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DISPOSITIF POUR MAINTENIR CONSTANTE LA HAUTEUR DU NIVEAU DE LIQUIDE DANS
LES RESERVOIRS.
Dans la technique, on a très souvent à résoudre le problème qui consiste à alimenter un procédé chimique d'une quantité exactement dosée de liquideo
Pour réaliser ce but, il est de pratique courante d'utiliser des pompes à doser qui, par suite des divers éléments en mouvement,, donnent soit- vent lieu à des perturbations dues, par exemple, à des défauts d'étanchéité se manifestant aux soupapes et presse-étoupe.
Les perturbations sont très fréquentes notamment lorsque on se sert de liquides ayant une forte action cor- rosive et en opérant à des températures auxquelles les liquides mis en oeuvre approchent de leur point d9évaporationo
Pour obvier à ces inconvénients, il y a avantage à utiliser les dispositifs de dosage connus dans lesquels les liquides passent à travers des diaphragmes, ajutages de jauge ou tubes capillaires.
Dans ce case- il est indispensable que la pression devant le dispositif de dosage soit maintenue constante, puisque, dans le cas d'un écoulement libre, le débit est, suivant le type du dispositif de dosage!, quadratiquement ou linéairement proportion- nel à la hauteur de la pressiono
Le but de la présente invention est de maintenir le niveau de liquide d'un réservoir à une hauteur constante par rapport à un point fixe dans l'espace, par exemple l'orifice de sortie du dispositif de dosage, in- dépendamment de la quantité de liquide se trouvant à un moment donné dans le réservoiro Ce but est réalisé conformément à l'invention par le fait que le réservoir flotte tel quel ou réuni à un flotteur creux dans un deuxiè- me récipient,
la dimension et la forme des récipients étant adaptées l'une à l'autre corrélativement aux densités des deux liquides. En principe, les récipients mis en oeuvre peuvent prendre n'importe quelle forme, à condition d'accorder celle-ci corrélativement les unes sur les autreso Dans la prati-
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que et surtout pour en faciliter la fabrication , il y a avantage à utiliser des récipients cylindriques.
Sur le dessin annexé sont représentées schématiquement, à titre d'exemple, quelques formes de réalisation de la présente invention.
La figure 1 montre la disposition fondamentale d'un dispositif suivant l'inventiono Le liquide à doser d'une densité =$4 est placé dans le réservoir de forme cylindrique V (coupe transversale F1) qui est solidai- re avec le récipient flotteur cylindrique S (coupe transversale F3).
Le ré- cipient S flotte dans un liquide ayant une densité de 82 et dont une quanti- té déterminée préalablement est introduite dans le récipient cylindrique Z (coupe transversale F2)
En remplissant le récipient V, le flotteur S plonge davantage dans le liquide du récipient Z, ce qui fait que le niveau de liquide H2 monte dans le récipient Z et la force ascensionnelle du flotteur S augmenteo On peut démontrer par voie de calcul que le niveau de liquide dans le récipient V se règle automatiquement à la hauteur Ho, indépendamment de la quantité de li- quide admise dans le récipient V, lorsque l'équation est la suivante :
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La disposition suivant la figure 1 peut entraîner certaines difficultés lors- que le liquide dans le récipient Z se trouve sous une pression de vapeur trop élevée donnant lieu à une évaporation notable du liquide Dans ce cas la quantité du liquide dans le récipient Z diminue progressivement avec le temps et la hauteur Ho change peu à peu, à moins de vérifier de temps à autre le contenu et de la compléter au besoin,,
On peut éviter cet inconvénient lorsque le récipient Z présente une section infinie,ce qui fait que le deuxième terme disparaît de l'équa- tion 1 pour donner le rapport suivant
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Si le récipient Z présente un diamètre se prolongeant à l'infini, la hauteur du niveau H demeure constante,
lorsque le récipient flotteur S présente une section finieo
Le même résultat peut être obtenu en adoptant pour le récipient Z une section finie et en prenant soin de maintenir le niveau de liquide H à une hauteur constante par l'intermédiaire d'un trop-plein. Dans ce cas,. on peut choisir un diamètre quelconque pour le récipient Zo
La figure 2 est un exemple d'exécution de cette alternativeo Les dispositions représentées dans les figures 1 et 2 s'appliquent en principe à tous les cas qui peuvent se présenter dans la pratique, la densité 91 du liquide à doser pouvant être plus grande ou plus petite que la densité 52 du liquide servant de baino
En ce qui concerne les formes d'exécution illustrées dans les figures 1 et 2,
il se peut que la position élevée du centre de gravité des deux récipients V et S réunis l'un à l'autre, donne lieu à des perturbations dues à l'instabilité du système de flotteuro On peut alors rétablir la sta- bilité au moyen d'un contrepoids G tel qu'il est représenté dans la figure 20 Dans ce cas, le contrepoids G peut servir à équlibrer entièrement ou en partie le poids à vide des récipients V et S.
Dans le cas où le liquide à doser est plus lourd que le liquide dans le récipient Z, à savoir S 1/29 2' on pourra prévoir une autre disposition convenant mieux pour le but envisagé et rendant superflue l'application d'un contrepoids pour équilibrer le système de flotteur.
La figure 3 montre une telle disposition dans laquelle le flot- teur'S est supprimé. Cette forme de réalisation est applicable, comme il ressort de l'équation, uniquement dans les cas où le récipient Z est chargé
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d'une quantité déterminée de liquide de la densité¯? - On ne pourra donc pas appliquer ici, dans le récipient Z, le niveau de liquide H2 maintenu cons- tant par l'intermédiaire du trop-plein Uo
Le niveau du liquide à doser ayant la densité # 1 demeure constant à la hauteur Ho, indépendamment de la quantité de liquide admise dans le ré- cipient 1,
lorsque Inéquation se présente comme suit
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Cette exécution très simple et pratique de l'idée inventive comporte toute- fois pour les liquides se volatilisant facilement dans le récipient Z le dan- ger d'un changement successif de la hauteur Ho. La disposition représentée à la figure 4 permet d'écarter ce danger,, Le récipient cylindrique V (coupe transversale F1) contenant le liquide à doser de la densité SI est solidaire avec un flotteur creux S entourant, de préférence concentriquement, sous for- me d'une enveloppe cylindrique, le récipient V. Le récipient V, entouré du corps flotteur;, flotte dans le récipient Z qui peut avoir un diamètre quel- conque.
Le récipient Z est rempli d'un liquide de la densité # 2 et dont le niveau est maintenu constant par l'intermédiaire d'un trop-plein Uo
Lorsqu'on ajoute au contenu du récipient V une nouvelle quantité de liquide de la densité # 1, il aura la tendance à plonger davantage dans le liquide de la densités 2. Cette 'tendance est cependant compensée partielle- ment par le flotteur S plongeant simultanément avec le récipient Z.
' Les.dimensions peuvent être choisies de telle façon que, indépen- damment de la quantité de liquide se trouvant dans le récipient V, la hauteur du niveau demeure constanteo Des considérations théoriques basées sur l'équa- tion 1 ont:permis de constater que ce but est réalisée lorsque
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(4) Fl/F3 est égal à ¯i2 1 Les exemples dexécution représentés aux figures 3 et 4 sont surtout utili- sables dans les cas où le liquide à doser dans le récipient V doit être main- tenu à une température déterminée,supérieure ou inférieure à la température ambianteo Le récipient V peut aussi servir par exemple de récipient de fusion.
Dans ce cas, la matière admise à l'état solide est'amenée sous la forme liqui- de au moyen de la chaleur transmise par le liquide contenu dans le récipient 2.
La figure 5 montre, à l'aide d'un exemple pratiquela mise en oeuvre de la présente invention!) Le liquide à doser de la densité # 1 est placé dans le récipient en forme d'entonnoir 1. Le robinet 2 sert à régler suivant les besoins et à certains intervalles l'admission du liquide dans le réservoir 3 pourvu d'une chemise de flotteur aux dimensions correspondantes.
Le réservoir 3 flotte dans le liquide de la densité-?2, par .exemple de 1-'eau, dans le récipient 4 dont le. niveau est maintenu à une hauteur constante par l'intermédiaire du trop-plein 5. La quantité d'eau s'écoulant par le trop- plein est compensée par une quantité correspondante d'eau admise par la con- duite d'amenée 6. Le liquide du réservoir 3 est envoyé au moyen du siphon 7 présentant une section de passage suffisamment large, dans le récipient 8 dont le niveau de liquide communique avec celui du récipient 3.
Au fond du récipient 8 est aménagé un ajutage de jauge 9, par lequel s'écoule, grâ- ce à la hauteur constante Ho, toujours la même quantité de liquide qui est recueillie dans l'entonnoir 10 et évacuée par la conduite 11 en vue de son utilisation ultérieure,
Le dispositif ci-dessus décrit destiné au dosage de liquides;, est utilisable dans la technique de mesure ou de réglage, partout là où il s'agit de maintenir constant un niveau de liquide indépendamment de l'admission et de la décharge.
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DEVICE FOR MAINTAINING CONSTANT THE HEIGHT OF THE LEVEL OF LIQUID IN
THE TANKS.
In the art, we very often have to solve the problem of supplying a chemical process with an exactly metered quantity of liquid.
In order to achieve this object, it is common practice to use metering pumps which, as a result of the various moving parts, give rise to disturbances due, for example, to leaks manifesting themselves to the valves and stuffing box.
The disturbances are very frequent especially when one uses liquids having a strong corrosive action and when operating at temperatures at which the liquids used approach their point of evaporation.
To overcome these drawbacks, it is advantageous to use known metering devices in which liquids pass through diaphragms, gauge nozzles or capillary tubes.
In this case, it is essential that the pressure in front of the dosing device is kept constant, since, in the case of free flow, the flow rate is, depending on the type of the dosing device, quadratically or linearly proportional to the height of the pressure
The object of the present invention is to maintain the liquid level of a reservoir at a constant height with respect to a fixed point in space, for example the outlet of the metering device, regardless of the quantity. of liquid present at a given moment in the reservoir This object is achieved in accordance with the invention by the fact that the reservoir floats as it is or joined to a hollow float in a second receptacle,
the size and shape of the receptacles being adapted to one another correlatively to the densities of the two liquids. In principle, the containers used can take any shape, on condition that the latter are matched correlatively to each other.
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that and especially to facilitate the manufacture, it is advantageous to use cylindrical containers.
In the accompanying drawing are shown schematically, by way of example, some embodiments of the present invention.
Figure 1 shows the basic arrangement of a device according to the invention o The liquid to be dosed with a density = $ 4 is placed in the cylindrical tank V (cross section F1) which is integral with the cylindrical float container S (cross section F3).
The receptacle S floats in a liquid having a density of 82 and of which a predetermined quantity is introduced into the cylindrical receptacle Z (cross section F2).
By filling the container V, the float S plunges more into the liquid of the container Z, which causes the level of liquid H2 to rise in the container Z and the lifting force of the float S increases o It can be shown by calculation that the level of liquid in container V is automatically adjusted to the height Ho, independently of the quantity of liquid admitted into container V, when the equation is as follows:
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The arrangement according to figure 1 can lead to certain difficulties when the liquid in the container Z is under too high a vapor pressure giving rise to a notable evaporation of the liquid In this case the quantity of the liquid in the container Z gradually decreases with the time and the height Ho change little by little, unless you check the content from time to time and complete it if necessary,
This drawback can be avoided when the container Z has an infinite section, so that the second term disappears from equation 1 to give the following ratio
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If the container Z has a diameter extending to infinity, the height of the level H remains constant,
when the float vessel S has a finite section
The same result can be obtained by adopting for the container Z a finite section and by taking care to maintain the level of liquid H at a constant height by means of an overflow. In that case,. you can choose any diameter for the Zo container
Figure 2 is an exemplary embodiment of this alternative The arrangements shown in Figures 1 and 2 apply in principle to all cases that may arise in practice, the density 91 of the liquid to be dosed may be greater or smaller than the density 52 of the liquid serving as baino
With regard to the embodiments illustrated in Figures 1 and 2,
it is possible that the high position of the center of gravity of the two receptacles V and S joined to each other, gives rise to disturbances due to the instability of the float system o Stability can then be restored by means of of a counterweight G as shown in figure 20 In this case, the counterweight G can be used to fully or partially balance the empty weight of the containers V and S.
In the case where the liquid to be dosed is heavier than the liquid in the container Z, namely S 1/29 2 ', another arrangement can be provided which is better suited to the intended purpose and which makes the application of a counterweight for the purpose unnecessary. balance the float system.
FIG. 3 shows such an arrangement in which the float'S is omitted. This embodiment is applicable, as can be seen from the equation, only in cases where the container Z is loaded.
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of a determined quantity of liquid of density¯? - It is therefore not possible to apply here, in the container Z, the level of liquid H2 maintained constant by means of the overflow Uo
The level of the liquid to be dosed with density # 1 remains constant at the height Ho, regardless of the quantity of liquid admitted into receptacle 1,
when Inequality looks like this
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This very simple and practical execution of the inventive idea however involves, for the liquids which volatilize easily in the container Z, the danger of a successive change of the height Ho. The arrangement shown in FIG. 4 makes it possible to rule out This danger ,, The cylindrical receptacle V (cross section F1) containing the liquid to be assayed with the density SI is integral with a hollow float S surrounding, preferably concentrically, in the form of a cylindrical envelope, the receptacle V. The container V, surrounded by the float body ;, floats in container Z which may have any diameter.
The container Z is filled with a liquid of density # 2 and the level of which is kept constant by means of an overflow Uo
When a new quantity of liquid of density # 1 is added to the contents of vessel V, it will have a tendency to sink further into the liquid of density 2. This tendency is, however, partially compensated by the float S dipping simultaneously. with the Z container.
'The dimensions can be chosen such that, regardless of the quantity of liquid in the container V, the height of the level remains constant. Theoretical considerations based on equation 1 have shown that this goal is achieved when
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(4) Fl / F3 is equal to ¯i2 1 The execution examples shown in Figures 3 and 4 can be used above all in cases where the liquid to be dosed in receptacle V must be kept at a determined temperature, higher or higher. below ambient temperature. The vessel V can also serve, for example, as a melting vessel.
In this case, the material admitted in the solid state is brought into the liquid form by means of the heat transmitted by the liquid contained in the container 2.
Figure 5 shows, with the aid of a practical example, the implementation of the present invention!) The liquid to be dosed with density # 1 is placed in the funnel-shaped container 1. The tap 2 is used to regulate according to needs and at certain intervals the admission of the liquid into the tank 3 provided with a float jacket of the corresponding dimensions.
The tank 3 floats in the liquid of the density-? 2, for example 1-water, in the container 4 of which the. level is maintained at a constant height via the overflow 5. The quantity of water flowing through the overflow is compensated by a corresponding quantity of water admitted through the inlet pipe 6. The liquid from the reservoir 3 is sent by means of the siphon 7 having a sufficiently large passage section, into the receptacle 8, the liquid level of which communicates with that of the receptacle 3.
At the bottom of the receptacle 8 is arranged a gauge nozzle 9, through which flows, thanks to the constant height Ho, always the same quantity of liquid which is collected in the funnel 10 and discharged through the pipe 11 in view. of its subsequent use,
The device described above intended for the metering of liquids ;, can be used in the technique of measurement or regulation, wherever it is a question of maintaining a constant level of liquid independently of the admission and the discharge.