Устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУ БЛИН 9) (11) 7/О 11/00, О ГОСУДА ПО ДЕЛ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 421768, кл. В О 1 Г 3/08, 1973.Авторское свидетельство СССРВ 965495, кл. В 01 Р 11/00, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕНЫХ СИСТЕМ В. ЖИДКОЙ СРЕДЕ(57) Изобретение относится к вибрационной технике, может быть использ вано для получения и переработки ра личных веществ в химическоф, нефтяной и др. отраслях промышленности и позволяет улучшить качество продукции за счет повышения устойчивости режима резонансного .виброперемешнва ния. Устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде содер жит сосуд 1, установленный на подвиж ной платформе вибратора 2, электрические цепи которого связаны с уси" лителем 3 мощности, и датчик 4 давл ния, выход которого соединен со вхо дом электронного блока 5. настройки, подкл)оченного к входу усилителя 3 м ности вибратора 2, 2 з,п. ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для получения и переработки различных веществ с помощью режима ре 5зонансного виброперемешивания (вибротурбулизации) в химической, микробиологической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности.Целью изобретения является улучшение качества продукции эа счет повышения устойчивости режима резонансного виброперемешивания,На фиг.представлена блок-схемаустройства для получения дисперсных 15систем в жидкой среде; на фиг, 2 -блок-схема электронного блока.настройки; на фиг, 3 - амплитудно-частотная характеристика изменения давления (Р) в колеблющейся гаэожидкост ной среде; на фиг. 4 - фазочастотнаяхарактеристика изменения давления вколеблющейся газожидкостной фазе; нафиг, 5 - блок-схема электронного блока настройки с управлением по фаэочастотной характеристике; на фиг,бсхема блока задержки,Устройство содержит (фиг, 1) сосудс входным и выходным патрубками,установленный на подвижной платформе 10вибратора 2, электрические цепи которого связаны с усилителем 3 мощности. .Б полости сосуда 1 на его стенке установлен датчик 4 давления, выход которого соединен с входом электронного блока 5 настройки, подключенного 35к входу усилителя 3 мощности вибрато;ра 2.Электронный блок 5 настройки(фиг. 2) содержит генератор 6 тактовых импульсов, который через вентиль7 соединен с входом реверсивногосчетчика 8 импульсов, Выходы счетчика 8 импульсов подключены к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя 9, Датчик 4 давленияподключен к согласующему преобразователю 10,выход которого одновременно подключен к входам компаратора 11:и инвертирующему входу дифференци 50ального усилителя 12. Неинвертирующий,вход дифференциального усилителя 12соединен с выходом блока 9, а выходподключен к входу преобразователя 13напряжения в частоту. Между компаратором 11 и вентилем 7 включена схемаИ-НЕ 14, а выходы преобразователя 10и генератора 6 соединены с входамиблока 15 задержки. Выход блока )5 задержки подключен к входу схемы ПНЕ 14,При использовании настройки по фазочастотной характеристике в схемуэлектронного блока 5 настройки включается фазовый детектор 16 ( Фиг, 5 ),вход опорного сигнала которого подключен к выходу преобразователя 13напряжения в частоту. Блок 15 задержки (фиг. 6) содержит компаратор 17,триггер 1, вентиль 9, а также счетчики 20-22. По цепи 23 подается сигнал, соответствующий заданному значению давления (Р,) в сосуде 1; цепь24 соединяет выход преобразователя 1 3с усилителем 3 мощности (т,е. является выходом блока 5 настройки;.цепь25 является входом согласующего преобразователя 1 О (является первым входом блока 10 настройки); цепь 26входом фазового детектора 16; цепь27 - выходом генератора 6; цепь 28 -первым входом блока 15 задержки;цепь 29 - выходом блока задержки.Устройство работает следующим образом,При включении питания электронныйблок 5 настройки выдает на своем выходе гармонический сигнал с переменной частотой, изменяющейся в диапазоне От 1ДО 1 иЭтОт сигналпоступает в усилитель 3 мощности,который своим выходным сигналом вынуждает подвижную платформу вибратора 2 с размещенным на ней сосудом 1колебаться с частотой сигнала, Прнприближении частоты колебаний к области частот, соответствующей режимурезонансного виброперемешивания ( Гфиг.З), в жидкости, колеблющейся всосуде 1, наблюдается повышение динамического и статического давлений(фиг.З). Это ведет к увеличению вы" ходного сигнала датчика 4 давленйя.По достижению выходным сигналомдатчика 4 заданного значения напряжения 1, соответствующего давлениюР , в блоке 5 настройки вырабатывается команда на Фиксацию частоты Г,после чего блок 5 настройки переходит в режим непрерывного слежения запроцессом виброперемешивания.Блок 5 настройки работает следующим образом,Генератор б тактовых импульсоввыдает. непрерывную последовательностьимпульсов с частотой , которые,проходя через первоначально Открытыйвентиль 7, изменяют состояние ачетчи- тор 17 срабатывает и устанавливаетка 8 от некоторого занесенного в не- триггер 18 в единичное состояние, бла"го кода Б до нуля . Число Б соответ- годаря чему открывается вентиль 19 иствует максимальной частоте колеба 5в счетчик 21 начинают поступать имний сосуда Гци может изменяться пульсы от генератора 6, Число импульблагодаря смене кода, предварительно сов, подсчитываемых счетчиком 21,заносимого в советчик 8. Цифроаналого- больше, чем число возможных пульсацийвый преобразователь 9, подключенный давления, которое заранее известно.к выходам счетчика 8, преобразует код 1 О Потенциал на выходе счетчика 2 1 отв счетчике в напряжение пилообразной крывает вентиль 20 и начинается счетформы, изменяющееся от У ,до О, импульсов в счетчике 22. Потенциалгде Б ;-Б К , К - коэффициент пре- на выходе счетчика 22 появляется чеобразования блока 9. Период напряже- рез отрезок времени, который выбира",ния пилообразной формы составляет 15 ется большим, чем постоянная времениТ=Б/Г, и выбирается исходя из особен- фильтра низкой частоты, входящего вностей процесса виброперемешивания состав согласующего преобразователяконкретной жидкости в сосуде извест О, Отсутствие потенциала на выходеных размеров. счетчика 22 блокирует прохождение сигНапряжение с выхода цифроаналого нала срабатываяия компаратора 11 квого преобразователя 9 поступает на вентилю 7 до момента достижения чанеинвертирующий вход дифференциально- стоты, близкой кго усилителя 12, С выхода усилителя Таким образом, блок задержки ис 12 пилообразное напряжение следует ключает влияние пульсаций давленияна вход преобразователя 13 напряжения 2 Ь на частоте Г,в частоту. Напряжение с формой, близ- По мере изменения частоты колеба"кой к синусоидальной, с выхода блока ний сосуда 1 с жидкостью изменяется13 поступает навход усилителя 3 мощ- динамическое и статическое давлениености. Частота колебаний сосуда 1 с в объеме жидкости, достигая своегожидкостью изменяется при этом от 30 максимума при некоторой частоте Гр .Г = , К (К - коэффициент преоб- Соответственно изменено давленияцщ,с йразования блока 3) до О соответст- изменяется выходной сигнал датчикавенно изменению пилообразного напря. Как только напряжение сигнала датжения. Амплитуда сигнала, подаваемо- чика 4 достигнет значения 11, чтого на усилитель 3 мощности, при этом З 5 соответствует давлению Р, при ча"неизменна. При изменении частоты от стоте , достаточно близкой 1Г , к ,щ на некоторой частоте 1 (фиг,.3), срабатывает компаратор 11,наблюдаются кратковременные пульсаций подключенный к выходу согласующегодавления, по амплитуде превосходящие преобразователя 10, Функцией блокаамплитуду установившихся колебаний 40 10 является преобразование выходнона резонансной частоте + . Природа го сигнала датчика 4 давления в поРэтих пульааций объясняется неустано. стояяное напряжение, пропорциональвившимся движением образующихся газо- ное давлению Р . Поэтому если датвых пузырей, с верхней части ко дну чик 4 является датчиком статическососуда. После некоторой выдержки на ф 5 го давления, то в состав блока 10частоте 1 весь объем сосуда равнопвходит усилитель постоянного тока имерно насыщается газовыми пузырями и сглаживжощий фильтр, а если датчикдавление снижается (Фиг. 3). 4 является датчиком динамического давЭти пульсации давления могут при- леяия, то в блок 10 должны входитьвести к ложному срабатыванию блока щ усилитель переменного тока, выпрями"настройки и его неустойчивой работе, тель и сглаживающий фильтр.Для исключения ложных срабатываний После срабатывания компаратора 11в блоке 5 настройки предусмотрен блок его выходной сигнал изменяется от15 задержки. уровня логического нуля до уровня лоКомпаратор 17 (фиг. 6), входящий 5 гической единицы и на выходе схемыв блок 15 задержки, имеет порог сра- И-НЕ 14 оказывается низкий потенцибатывания, больший чем о, но меньший, ал (при высоком уровне на выходечем амплитуда пульсаций. При первом счетчика 21). Этим низким потенциаломскачке давления на частоте Г комяара" закрывается вентиль 7, и счет импуль1428449 5сов в счетчике 8 прекращается; в счетчике остается код,. соответствующийчастоте Г . Блок 5 настройки переходит в режим слежения.5Непрерывное протекание жидкостичерез колеблющийся сосуд 1 ведет кизменению резонансной частоты газожидкостной системы. Это соПровождается падением давления в жидкости иухудшением качества получаемых продуктов.Отклонение давленияот заданногоуровня Р ведет к отклонению сигналана выходе дифференциального усилителя 12 от уровня, зафиксированногопервоначально при частоте 1 Зто отклонение напряжения с помощью блока13 вызывает изменение частоты колеба"ний сосуда 1 таким образом, чтобыдавление в сосуде стало равным заданному Р при новой частоте Г , такжео о фсоответствующей режиму резонансноговиороперемешивания. Уровень давленияР определяется заранее и в виде соответствующего уровня напряжения Ц,подается по цепи 23 на свободный входкомпаратора 11,Частота Г. несколько отличается отчастоты Г , соответствующей максимуму давления. Зто отличие вызвано необходимостью работы блока настройкииа скате амплитудно-частотной характеристики давления оно не сказывается на качестве получаемых продуктов,поскольку частота принадлежит к области, в которой наблюдается режимрезонансного виброперемешивания.Возможно построение схемы блоканастройки с использованием характерньгх точек Фазочастотной характеристики колеблющейся гаэожидкостной среды(фиг 5), При этом в разрыв цепи между инвертирующим входом дифференциального усилителя 12 и выходом датчи 45ка 4 давления включается Фазовый детектор 16., имеющий сглаживающийФильтр. Вход опорного сигнала детектора 16 подключается к выхоцу блока 13,50В качестве датчика 4 давленияздесь может быть датчик динамического давления. Вход компаратора 11 подключается к выходу Фазового детектора 16, Согласующий преобразователь1 О при этом исключается.55Работа блока настройки с Фазовымдетектором на первом этапе отличается тем, что Фазовая характеристика(фиг. 4) колеблющейся газожидкостнойсреды не имеет экстремальных точек,в связи с чем удается осуществить настройку точно на частоту Г по фазоо,Рвому сдвигу 90 , соответствующемуэтой частоте. При отклонении частотыв обе стороны от Г производная3 Чсохраняет знак, благодаря чему вследящем режиме осуществляется поддержание давления в точке Г . Для амплитудно-частотной характеристики вЭРточке Г производная -р изменяет знак,и точная настройка в следящем режимена частоту Г невозможна, так как следящая обратная связь в блоке настройки при переходе через Х становитсяиз отрицательной положительной. Вследствие этого для первого варианта бло- .ка настройки рабочую точку приходится выбирать на скате амплитудно-частотной характеристики, где проиэводЭРная - в некоторой окрестности Г сокхраняет знак. В блоке настройки с фазовым детектором первоначально осуществляетсярежим поиска и определения точки ГРс максимальным давлением Р . При изменении частоты от Гдо Гфазаколебаний жидкости изменяется от - 1до О, а Фаза сигнала датчика давленияот -п+ц до О+Ц, где Р - фазовыйсдвиг, вносимый непосредственно вибра"тором 2 с усилителем 3 мощности,По достижении частотыфазасигнала на входе Фазового детектораТ16 составляет -- + , а на выходефазбвого детектора 16 напряжение составляет П . При этом срабатывает компаратор 11, отключая через вентиль7 счет импульсов в счетчике 8 и из.менение частоты возбуждения колебаний и блок 5 настройки переходит вследящий режим работы, При отклонении Фазы колебаний от заданного значения -- +в в ту или иную сторонуна выходе фазового детектора 16 появляется сигнал рассогласования в видеуровня постоянного напряжения дИ ==11-11, который, воздействуя навход блока 13, изменяет частоту сигнала возбуждения так, чтобы свестисигнал рассогласования к нулю,1428449 Таким образом, в колеблющейся га-. эожидкостной среде поддерживаются колебания на частоте Г, соответствующей максимуму динамического давления и оптимальным параметрам режима виброперемешивания. Формула изобретения10 1, Устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде, содержащее сосуд, установленный на .платформе вибропривода, входной и выход ной патрубки, вибропривод и элемент стабилизации режима резонансного виброперемешивания, о т л и ч а ю щ е" е с я тем, что, с целью улучшения качества продукции за счет повышения устойчивости режима резонансного виб роперемешивания, оно дополнительно содержит датчик давления, установленный в полости сосуда, усилитель мощности, причем элемент.стабилизации режима резонансного вибропереме шивания выполнен в виде электронного блока настройки, содержащего генератор тактовых импульсов, вентиль, схему И-НЕ, реверсивный счетчик импуль" сов, цифроаналоговый преобразователь, блок задержки, компаратор, дифференциальный усилитель, согласующий нреобразователь и преобразователь напряжения .в частоту, при этом датчик давления соединен с входом согласующего преобразователя, выход которого З 5 соединен с входом компаратора, иивертирующим входом дифференциального усилителя и первым входом блока задержкиВыход генератора тактОВых им 40 пульсов соединен с первым входом вентиля и вторым входом блока задержки, выход вентиля соединен с входом счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, второй вход вентиля соединен с выходом схемы И-ИЕ,8первый вход которой соединен с выходом компаратора, а второй - с выходом блока задержки, выход цифроаиало- гового преобразователя соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вход преобразователя напряжения В частоту соединен с Выходом дифференциального усилителя, а его выход - с усилителем мощности вибропрнвода. 2, УстроистВО по пв 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что согласую"щий преобразователь выполнен в видефазового детектора, один вход которого соединен с датчиком давления, адругой - с выходом преобразователя напряжения в частоту,3. Устройство по пв 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задержки содержит компаратор, триггер,два вентиля и два счетчика, при этомпервым входом блока задержки является вход компаратора, выход которогосоединен с единичным входом триггера,а единичный выход последнего связанс первым входом блока задержки, причем выход первого вентиля связан свходом первого счетчика, Выход ксто"рого соединен с вторым входом Второго вентиля, а, первый Вход первоговентиля соединен с выходом триггера,а его выход - с входом первого счетчика, выход которого соединен с Вторым входом второго вентиля, Выходвторого вентиля соединен с Входомвторого счетчика, Выход компараторасоединен с единичным входом триггера, а его вход является первым Входомблока задержки, вторые входы вентилейсоединены между собой и являются вторым входом блока задержки, вход второго счетчика соединен с Выходом Вто"рого вентиля, а его выход - г нулевым входом триггера и является выходом блока задержки. Романен Заказ 5071/12 Тираж 56 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4