CS253193B1 - Zapojení pneumatického cyklického dávkovače kapalin - Google Patents

Abstract

Zapojení slouží k dávkování tekutých kalů do spalovacího prostoru spalovacích zařízení. Proces dávkování probíhá ve dvou fázích daných střídavým a periodicky opakovaným uzavíráním a otevíráním cyklicky řízeného uzavíracího orgánu na rozvodném potrubí stlačeného vzduchu pomocí ovládacího zařízení. Odměrná nádoba se v první fázi zcela naplňuje kapalinou přitékající samospádem plnicím potrubím přes zpětný uzavírací orgán ze zásobní nádrže a vytlačující vzduch do spalovacího zařízení. Ve druhé fázi vytlačuje stlačený vzdutíh kapalinu z odměrné nádoby do výtlačného potrubí a současně proudí rozvodným potrubím. Po vytlačení kapaliny z odměrné nádoby, výtlačného potrubí a rozprašovacího zařízení se po zbývající dobu druhé fáze tato zařízení profukují vzduchem. V případě použití pro dávkování tekutých sedimentujících kalů se ve druhé fázi přivádí stlačený vzduch do plnicího potrubí, kde čeří jeho obsah. Stlačený vzduch se rovněž přivádí kontinuálně homogenizačním zařízením do zásobní nádrže, kde homogenizuje její obsah.

Description

(54) Zapojení pneumatického cyklického dávkovače kapalin

Zapojení slouží k dávkování tekutých kalů do spalovacího prostoru spalovacích zařízení. Proces dávkování probíhá ve dvou fázích daných střídavým a periodicky opakovaným uzavíráním a otevíráním cyklicky řízeného uzavíracího orgánu na rozvodném potrubí stlačeného vzduchu pomocí ovládacího zařízení.

Odměrná nádoba se v první fázi zcela naplňuje kapalinou přitékající samospádem plnicím potrubím přes zpětný uzavírací orgán ze zásobní nádrže a vytlačující vzduch do spalovacího zařízení. Ve druhé fázi vytlačuje stlačený vzdutíh kapalinu z odměrné nádoby do výtlačného potrubí a současně proudí rozvodným potrubím. Po vytlačení kapaliny z odměrné nádoby, výtlačného potrubí a rozprašovacího zařízení se po zbývající dobu druhé fáze tato zařízení profukují vzduchem. V případě použití pro dávkování tekutých sedimentujících kalů se ve druhé fázi přivádí stlačený vzduch do plnicího potrubí, kde čeří jeho obsah.

Stlačený vzduch se rovněž přivádí kontinuálně homogenizačním zařízením do zásobní nádrže, kde homogenizuje její obsah.

Vynález se týká zapojení pneumatického cyklického dávkovače pro dávkování kapalin, napři klad tekutých kalů, do zařízení pro rozprašování těchto kapalin stlačeným vzduchem, například hořáků, a jejich prostřednictvím do spalovacího prostoru spalovacích zařízení, například průmyslových kotlů na pevná paliva.

Dosud známá zapojeni zařízení pro dopravu kapalin do různých vstřikovacích systémů spalo vacích zařízení používají pro udělení potřebné mechanické energie kapalině rotačních či pístových čerpadel s pohonem různého druhu.

Styčné plochy vzájemně se pohybujících součástí čerpadel přicházejících do styku s dopravovanou kapalinou obsahující větší podíl pevných abrazivních příměsí jsou vystaveny opotřebení, jehož intenzita závisí na mechanických vlastnostech těchto příměsí, na jejich koncentraci v kapalném médiu, na konstrukci čerpadel a na provozních poměrech zařízení.

Těsnění styčných ploch vzájemně se pohybujících součástí čerpadel vykazuje bud již základní netěsnost, nebo při určitém stupni opotřebení. Proto použití těchto zařízení pro dopravu látek toxických, abrazivních či sedimentujících je problematické a vyžaduje navíc další opatření mimo vlastní funkční zařízení, například ochranný prostor, záchytné jímky, ochranné pomůcky, čistící a neutralizační prostředky, kontrolní čidla apod.

Eventuální požadavek na možnost regulace dopravovaného množství kapaliny ve větším rozsahu komplikuje konstrukci těchto čerpadel a jejich pohonu, případně vyvolává nároky na další doplňková zařízení.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pneumatického cyklického dávkovače podle vynálezu, tvořeného zásobní nádrží s homogenizačním zařízením, odměrnou nádobou, zdrojem stlačeného vzduchu, rozprašovacím zařízením a vzájemným propojením potrubím opatřeným uzavíracími a regulačními orgány, jehož podstata spočívá v tom, že zásobní nádrž je plnicím potrubím, ve kterém je zařazen zpětný uzavírací orgán, propojena s odměrnou nádobou, která je s rozprašovacím zařízením propojena výtlačným potrubím.

Zdroj stlačeného vzduchu je rozvodným potrubím propojen s rozprašovacím zařízením, do kterého jsou v pořadí od zdroje stlačeného vzduchu zařazeny: cyklicky řízený uzavírací orgán, hlavní regulační orgán a podružný regulační orgán.

Na rozvodné potrubí mezi hlavním regulačním orgánem a podružným regulačním orgánem je napojena potrubní přípojka, zaústěná do odměrné nádoby.

Výhodou zapojení dávkovače, který je předmětem vynálezu je to, že toto zapojení nepoužívá takových zařízení, jejichž styčné plochy vzájemně se pohybujících součástí přichází intenzívně do styku s dopravovaným médiem, čímž je umožněno dávkování kapalin s příměsemi abrazivního charakteru, kde jedním zařízením lze zajistit v podmínkách skutečného provozu spolehlivou funkci při velkém rozmezí hustoty, viskozity a dávkovaného množství kapaliny, dosaženi těsnosti systému, dlouhé životnosti a provozní spolehlivosti oproti zapojením používajících čerpadel.

Sedimentace nánosů je vyloučena jednak periodickým profukováním stlačeným vzduchem v rámci pracovního cyklu, čímž je zajištěna průchodnost dopravních cest a dále čiřením kapaliny v plnicím potrubí a homogenizací obsahu zásobní nádrže stlačeným vzduchem.

Toto zapojení je vhodné zejména pro dávkování toxických látek, jelikož se jím omezuje možnost úniku dopravované látky, znečištění pracovního prostředí a kontaktu obsluhy s úkapy.

V širokém rozsahu nastavitelným časováním fází cyklu je umožněno poměrně přesné dávkování technologicky nebo ekologicky omezeného množství dávkovaných látek.

Regulací množství rozprašovacího čířícího a homogenizačního vzduchu lze zajistit optimální podmínky provozu vzhledem k množství a vlastnostem dávkované kapaliny.

Na připojených výkresech je znázorněno schematické uspořádání všech zařízení potřebných k realizaci zapojení dávkovače dle vynálezu a příklad provedení těch zařízení, která nejsou pro tyto účely běžně typizována, a musí splňovat podmínky uvedené blíže v popisu vynálezu.

Na obr. 1 je znázorněno schéma zapojení jednotlivých zařízení. Na obr. 2 je příklad principiálního provedení zásobní nádrže z obr. 1 v nárysu a řezu a rovněž příklad provedení homogenizačního zařízení z obr. 1 a příklad jeho upevnění na zásobní nádrž v nárysu a řezu.

Na obr. 3 je znázorněn příklad provedení odměrné nádoby z obr. 1 v nárysu a řezu.

Na obr. 4 je uvedeno principiální funkční dvoupólové schéma zapojení ovládacího zařízení pro ovládání cyklicky řízeného uzavíracího orgánu.

Zapojení pneumatického cyklického dávkovače podle vynálezu sestávajícího ze zásobní nádrže 2 ^s homogenizačním zařízením 21, odměrné nádoby 2, zdroje stlačeného vzduchu 28, rozprašovacího zařízení 25 a vzájemného propojení potrubím opatřeným uzavíracími a regulačními orgány, například ventily je následující: zásobní nádrž 1_ je s odměrnou nádobou 2_ propojena plnicím potrubím 2» do kterého je zařazen zpětný uzavírací orgán 6_, například zpětná klapka.

Odměrná nádoba 2 j^e s rozprašovacím zařízením 25 propojena výtlačným potrubím 2· Zdroj 28 stlačeného vzduchu je s rozprašovacím zařízením 25 propojen rozvodným potrubím 15, do kterého jsou v pořadí od zdroje 28 stlačeného vzduchu zařazeny cyklicky řízený uzavírací orgán 13, například solenoidový elektromagnetický ventil, hlavní regulační orgán 16, například regulační ventil a podružný regulační orgán 2» například regulační ventil.

Na rozvodné potrubí 15 mezi hlavním regulačním orgánem 16 a podružným regulačním orgánem 2 j^e napojena potrubní přípojka 22 zaústěná do odměrné nádoby 2· Na rozvodné potrubí 15 v místě mezi hlavním regulačním orgánem 16 a cyklicky řízeným uzavíracím orgánem 13 může být napojeno odbočné potrubí 18 se zařazeným vedlejším regulačním orgánem 12, například regulačním ventilem a je zaústěno do plnicího potrubí 2 ^v místě mezi zpětným uzavíracím orgánem 2 a zásobní nádrží 2·

Na rozvodné potrubí 15 v místě mezi cyklicky řízeným uzavíracím orgánem 13 a zdrojem 28 stlačeného vzduchu může být napojena potrubní odbočka 3 0 se zařazeným doplňkovým regulačním orgánem 11, například regulačním ventilem a zavedena do homogenizačního zařízení 21, které je zaústěno do zásobní nádrže _1·

Zásobní nádrž 2 3^e opatřena výpustným hrdlem £, kontrolním a plnicím hrdlem 23 se sítem 2 a odvzdušňovací trubkou 26 a přípojným hrdlem 29, které slouží k zaústění homogenizačního zařízení 21 do zásobní nádrže 2 pomocí vodicí trubky 30 a ohebné hadice 31.

Zásobní nádrž 2 slouží ke shromažďování kapaliny určené pro dávkování. Ovládací zařízení 24 je tvořeno zdrojem 41 elektrického proudu, časovým relé 32 první fáze s okamžitým kontaktem 36 a zpožděným kontaktem 38, časovým relé 33 druhé fáze s okamžitým kontaktem 37 a zpožděným kontaktem 39, silovým relé 34 s kontaktem 40 a cívkou 35 cyklicky řízeného uzavíracího orgánu 13.

Ovládací zařízení 24 slouží k samočinnému a nastavitelnému ovládání cyklicky řízeného uzavíracího orgánu 33· Do série s hlavním regulačním orgánem 16 může být zařazen hlavní uzavírací orgán 22» do série s vedlejším regulačním orgánem 19 může být zařazen vedlejší uzavírací orgán 20 a do série s doplňkovým regulačním orgánem 11 může být zařazen doplňkový uzavírací orgán 12 pro možnost uzavření příslušných potrubí.

Funkce dávkovače podle vynálezu je následující: při nařízeném doplňkovém regulačním orgánu 11 proudí stlačený vzduch v účinném množství kontinuálně potrubní odbočkou 10 přes homogenizační zařízení 21 do zásobní nádrže 2 ^a zabraňuje sedimentaci kalu obsaženého v kapalině na dně. zásobní nádrže 1.

V první fázi pracovního cyklu, kdy je cyklicky řízený uzavírací orgán 13 ovládacím zařízením 24 uzavřen, protéká kapalina dle principu spojených nádob samospádem výpustným hrdlem 2 zásobní nádrže 2, plnicím potrubím 2 přes zpětný uzavírací orgán 2 v propustném směru do odměrné nádoby 2, kterou postupně zcela naplňuje.

Kapalina zaplňuje také část potrubní přípojky 22 a výtlačného potrubí 2 v objemu, který je oproti objemu odměrné nádoby 2 malý. Vzduch nad stoupající hladinou kapaliny v odměrné nádobě 2 uniká potrubní přípojkou 22 a rozvodným potrubím 15 přes vzduchový trakt rozprašovacího zařízení 25 do spalovacího prostoru spalovacího zařízení 27.

Po vyrovnání hydrostatického tlaku daného výškou kapaliny v zásobní nádrži 1 a tlaku prostředí ve spalovacím prostoru spalovacího zařízení 27 se proudění kapaliny samovolně zasta ví a po zbývající dobu první fáze pracovního cyklu je kapalina v odměrné nádobě £ v klidu.

Druhá fáze začíná přepnutím cyklicky řízeného uzavíracího orgánu 13 ovládacím zařízením 24 do otevřeného stavu. Stlačený vzduch ze zdroje 28 stlačeného vzduchu proudí rozvodným potrubím 15 přes nastavený hlavní regulační orgán 16 a přes podružný regulační orgán 2 do vzduchového traktu rozprašovacího zařízení 25 a také potrubní přípojkou 22 nad hladinu kapaliny, kterou vytlačuje postupně z odměrné nádoby 2 výtlačným potrubím j) do kapalinového traktu rozprašovacího zařízení 25, přičemž zpětný uzavírací orgán 2 nepropustí v závěrném směru kapalinu zpět do zásobní nádrže ].·

Vzájemná proporcionalita potřebného množství rozprašovacího vzduchu vzhledem k množství rozprašované kapaliny se zajistí nastavením podružného regulačního orgánu 2 dle volby pracovního bodu na průtočné charakteristice rozprašovacího zařízení 25 při známě viskozitě rozprašované kapaliny a potřebném tlaku obou médií na vstupu do rozprašovacího zařízení 25, přičemž základní regulace množství vzduchu se řídí nastavením hlavního regulačního orgánu 16 Současně odbočným potrubím 18 proudí množství vzduchu nastavené vedlejším regulačním orgánem 19 do plnicího potrubí 2 ^a výpustného hrdla 2 zásobní nádrže 2» kde zabraňuje sedimentaci a zajištuje průchodnost této trasy v první fázi následujícího cyklu.

Po vytlačení sloupce kapaliny z odměrné nádoby 2, výtlačného potrubí 2 ^a rozprašovacího zařízení 25 jsou po zbývající dobu druhé fáze cyklu tato zařízení profukována stlačeným vzduchem a čištěna tak od zbytků kalů ulpělých na stěnách těchto zařízení.

Schéma vzájemného propojení všech zařízení je znázorněno na obr. 1. Jako zásobní nádrž 2 lze užít libovolnou nádrž vybavenou v nejnižším místě výpustným hrdlem 2 ^a nad úrovní maximální hladiny kontrolním a plnicím hrdlem 23 se sítem T_ pro zachycení větších částic kalu, odvzdušňovací trubkou 26 a přípojným hrdlem 29 pro upevnění homogenizačního zařízení 21 na zásobní nádrž 2·

Příklad provedení zásobní nádrže 2 í^e znázorněn na obr. 2. Homogenizační zařízení 21 slouží k zavedení proudu vzduchu do kapaliny ke dnu zásobní nádrže 2· Příklad principiálního provedení formou pružně a suvně uložené trubky je znázorněn na obr. 2, kde uložení je provede no vodicí trubkou 30 a ohebnou hadicí 31 tak, aby bylo možné obsáhnout kterékoliv místo dna zásobní nádrže 2·

Odměrná nádoba 2 může být s výhodou vytvořena z tlakové trubky většího průměru a přísluš né délky k dosažení potřebného vnitřního objemu, opatřené na obou koncích dny. Tvar nádoby není pro dosažení účinku podstatný, avšak pro správnou funkci je třeba, aby zaústění potrubní přípojky 22 bylo provedeno v nejvyšším místě a zaústění výtlačného potrubí 2 ^v nejnižším místě odměrné nádoby 2.

Plnicí potrubí 2 je vhodné zaústit do spodní části odměrné nádoby 2. Příklad provedení je znázorněn na obr. 3. Příklad zapojení ovládacího zařízení 24 je patrný z obr. 4 a funkce je následující: po připojení na zdroj 41 elektrického proudu se časové relé 33 druhé fáze rozbíhá přes rozpínací stranu okamžitého kontaktu 36 relé první fáze za následujícího přelo5 žení okamžitého kontaktu 37 relé druhé fáze zapínajícího silové relé 34 a prostřednictvím kontaktu 40 silového relé též cívku 35 cyklicky řízeného uzavíracího orgánu 13, který se otevírá.

Po uplynutí nařízené doby druhé fáze sepne časové relé 33 druhé fáze zpožděný kontakt 39 relé druhé fáze a časové relé 32 první fáze se rozbíhá a spíná okamžitý kontakt 36 relé první fáze, časové relé 33 druhé fáze odpadá a zpožděný kontakt 39 relé druhé fáze i okamžitý kontakt 37 relé druhé fáze se rozpíná, přičemž silové relé 34 odpadá a kontaktem 40 silového relé se odpojuje cívka 35 cyklicky řízeného uzavíracího orgánu 13, který se uzavírá.

Časové relé 32 první fáze je i nadále připojeno na zdroj 41 elektrického proudu přes zpožděný kontakt 38 relé první fáze a okamžitý kontakt 36 relé první fáze. Po uplynutí nastavené doby první fáze se rozepnutím zpožděného kontaktu 38 relé první fáze vrací stav obvodu do výchozí polohy a celý proces se cyklicky opakuje.

Pro prostorové uspořádání jednotlivých částí zařízení při realizaci dávkovače dle vynálezu je třeba dodržet následující zásady. Výtlačné potrubí £, potrubní přípojka 22 a odbočné potrubí 18 jsou vyvedeny minimálně do takové výšky nad maximální úroveň hladiny kapaliny v zásobní nádrži 1^, která odpovídá hydrostatickému tlaku dopravované kapaliny při maximálním podtlaku prostředí ve spalovacím prostoru spalovacího zařízení 27, aby bylo zabráněno přímému nasávání kapaliny spalovacím zařízením 27 ze zásobní nádrže 1^ a též zaplavování uzavíracích a regulačních orgánů kapalinou.

Minimální úroveň hladiny v zásobní nádrži _1 je minimálně v takové výšce nad zaústěním potrubní přípojky 22 do odměrné nádoby 2_, která odpovídá hydrostatickému tlaku dopravované kapaliny při maximálním přetlaku prostředí ve spalovacím prostoru spalovacího zařízení 27, aby při jakémkliv stavu hladiny v zásobní nádrži 1^ byl vždy v první fázi cyklu naplněn celý vnitřní objem odměrné nádoby 2.

Vynález je možné využít zejména k účelům termické likvidace tekutých kalů ve spalovacích zařízeních na tuhá paliva s požadavkem přesného a spolehlivého samočinného dávkování do spalovacího prostoru prostřednictvím rozprašovacího zařízení s rozprašováním stlačeným vzduchem.

Výkonová regulovatelnost dávkovače v širokém rozsahu dávkovaného množství umožňuje insta láci pouze jediného vhodně dimenzovaného dávkovače i v případě měnících se vlastností dopravované kapaliny. Z frekvence cyklů lze bezprostředně při známém objemu odměrné nádoby stanovit průběžně a poměrně přesně hodnotu dávkovaného množství kapaliny a zaručit tak limity dané vlastnostmi spalovacího zařízení, ekologickými omezeními aj.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapojení pneumatického cyklického dávkovače kapalin, zejména tekutých kalů, sestávají čího ze zásobní nádrže s homogenizačním zařízením, odměrné nádoby, zdroje stlačeného vzduchu, rozprašovacího zařízení a vzájemného propojení potrubím opatřeným uzavíracími a regulačními orgány, vyznačující se tím, že zásobní nádrž (1) je s odměrnou nádobou (2) propojena plnicím potrubím (3), do kterého je zařazen zpětný uzavírací orgán (6), dále odměrná nádoba (2) je výtlačným potrubím (9) propojena s rozprašovacím zařízením (25), přičemž zdťoj (28) stlačeného vzduchu je s rozprašovacím zařízením (25) propojen rozvodným potrubím (15)., do kterého jsou v pořadí od zdroje (28) stlačeného vzduchu zařazeny cyklicky řízený uzavírací orgán (13), hlavní regulační orgán (16) a podružný regulační orgán (8), kde mezi hlavním regulačním orgánem (16) a podružným regulačním orgánem (8) je na rozvodné potrubí (15) napojena potrubní přípojka (22) zaústěná do odměrné nádoby (2).
2. 2. Zapojení pneumatického cyklického dávkovače kapalin podle bodu 1 vyznačující se tím, že na rozvodné potrubí (15) je v místě mezi hlavním regulačním orgánem (16) a cyklicky řízeným uzavíracím orgánem (13) napojeno odbočné potrubí (18) se zařazeným vedlejším regulačním orgánem (19), zaústěné do plnicího potrubí (3) v místě mezi zpětným uzavíracím orgánem (6) a zásobní nádrží (1).
3. 3. Zapojení pneumatického cyklického dávkovače kapalin podle bodu 1 vyznačující se tím, že na rozvodné potrubí (15) v místě mezi cyklicky řízeným uzavíracím orgánem (13) a zdrojem (28) stlačeného vzduchu je napojena potrubní odbočka (10) se zařazeným doplňkovým regulačním orgánem (11) , která je zavedena do homogenizačního zařízení (21) zaústěného do zásobní nádrže (1) .