CS265170B1

CS265170B1 - Dynamic fluid blender

Info

Publication number: CS265170B1
Application number: CS875923A
Authority: CS
Inventors: Otakar Ing Sedlisky; Petr Skripsky
Original assignee: Sedlisky Otakar; Petr Skripsky
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1987-08-10
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS592387A1

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.The dynamic fluid mixer is located between the inlet and outlet parts of the pipe. Therefore, a diaphragm and a larger sampling chamber and a smaller sampling chamber are located between the inlet and outlet parts of the pipe. The first sensor is located in the smaller sampling chamber, which is connected to the first pressure transmitter. The second sensor is located in the larger sampling chamber, connected to the second pressure transmitter, which, like the first pressure transmitter, is connected to the central member of the regulator. The central member of the regulator is connected via a drive to an actuator, which is placed in the inlet pipe of the second mixed fluid, which is connected to the larger sampling chamber. The dynamic fluid mixer is usable in the chemical and food industries and for the needs of the gas and energy industries.

Description

Vynález se týká dynamického směšovače tekutin.The present invention relates to a dynamic fluid mixer.

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.The dynamic fluid mixers used hitherto are based on the principle of connecting two pipes by means of a fitting, for example of the T or Y type, by means of which the supplied fluids in the required amount are led into one pipe and then chemically mixed, or by pressure nozzles or by injectors. A common advantage of dynamic mixers is the continuous delivery of a mixture whose quantity is not limited in time. Their disadvantage is that it is difficult to design the mixing system optimally for the given requirements, to adjust the mixing ratio independent of the amount of mixture withdrawal and to simply control it with the required accuracy.

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.These drawbacks are overcome by the dynamic fluid mixer located between the inlet part and the outlet part of the pipe according to the invention. It consists in that a diaphragm and a larger sampling chamber and a smaller sampling chamber are located between the inlet part and the outlet part of the pipeline, with a first sensor connected to the first pressure transmitter in the smaller sampling chamber and a larger sampling chamber in the larger sampling chamber. a pressure sensor connected to a second pressure transmitter is connected, like the first pressure transmitter, to a central regulator member which is connected via a drive to an actuator that is received in a second mixed fluid supply line connected to a larger sampling chamber.

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.Advantages of the dynamic fluid mixer according to the invention are simple construction and adjustment, equal calculation for mixing different fluids, especially gases and liquids, in different proportions, independence of the set ratio on the amount of the total amount of mixture taken over wide range and automatically agitating the mixture with the turbolent virus without additional agitators.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its effects are explained in more detail in the accompanying drawings, in which: FIG.

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*The dynamic fluid mixer according to the invention is located between the inlet part 4 and the outlet part 2 of the conduit 14. A diaphragm 4 is located. A larger sampling chamber 4 and a smaller sampling chamber 5. A smaller sensor 7 is provided in the smaller sampling chamber. pressure transmitter 8. In the larger sampling chamber 6 there is a second sensor 4 connected to the second pressure transmitter 10. The second pressure transducer 10 and the first pressure transducer 4 are connected to the central regulator member 11, which is connected via a drive 12 to the actuator 42. The actuator 13 is received in the supply line 4 of the second mixing fluid connected to a larger sampling chamber 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.In order to achieve, maintain and mix the desired mixing ratio S, independent of the total amount of Q taken, the dynamic fluid mixer of the present invention utilizes a standard ventricular orifice 4 embedded in line 14 o D through which one of the mixing fluids M M flows. The smaller the collection chamber 4 detects the first sensor 4 static pressure P ^ liquid before orifice plate 4 larger collection chamber 4 second sampling is increased, and connected to the pipeline 4 a second mixing fluid M ₂ - This makes that the second collection chamber 4 »which is provided with a second sensor 4 and serves initially to sense the static pressure P ₂ behind the orifice 4 through a flow chamber through which fluid M _{2 can} flow through a known sampling surface into a fluid flow conduit 14 under certain conditions described below. Increasing the volume of the larger sampling chamber 4 affects the flow rate of the fluid M ₂ to be kept to a minimum.

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 vztahuTo illustrate the function of the dynamic fluid mixer of the present invention, several physical dependencies have to be noted. Flow rate Q ₂ of fluid arises on visor 4 normalized differential pressure between the static pressure P ₁ before the fluid orifice plate 4 ^{and the} pressure P ₂ at the baffle plate 4 »wherein Pl> J? ₂ , according to the relationship

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.Q, ^ 1 ^ fjfsF / P, - P, / = κ _η 1 / -P-, - P, and thus P _n - P, = ~ '»Me K, is a constant when the density of the fluid is known for the given case Mp the area of the aperture 4 ^{and the} coefficient i. The flow rate Q _{2 of the} fluid M ₂ determines the pressure drop between the static pressure P 2 in the larger sampling chamber 6 and the pressure P ₂ downstream of the orifice 3, assuming P ₃ > P ₂ , the density P _{2 of the} fluid M ₂ and characterized by the product of its area f ₂ and a correction factor <^ ₂ . In the simplest case, the flow area f ₂ forms the joint width s according to FIG.

= _K j a průměr 0 D potrubí za clonou, tedy ~ '= _K i diameter 0 D of pipe behind orifice, thus ~ '

Tedy Q_o fr.Thus 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 ./ P, ^P 2 ^Z = 1'3 ^{_ r} 2 where I S ₂ is a constant for the given case. The magnitude of the correction factor «£ ₂ depends on the shape of the joint taken from the larger sampling chamber 2 ^and it is recommended to determine experimentally.

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 množstvíThe turbulent vortex emerging behind the orifice 2 mixes both fluids and M ₂ simultaneously and the mixture is sufficiently homogeneous. If the mixing ratio 2 is defined as the ratio of quantity

Q₂ tekutiny M₂ k množství tekutiny M^, vychází, že směšovací poměr Q? l/^P3 ~ ^P2 ^2Q _{2 of} fluid M ₂ to the amount of fluid M 2, is based on the mixing ratio Q 2. l / ^P 3 - ^P 2 ^ 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.S = pr— = Ku = - = - where K = ^ -. From the above relation for the mixing ratio S ^y l i ^t l 2 * 1 indicate that, while maintaining the size of the static pressure p ^ = Pj is the mixing ratio of two independent of the total flow amount Q mixtures, Q = Q + ₂ is equal to the size K . This shows a graphical representation in four quadrants in FIG. 2. in the course of the first quadrant, depending I.je P ^ - P ₂ = f / Qj / in dependence quadrant II.požadovaná P ^ - P ^ P ₂ - P _2, in Q3 quadrant dependence Q ₂ = f / Pj - £ ₂ / and IV. the quadrant shows the resulting relationship between the amount and Q _{2 in the} form of O ₂ = f / Q ^ /, where tg / = = Q ₂ / fil ⁼ const proves that the mixing ratio S does not change depending on the flow.

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^.For the given fluid, the amount and the required mixing ratio, the dynamic fluid mixer according to the invention realized by calculating the coefficient K, i.e. practical calculations aperture 2 for the fluid flow M ^ and determining the effective flow area ΐ_ ₂ P ^ro fluid M2 larger collection chamber 2 · Request equality the static pressures P3 and Py thus P1 = 23 are realized automatically by controlling the dynamic fluid mixer according to the invention, by measuring the pressures P1 ^and P3, their difference generating in the controller 11 an output signal acting on the actuator 12 of the actuator 22. capable of eliminating the difference. As an example of the method of this automatic control of the desired pressure state P 1 and P 2, the first pressure transmitters 8 and the second pressure transmitter 22 'by which the pressures P 1 and P 2 are measured are converted to unified signals X 1 and X 2 comparison and processing in the central control element 11, whose output signal _X3 to the actuator 12 of the actuator 22 'respectively of the valve controls the inflow of the fluid Q ₂ M ₂ and therefore the size of the static pressure P ^.

Dynamický směšovač tekutin podle vynálezu je využitelný v chemickém a potravinářském průmyslu a pro potřeby plynárenství a energetiky.The dynamic fluid mixer of the present invention is useful in the chemical and food industries and for the gas and power industries.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A dynamic fluid mixer located between the inlet section and the outlet section of the conduit, characterized in that between the inlet section (1) and the outlet section (2) of the conduit (14) is an orifice (3) and larger sampling chamber (4) and smaller a chamber (5), wherein a smaller sensor (7), which is connected to the first pressure transmitter (8), is disposed in the smaller sampling chamber (5), and a second sensor (9), a second pressure transmitter (10) which, like the first pressure transmitter (8), is connected to a central regulator member (11) which is connected via a drive (12) to an actuator (13) which is received in a supply line (6) a second mixed fluid connected to a larger sampling chamber (4)