CS265170B1 - Dynamický smóšovač tekutin - Google Patents

Abstract

Dynamický směšovač tekutin je umí­ stěn mezi přívodní část a odvodní část potrubí. Mezi přívodní částí a odvodní částí potrubí je tedy umístěna clona a větší odběrová komora a menší odběrová komora. V menší odběrové komoře je umístěno první čidlo, které je spojeno s prvním vysílačem tlaku. Ve větší odběrové komoře je umístěno druhé čidlo, spojené s druhým vysílačem tlaku, který je stejně jako první vysílač tlaku napojen do ústředního členu regulátoru. Ústřední člen regulátoru je propojen přes pohon s akčním členem, který je uložen do přívodního potrubí druhé směšované tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory. Dynamický směšovač tekutin je využitelný v chemickém a potravinářském průmyslu a pro potřeby plynárenství a energetiky.

Description

Vynález se týká dynamického směšovače tekutin.

Dosud užívané dynamické směšovače tekutin jsou založeny na principu spojení dvou potrubí pomocí tvarovky, například typu T nebo Y, jimiž se přiváděné tekutiny v požadovaném množství svádí do jednoho potrubí a potom chemicky směšují, nebo se využívá tlakových trysek, případně se využívá principů injektorů. Společnou výhodou dynamických směšovačů je kontinuální dodávání směsi, jejíž odebírané množství není časově omezeno. Jejich nevýhodou je, že je obtížně zvolený směšovací systém pro dané požadavky optimálně navrhnout, směšovací poměr nezávislý na množství odběru směsi nastavovat a jednoduše řídit s požadovanou přesnosti.

Uvedené nedostatky odstraňuje dynamický směšovač tekutin, umístěný mezi přívodní část a odvodní část potrubí, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že mezi přívodní část a odvodní část potrubí je umístěna clona a větší odběrová komora a menší odběrová komora, přičemž v menší odběrové komoře je umístěno první čidlo, které je spojeno s prvním vysílačem tlaku, a ve větší odběrové komoře je umístěno drvfté čidlo, spojené s druhým vysílačem tlaku, který je stejně jako první vysílač tlaku napojen do ústředního členu regulátoru, který je propojen přes pohon s akčním členem, který je uložen do přívodního potrubí druhé směšované tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory.

Výhody dynamického směšovače tekutin podle vynálezu jsou jednoduchá konstrukce a seřízení, shodný výpočet pro směšování různých tekutin, zejména plynů a kapalin, v různých poměrech, nezávislost nastaveného poměru na velikosti množství celkově odebírané směsi v širokém rozsahu, možnost aplikovat konstrukci pro velké i malé celkové průtoky směsi a samočinné promíchání směsi turbolentním virem bez přídavných míchacích zařízení.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle přiložených výkresů, kde obr. 1 znázorňuje schematicky dynamický směšovač tekutin podle vynálezu a kde obr. 2 znázorňuje grafickou závislost směšovacího poměru na průtoku ve čtyřech kvadrantech u dynamického směšovače tekutin podle vynálezu.

Dynamický směšovač tekutin podle vynálezu je umístěn mezi přívodní část 4 a odvodní část 2 potrubí 14» Me je umístěna clona 4» větší odběrová komora 4 a menší odběrová komora 5. V menší odběrové komoře 5 je umístěno první čidlo 7_, které je spojeno s prvním vysílačem 8 tlaku. Ve větší odběrové komoře £ je umístěno druhé čidlo 4» spojené s druhým vysílačem 10 tlaku. Druhý vysílač 10 tlaku a první vysílač 4 tlaku je napojen do ústředního členu 11 regulátoru, který je propojen přes pohon 12 s akčním členem 42· Akční člen 13 je uložen do přívodního potrubí 4 druhé směšovací tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory 4*

Dynamický směšovač tekutin podle vynálezu využívá pro dosažení, dodržení a smísení požadovaného směšovacího poměru S, nezávislého na celkově odebíraném množství Q směsi, normované clony 4 s komorovými odběry zabudované v potrubí 14 o φ D, kterým protéká jedna ze směšovacích tekutin M^. V menší odběrové komoře 4 snímá prvním čidlem 4 statický tlak P^ tekutiny před clonou 4 větší odběrová komora 4 druhého odběru je zvětšena a připojena k přívodnímu potrubí 4 druhé směšovací tekutiny M₂- Tím se stává tato druhá odběrová komora 4» která je opatřena druhým čidlem 4 a slouží původně ke snímání statického tlaku P₂ za clonu 4» komorou průtočnou, kterou může, za určitých podmínek dále popsaných protékat tekutina M₂ známou plochou odběru, do potrubí 14 s průtokem tekutiny . Zvětšení objemu průtočné větší odběrové komory 4, ovlivňuje rychlost protékající tekutiny M₂, která má být co nejmenší.

Pro objasnění funkce dynamického směšovače tekutin podle vynálezu je nutno uvést několik fyzikálních závislostí. Průtokem množství Q₂ tekutiny vzniká na normalizované cloně 4 tlakový rozdíl mezi statickým tlakem P₁ tekutiny před clonou 4 ^a tlakem P₂ za clonou 4» přičemž Pl>J?₂, podle vztahu

Q, ^l^fjfsF/P, - P,/ = κ_η 1/-P-, - P, a tedy P_n - P, = ~ ' » Me K, je konstantou, když pro daný případ je známa hustota tekutina Mp plocha clony 4 ^a součinitele i £ . Velikost průtoku Q₂ tekutiny M₂ určuje tlakový spád mezi statickým tlakem P^ ve větší odběrové komoře £ a tlakem P₂ za clonou 3, za předpokladu že P₃>P₂, hustota^P₂ tekutiny M₂ a účinná plocha spáry odběru, charakterizovaná součinem její plochy f₂ a opravným součinitelem <^₂. V nej jednodušším případě tvoří průtočnou plochu f₂ šířka spáry s podle obr.

= _K j a průměr 0 D potrubí za clonou, tedy ~ '

Tedy Q_o fr.

/P, ^P2^Z = l‘3 ^{_ r}2 kde ÍS₂ je pro daný případ konstantou. Velikost opravného součinitele «£₂ záleP, - P ží především na tvaru spáry s odběru z větší odběrové komory 2 ^a doporučuje se určit experimentálně .

Turbulentním vírem vznikajícím za clonou 2 dochází současně k promíchání obou tekutin a M₂ a směs je dostatečně homogenní. Je-li směšovací poměr 2 definován jako poměr množství

Q₂ tekutiny M₂ k množství tekutiny M^, vychází, že směšovací poměr Q? l/^P3 ~ ^P2 ^2

S = pr— = Ku =-=— kde součinitel K = ^— . Z uvedeného vztahu pro směšovací poměr S je ^yl I ^ťl 2 *1 patrno, že při dodržení velikosti statických tlaků P^ = Pj bude směšovací poměr 2 nezávislý na celkové velikosti průtoku Q směsi, Q = + Q₂ a bude roven velikosti K. To ukazuje grafické zobrazení ve čtyřech kvadrantech na obr. 2. V prvém kvadrantu I.je průběh závislosti P^ - P₂ = f/Qj/, v kvadrantu II.požadovaná závislost P^ - P₂ na P^ - P₂, ve III.kvadrantu závislost Q₂ = f/Pj - £₂/ a IV. kvadrant zobrazuje výsledný vztah mezi množstvím a Q₂ formou 0₂ = f/Q^/, kde tg/í = Q₂/fil ⁼ konst dokazuje, že směšovací poměr S se nemění v závislosti na průtoku.

Pro zadané tekutiny, jejichž množství a požadovaný směšovací poměr lze dynamický směšovač tekutin podle vynálezu realizovat výpočtem součinitele K, tedy prakticky výpočtem clony 2 pro průtok tekutiny M^ a určením účinné průtočné plochy ΐ_₂ P^ro tekutinu M2 z větší odběrové komory 2· Požadavek rovnosti statických tlaků P3 a Py tedy P^ = 2 3 se realizuje automaticky řízením dynamického směšovače tekutin podle vynálezu tím, že se měří tlaky P^ ^a £3' jejich rozdíl vyvolá v ústředním členu 11 regulátoru výstupní signál působící na pohon 12 akčního členu 22» schopného vzniklý rozdíl odstranit. Na obr. 1 jsou jako příklad způsobu tohoto automatického řízení požadovaného stavu tlaků P^ a P^ zakresleny první vysílače tlaku 8 a druhý vysílač tlaku 22' kterými se tlaky P^ a P^ měří, převádí na unifikované signály X^ a X2, zaváděné k porovnání a zpracování do ústředního členu 11 regulátoru, jehož výstupní signál X₃ do pohonu 12 akčního členu 22' respektive ventilu, řídí přítok Q₂ tekutiny M₂ a tím i velikost statického tlaku P^.

Dynamický směšovač tekutin podle vynálezu je využitelný v chemickém a potravinářském průmyslu a pro potřeby plynárenství a energetiky.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   Dynamický směšovač tekutin, umístěný mezi přívodní část a odvodní část potrubí, vyznačující se tím, že mezi přívodní částí (1) a odvodní částí (2) potrubí (14) je umístěna clona (3) a větší odběrová komora (4) a menši odběrová komora (5), přičemž v menší odběrové komoře (5) je umístěno první čidlo (7), které je spojeno s prvním vysílačem (8) tlaku, a ve větší odběrové komoře (4) je umístěno druhé čidlo (9), spojené s druhým vysílačem (10) tlaku, který je stejně jako první vysílač (8) tlaku napojen do ústředního členu (11) regulátoru, který je propojen přes pohon (12) s akčním členem (13) , který je uložen do přívodního potrubí (6) druhé směšované tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory (4)