виде делйтельйый элемент, о т л и ч а ю щ е е с я: полупарабол, вершины которых расположетем, что, с целью повышения точности дози- ны йа периферии устройства, причем расрования при изменении вязкости жидкости, стояние . между выходным отверстием расходная емкость выполнена в виде емко-, расходной емкости и диском выбрано из сти постоянного уровня с выходным отвер- . соотношения .=(2-Ибо, где бо - диаметр стием в дне, распределительный элемент выходного отверстия расходной емкости.1796908Вдю оставитель И.Ан ехред М,Моргент Редактор Т,Шаго ректор Т.Вашкови За Тираж ПОДпис венного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ ВН Госуд изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1