Республік (51) 5 G 01 F 13/00
ПО винаходів і відкриттів
ОПИС ВИНАХОДИ. () ((Я 4 Е »
N 1165895, кл. G 01 F 13/00, 1983, Грабовський М.А. Лекційні демонстрації з фізики. †"М. Гостехиздат, 1948, с, 46. (54) ДОЗАТОР рідини (57) Використання; в системах для імпульсної подачі рідини. Сутність ізобретеІзобретеніе відноситься до дозування рідини і може бути використано в цукровій, хімічній, харчовій, фармацевтичній та інших галузях промисловості.
Дозатор рідини може бути також використаний в якості генератора коливань тиску і витрати рідини, наприклад, в системах для випробувань деталей на знос.
Переважна область використання дозатора рідини †"в системах для імпул ьсівной подачі води в зрошувачі системи пилеподаванія від Відкритих і закритих джерел, а також в пристроях гасіння коксу на заводах коксохімічного ви-. ництва, Всі відомі сифонні дозатори працюють так, що дозуюча ними рідина знаходиться в гравітаційному полі і рух її обумовлюється тільки цим полем. Ж, "1735720 А1 ня: рідина по подводящему трубопроводу 2 з регульованим клапаном 3 надходить в мірну ємність 1, виконану у вигляді вертикально встановленого циліндра з осьовим отвором в верхньому торці і пов'язану з приводом обертання. Рідина, заповнюючи мірну ємність 1, одночасно надходить в герметично пропущене через її торець вхідний коліно 4 сифона, розміщеного горизонтально з одного боку від осі обертання, При досягненні рідиною перегину сифона під дією відцентрової сили вона буде витікати в спіральний дифузор 8, в який герметично пропущено вихідна коліно 5 сифона, 1 з.п. фли, 2 мул.
Відомий дозатор газу, в якому для підвищення надійності в роботі патрубок для відводу рідини в гідрозатвор у другій робочій камері виконаний у вигляді сифона, короткий кінець якого розміщений нижче кінця труби в другій робочій камері, а довгий кінець †"в гідрозатвори.
Найбільш близьким до пропонованого є сифонний дозатор, який складається з мірної ємності, що підводить рідину трубопроводу, регулювального пристрою і сифона, Недоліками цього сифонного дозатора є мала швидкість руху рідини в момент спорожнення мірної ємності через те, що рух рідини відбувається піддією лише сили тяжіння неврівноваженої стовпа рідини, що обмежує швидкодію дозатора; вузький робочий діапазон роботи дозатора в
20 зв'язку з тим, що витрата рідини, яка витікає через сифон, обмежений тому, що витікання з сифона відбувається тільки під дією сили тяжіння.
Метою винаходу є підвищення продуктивності і розширення діапазону дозування.
Ця мета досягається тим, що в дозатор рідини введені спіральний дифузор і привід обертання, з яким пов'язана мірна ємність, виконана у вигляді вертикально встановленого циліндра з осьовим отвором в верхньому торці, причому сифон розміщений горизонтально з одного боку від осі обертання циліндра, вхідний його коліно герметично пропущено через торець останнього, а вихідна †"e спіральний дифузор, встановлений нерухомо і співвісно з циліндром, до осі обертання якого звернений перегин сифона. Вихідний кінець трубопроводу, що підводить з зазором пропущений через осьовий отвір верхнього торця циліндра, На фіг.1 показана схема пропонованого дозатора рідини; на фіг.2 †"схема його використання в якості генератора механічних коливань.
Дозатор рідини складається з мірної ємності 1, що підводить рідину трубопроводу 2, регулювального пристрою 3, висхідного 4 і спадного 5 ділянок сифона, корпусу 7 підшипникового вузла, відведення 8, вала 9 приводу, радіального підшипника 10, вузла ущільнення 11, верхнього
12 і нижнього 13 кілець ущільнювачів, вихідного патрубка 14, розпірних втулок 15 і
16, ущільнювального вузла 71 сифона, гайки
18, балансування порожнини 6, заповненій матеріалом розрахункової щільності, сполучних гвинтів 19 і 20, распорной втулки 21 і шпанки 22, B мірної ємності 1 зосереджується перед видачею доза рідини. трубопровід
2 служить для підведення рідини в мірну ємність 1. Регулювальне пристрій
3 призначений для регулювання витрати рідини, яка подається в мірну ємність
1. За висхідному 4 і низхідному 5 ділянок сифона здійснюється витікання рідини з мірної ємності 1 в відведення 8 і далі до споживача.
Завдяки балансування порожнини 6 досягається урівноваження обертових мас деталей пропонованого дозатора рідини, К відведення 8 приєднується напірний трубопровід, по якому рідина надходить до споживача. Вал 9 передає крутний момент від приводу (наприклад, від електродвигуна) до мірної ємності 1. Ра25
55 діальной підшипник 10 служить опорою від вала 9. Вузол ущільнення 11 служить для попередження потрапляння рідини в підшипник 10 і витоку її з відводу 8 спірального дифузора.
Верхнє 12 і нижнє 13 ущільнювальні кільця зменшують витоку рідини з відведення 8 спірального дифузора через зазори між обертовими нерухомими деталями дозатора. Як і в відцентрових насосах, кільця 12 і 13 збільшують об'ємний ККД пропонованого дозатора. Вихідний патрубок 14 служить для приєднання до нього трубопроводу, Розпірні втулки 15, 16 і 21 затримують обертові деталі пропонованого дозатора від можливого осьового переміщення. Ущільнювальний вузол 17 попереджає витік рідини з спірального відводу 8 назовні, Гайка 18 утримує в щільно притиснутому стані одна до іншої ділянки 4 і 5. Гвинти 19 і 20 забезпечують роз'ємне з'єднання пропонованого дозатора, Шпонка 22 попереджає проворачивание висхідного 4 і спадного 5 ділянок сифона на валу 9.
Мірна ємність 1 обертається навколо вертикальної осі разом з деталями 4, 5, 6, 9, 18 і 22 від приводу. Мірна ємність закріплена консольно на валу 9 за допомогою гайки 18. Ось її збігається з віссю вала 9.
Вісь обертання мірної ємності 1 розташована вертикально. Це забезпечує однакові умови включення і виключення сифона. Якщо вісь обертання мірної ємності
1 буде горизонтальною або похилою, то за рахунок дії сили тяжіння товщина шару внизу мірної ємності 1 буде більше товщини шару зверху її, Це явище особливо сильно буде проявлятися при малих числах оборотів мірної ємності. трубопровід 2
"Проходить" отвір в передній стінці мірної рідини 1, Регулювальне пристрій 3 (наприклад, кран) розташовується в безпосередній близькості до мірної ємності
1 так, щоб було зручно регулювати витрата рідини, проте так, щоб при регулюванні витрати рідини, яка подається в мірну ємність 1, обслуговуючий персонал не міг травмуватися обертається мірної ємністю 1.
Висхідний ділянку 4 сифона розташовується всередині мірної ємності 1 радіально, Спадний ділянку 5 сифона щільно з'єднується з висхідним ділянкою 4, утворюючи обертовий разом з мірної ємністю 1 сифон. Маточини спадного 5 і висхідного 4 ділянок сифона насаджені на шпонке 22 вала 9 і від осьового переміщення утримуються виступом на валу 9 і гайкою
18, Балансувальні порожнини 6, заполняе1735720 мие матеріалом розрахункової щільності, розташовуються з протилежного боку висхідного і низхідного ділянок каналів сифона.
Корпус 7 спірального дифузора є статичною основою пропонованого дозатора: на ньому кріпляться деталі 8, 10, 14, 19 і 20.
Корпус 7 прикріплюється до основи виробничого приміщення (на фіг.1 і
2 не показано). Відведення 8 прикріплюється до корпусу 7 спірального дифузора і відлитий заодно з ним. Вал 9 приводу розташовується всередині корпусу 7 коаксиально. Ось його є віссю обертання мірної ємності 1 і сифона (ділянки 4, 5), Підшипник 10 насаджений на вал 9 і знаходиться так само, як і вузол ущільнення 11, всередині корпусу 7. Верхнє
12 і нижнє 13 ущільнювальні кільця змонтовані нерухомими в корпусі 7 спірального дифузора, Корпус 7 прикріплений гвинтами 19 і 20 до відведення 8 спірального дифузора. Втулка розпору 15 запресована всередині корпусу 7 спірального дифузора на валу 9. Гайка 18 нагвинчена на кінець вала 9, що має відповідну різьбу.
Шпонка 22 знаходиться в шпоночной канавці вала 9.
Дозатор працює наступним чином.
При відкритті регулювального пристрою 3 рідина надходить по трубопроводу
2 у обертову мірну ємність 1 і наповнює її, При цьому буде заповнюватися рідиною висхідний ділянку 4 сифона.
Після того, як рівень вільної поверхні рідини в мірній ємності 1 перевищить "горб" сифона, рідина буде наповнювати і його спадний ділянку 5.
При заповненні всієї довжини ділянки 5 сифона під дією відцентрової сили рідина буде витікати через сифон 1 в відведення
8 і далі до споживача. Так як витрата рідини, що надходить в мірну ємність
1, менше витрати рідини, яка витікає через сифон в спіральний дифузор (ця умова є обов'язковою при роботі будь-якого сифона періодичної дії), то рівень вільної поверхні рідини в мірній ємності 1 щодо її верти кал ьн их стінок знижується, тобто циліндрична вільна поверхня рідини наближається до вертикальних стінок обертається мірної ємності 1.
Коли впускний отвір висхідного ділянки сифона оголиться, в нього з атмосфери надійде повітря і протягом рідини через сифон припиниться. Потім описаний цикл повториться. Основною відмінною рисою пропонованого дозатора рідини є наявність відцентрової сили, дей (4) ствующей на неврівноважену частину рідини в низхідному ділянці сифона, яка може істотно перевищувати силу тяжіння зазначеної частини рідини в ізвест5 ном пристрої, Справді, відцентрова сила F, що діє на неврівноважену частина рідини в низхідному ділянці сифона дорівнює
F = (1) де m †"маса неврівноваженою частини рідини в низхідному ділянці сифона; ч †"окружна швидкість руху центру
"5 тяжіння неврівноваженої частини рідини в низхідному ділянці сифона;
r †"радіус центру тяжіння неврівноваженої частини рідини в низхідному ділянці сифона, Вага 6 неврівноваженою частини рідини в низхідному ділянці сифона можна висловити так:
G = mg, (2) де g †"прискорення сили тяжіння.
25 О, носіння розглянутих сил
Спочатку знаходять масу m неврівноваженою частини рідини в низхідному ділянці сифона при русі потоку рідини через сифон г
35 де d †"діаметр сифона;
lH і l †"довжини спадного і висхідного ділянок сифона;
y †"об'ємний вагу рідини;
g †"прискорення сили тяжіння, Потімвизначають радіус r центру тяжіння неврівноваженої частини рідини в низхідному ділянці сифона. н †"Ж
Кутова швидкість обертання мірної ємності 1 сифона ль
50 30 (7) де n †"частота обертання мірної ємності і сифонів, об / хв
Окружна швидкість руху центру тяжіння неврівноваженої частини рідини
55 в низхідному ділянці сифона може бути виражена так:
З урахуванням виразів (1) ", (8) відцентрову силу F, äåéñòBóþùóþ на неврівноважену частину
1735720 рідини в низхідному ділянці сифона висловлюють так:
При діаметрі сифона пропонованого дозатора, наприклад, 25 мм, довжині спадного ділянки 300 мм, довжині висхідного ділянки 200 мм, об'ємна вага у рідини 1 г / см, кількості обертів мірної ємності 1 і сифона 1000 об / хв конкретні параметри роботи сифона знаходять наступним чином , Довжина неврівноваженою частини рідини в низхідному ділянці сифона
1 †"Ig = 300 мм вЂ" 200 мм = 100 мм = 10 см.
Обсяг неврівноваженою частини рідини в низхідному ділянці сифона
W = (! Н вЂ "la) = 0,785 2,5. 10 = 48 см,> З з г з
Вага неврівноваженою частини рідини в нісходящемучастке сифона
G = уч / = 1 / см .48 см = 48 г = 0,048 кг, Радіус центру ваги частини рідини в низхідному ділянці сифона 25. н + Ig, 300 + 200
= 250мм = 25см = 0,25 м.
Кутова швидкість обертання центру тяжіння неврівноваженої частини рідини в 30 низхідному ділянці сифона
= Ж вЂ "вЂ" †"вЂ" †"1052ай. л h 3,14 тисячі
Окружна (лінійна) швидкість руху центру тяжіння неврівноваженої ча- 35 сти рідини в низхідному ділянці сифона ч = соr = 105 025 = 26 м / с.
Відцентрова сила F, що діє на неврівноважену частину рідини в низхідному ділянці 40
0,048 26 †"13 4 кг.
Ставлення відцентрової сили F, дей 45 ствующей на неврівноважений ділянку рідини в низхідному ділянці сифона впредлагаемом дозаторе, до сили тяжіння G, що діє на неврівноважений ділянку рідини в низхідному ділянці сифона у відомому дозаторе, при інших рівних умовах, дорівнюватиме
Таким чином, сила, що забезпечує 55 витікання рідини з мірної ємності 1 через сифон в пропонованому дозаторе, в 280 разів більше сили, що забезпечує рух рідини через сифон з мірної ємності в відомому дозаторе (за інших рівних умов).
Наведені розрахунки показують, що сила, під дією якої витікає рідина з мірної ємності 1 по сифона пропонованого дозатора, істотно більше сили, під дією якої випливає рідини по сифона відомого дозатора. А це означає, що швидкість витікання по сифона пропонованого дозаторе буде теж істотно більше, Отже, може бути більший витрата рідини, що надходить в мірну ємність 1.
Іншими істотними відмінними ознаками пропонованого дозатора рідини є наявність спірального дифузора і розміщення в ньому вихідного коліна сифона; сифон розміщений горизонтально з одного боку від осі обертання циліндра, вхідний його коліно герметично пропущено через торець останнього, а вихідна †"в спіральний дифузор, встановлений нерухомо і співвісно з циліндром, до осі обертання якого звернений перегин сифона.
На фіг.2 показана схема прикладу конкретного застосування пропонованого дозатора. Тут прийняті наступні позначення;
23 †"електродвигун, 24 вЂ" резервуар, 25†"напірний трубопровід, 26 вЂ" додаткове регулювальний пристрій, 27 †"мембранна коробка, 28 вЂ" мембрана, 29†"пружина, 30 вЂ" шток мембрани, 31 †"муфта, 32 †" Зворотній клапан. Деталі 27 †"30 являють собою єдиний вузол, званий мембранним приводом.
Схема, в яку включений дозатор рідини, забезпечує зворотно-поступальні рухи штока 30, Пристрій, зображене на фіг.2, може бути застосоване, наприклад, для штампування деталей, випробувань зразків на вигин і т.п.
Пристрій працює наступним чином.
Дозатор рідини забезпечує подачу розривного періодичного потоку (при безперервній роботі приводу 23) по трубопроводу 25 в мембранну коробку 27.
При цьому потік рідини, виходячи з трубопроводу 25, розділяється на два потоки. Основна частина потоку прямує B мембранну коробку 27 і створює механічний рух штока 30, Друга частина потоку прямує до додаткового регулювального пристрою 26 і далі в резервуар 24. Після того, як протягом рідини по сифона припинилося (сифон виключився з роботи), пружина 29 повертає мембрану 28 в початкове положення, Рідина при цьому перетікає через регу1735720
10 ліровочное пристрій 26. Зворотний клапана 32 виключає г еретеканіе рідини з мембранної коробки 27 у внутрішню порожнину дозатора рідини (коли сифон включений>.
Таким чином, пропонований дозатор рідини має широкий робочий діапазон по витраті рідини, яка подається в мірну ємність 1 і має велику продуктивність.
Змінюючи число оборотів приводу 23 дозатора рідини, можна забезпечити зміну параметрів роботи доеатора (величину дози, період, частоту дозування).
Шляхом зменшення або збільшення числа оборотів мірної ємності 1 можна змінювати програму видачі дози.
1. Дозатор рідини, що містить мернуа ємність, розташований над нею підвідний трубопровід з регульованим клапаном і сифон, вхідний коліно якого розміщено в мірній ємності, про т л і ч а юшійся тим, що, з метою. підвищення
5 продуктивності і розширення діапазону дозування, в нього введені спіральний діффуеор і привід обертання, з яким пов'язана мірна ємність, виконана у вигляді вертикально встановленого
10 циліндра з осьовим отвором в верхньому торці, причому сифон розміщений горизонтально з одного боку від осі обертання циліндра, вхідний його коліно герметично пропущено через торець останнього, а ви15 вихідне †"в спіральний дифузор, встановлений нерухомо і співвісно з циліндром, до осі обертання якого звернений перегин сифона.
2, Дозатор по п, 1, який відрізняється
20 тим, що вихідний кінець трубопроводу, що підводить з зазором пропущений через осьовий отвір верхнього торця циліндра.
Техред М.Моргентал Коректор Н.Король
Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м Ужгород, вул.Гагаріна, 101
Замовлення 1810 Тираж Передплатне
ВНДІПО Державного комітету з винаходів і відкриттів при ДКНТ СРСР
113035, Москва, Ж-35, Раушской наб. 4/5