CS265171B1 - ) Dynamický směáovač tekutin - Google Patents

Abstract

Dynamický směšovač tekutin je umístěn mezi přívodní část a odvodni část potrubí. Mezi přívodní částí potrubí a odvodní částí potrubí je 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 směšovací tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory. Mezi druhé čidlo a ústřední člen regulátoru je umístěna sečítačka, spojená s násobičkou. Násobička je přes doplňkový vysílač tlakového rozdílu spojena s doplňkovou clonou, umístěnou v doplňkové odběrové komoře, uložené na přívodní části potrubí. 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 přesností.

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 a v menší odběrové komoře je umístěno první čidlo, které je spojeno s prvním vysílačem tlaku, a 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, který je propojen přes pohon s akčním členem, který je uložen do přívodního potrubí druhé směšované tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory, přičemž mezi druhé čidlo a ústřední člen regulátoru je umístěna sečítačka, spojená s násobičkou, která je přes doplňkový vysílač tlakového rozdílu s doplňkovou clonou, umístěnou v doplňkové odběrové komoře, uložené na přívodní části potrubí.

Výhody dynamického směšovače tekutin podle vynálezu jsou jednoduchá konstrukce a seřízení, shodný výpočet pro směšování různých tekutin, zejména plynů a kapalín, 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, samočinné promíchání směsi turbulentním vírem bez přídavných míchacích zařízení a dále umožňuje beze změny rozměrů směšovače nastavit v širokém rozsahu směšovací poměr.

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 podle vynálezu je umístěn mezi přívodní část _1 a odvodní část 2 potrubí 14, kde je umístěna clona 3, větší odběrová komora 2 a menší odběrová komora 5. V menší odběrové komoře _5 je umístěno první čidlo 2> které je spojeno s prvním vysílačem 2 tlaku. Ve větší odběrové komoře ý jo umístěno druhé čidlo 9_, spojené s druhým vysílačem 10 tlaku. Druhý vysílač 10 tlaku a první vysílač jí tlaku je napojen do ústředního členu 11 regulátoru, který je propojen přes pohon 12 s akčním členem 13. Akční člen 13 je uložen do přívodního potrubí 6 druhé směšované tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory ý. Mezi druhé čidlo 2 ^a ústřední člen 11 regulátoru je umístěna sečítačka 15, spojená s násobičkou 16 Násobička 16 je přes doplňkový vysilač 17 tlakového rozdílu spojena s doplňkovou clonou 18, umístěnou v doplňkové komoře 19, uložené na přívodní části 2 potrubí 14.

Dynamický směšovač tekutin podle vynálezu využívá pro dosažení, dodržení a smísení požadovaného směšovacího poměru S, nezávislého na celkově odebíraném množství Q směsi, normované clony 2 ^s komorovými odběry zabudované v potrubí 14 o 0 D, kterým protéká jedna ze směšovacích tekutin . V menší odběrové komoře 5 snímá prvním čidlem T_ statický tlak Ρχ tekutiny před clonou 2 větší odběrová komora 2 druhého odběru je zvětšena a připojena k přívodnímu potrubí 2 druhé směšovací tekutiny M2· Tím se stává tato druhá větší odběrová komora 2, která je opatřena druhým čidlem 2 ^a slouží původně ke snímání statického tlaku P2 za clonou 3, komorou průtočnou, kterou může, za určitých podmínek dále popsaných protékat tekutina M₂ známou plochou f₂ odběru, do potrubí 14 s průtokem tekutiny Μ_χ. Zvětšení objemu průtočné větší odběrové komory 4, ovlivňuje rychlost protékající tekutiny M₂, která má být co nejmenší tedy kde K- je konstantou,

Pro objasnění funkce dynamického směšovače tekutin podle vynále'zu je nutno uvést několik fyzikálních závislostí. Průtokem množství Qj tekutiny vzniká na normalizované cloně _3 tlakový rozdíl mezi statickým tlakem tekutiny před clonou 3 a tlakem I?2 za clonou _3, přičemž vztahu _ ^Q1 = ^P2^ ^{= K}1 když pro daný případ je známa hustota tekutiny Μ_χ, plocha clony £ a součinitelé i 6. Velikost průtoku tekutiny M₂ určuje tlakový spád mezi statickým tlakem £3 ve větší odběrové komoře £ a tlakem P₂ za clonou £, za předpokladu že , hustota^₂ tekutiny M₂ a účinná plocha spáry odběru, charakterizovaná součinem její plochy i_₂ a opravným součinitelem očc,. V nej jednodušším případě tvoří průtočnou plochu í. šířka spáry podle obr. 1 a průměr 0 D potrubí za clonou, tedy Tedy ^=oí2^f2 /^P3 ~ ^P2'^{/ K}2 y^P3 ^P2 kde £₂ je pro daný případ konstantou. Velikost opravného součinitele ·£₂ záleží především na tvaru spáry _s odběru z větší odběrové komory £ a doporučuje se určit experimentálně.

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

Q₂ tekutiny M₂ k množství tekutiny M^, vychází, že směšovací poměr ^Q2 |Γ^Ρ3 - ^P7 ^K2

S = γ?- - K 1/ p-5- kde součinitel K = .

^U1 1 2 1

Při návrhu řídícího obvodu se vycházelo ze vztahu pro směšovací poměr S, který za předpokladu P3 = říká, že S = K, tedy

Pro jiný směšovací poměr S* na témže zařízení platí za stejných podmínek, tedy nezměněné rozměry směšovače a plocha otvoru clony 3, rozsahy průtoku tekutin a tekutiny vztah

Tlak P^ ve větší odběrové komoře _4 při směšovacím poměru S* se oproti tlaku ve větší odběrové komoře 1 při směšovacím poměru S změní o dP a kde K_c « ·£—-j- - -—-j-, kde pod tg<tf je směrnice přímky o tg/ř tg ce přímky v II. kvadrantu pri S*.

+ dP_o kde dP, = K-./P, - P_o/

3, tedy P3 = P3 τ ^3/ ^3 - ^ΧΧ5*^,1Γ1 ^{_ c}2‘

II. kvadrantu při S a tg/£ je směrniPředchozí vztah pro Pomůžeme vyjádřit P^ = P3 + kde

Tento vztah využijeme při realizaci řídícího obvodu. Jestliže při směšovacím poměru £ je ~3 “ —1' poměru S* je tlak v komoře P^ dán výše uvedeným vztahem. To znamená, že když hodnotu tlaku P^ před clonou 3 při £3 změníme o hodnotu dP^, tak dostaneme výslednou hodnotu tlaku, který odpovídá požadované hodnotě P* při směšovacím poměru S^.

Řídící obvod, který provádí nastavení a udržení jakéhokoliv směšovacího poměru, je na obr. 1. Abychom mohli realizovat hodnotu dP^ v obvodu, musíme snímat doplňkovou clonou 18 zabudovanou v doplňkové odběrové komoře 19 v potrubí 14 o průměru D průtok tekutiny Tlakový rozdílAP, vzniklý na doplňkové cloně 18, převádíme doplňkovým vysílačem 17 na unifikovaný signál X|- Tento signál násobíme v násobičce 16 konstantou K, kde

a výsledný signál Xj, který hodnotově odpovídá dP^, vedeme do sečítačky 15. Statický tlak

Pj tekutiny je převáděn prvním vysílačem ji tlaku na unifikový signál který je změněn v sečítačce 15 o hodnotu X^ na výsledný signál X*, který odpovídá požadované hodnotě tlaku P* ve větší odběrové komoře 4_, při němž bude realizován směšovací poměr S¹*. Skutečnou hodnotu statického tlaku P^ v této větší odběrové komoře jl převádíme prvním vysílačem J8 tlaku na unifikovaný signál X₃, který je zaváděn spolu s X^ do ústředního členu 11 regulátoru. Ten na základě porovnání obou signálů vysílá signál X^ akčnímu členu 1_3, v našem případě ventilu. Tímto ventilem je ovlivňován přítok tekutiny Mj, respektive tlak v komoře P^.

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

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Dynamický směšovač tekutin, umístěný mezi přívodní část a odvodní část potrubí, vyznačující se tím, že mezi přívodní částí (1) a odvodni částí (2) potrubí (14) je umístěna clona (3) a větší odběrová komora (4) a menší odběrová komora (5) a 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 směšovací tekutiny, které je napojeno do větší odběrové komory (4), přičemž mezi druhé čidlo (9) a ústřední člen (11) regulátoru je umístěna sečítačka (15), spojená s násobičkou (16), která je přes doplňkový vysílač (17) tlakového rozdílu spojena s doplňkovou clonou (18), umístěnou v doplňkové odběrové komoře (19), uložené na přívodní části (1) potrubí (14).