CS265171B1

CS265171B1 - ) Dynamic fluid mixer

Info

Publication number: CS265171B1
Application number: CS875924A
Authority: CS
Inventors: Otakar Ing Sedlicky; Petr Skripsky
Original assignee: Otakar Ing Sedlicky; Petr Skripsky
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1987-08-10
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS592487A1

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.The dynamic fluid mixer is located between the inlet and outlet parts of the pipe. Between the inlet and outlet parts of the pipe, there is a diaphragm and a larger sampling chamber and a smaller sampling chamber. The smaller sampling chamber contains a first sensor connected to the first pressure transmitter. The larger sampling chamber contains a second sensor 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 that is placed in the inlet pipe of the second mixing fluid, which is connected to the larger sampling chamber. An adder connected to a multiplier is located between the second sensor and the central member of the regulator. The multiplier is connected via an additional pressure difference transmitter to an additional diaphragm located in an additional sampling chamber located on the inlet part of the pipe. 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 přesností.The dynamic fluid mixers used hitherto are based on the principle of connecting two pipelines by means of a fitting, for example of the T or Y type, by which the supplied fluids in the required amount are led into one pipeline and then chemically mixed or pressure nozzles are used. 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 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.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. Its essence is that between the inlet part and the outlet part of the pipeline there is an orifice and a larger sampling chamber and a smaller sampling chamber and in the smaller sampling chamber there is a first sensor connected to the first pressure transmitter and in the larger sampling chamber a second sensor coupled to a second pressure transmitter which, like the first pressure transmitter, is connected 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, between the second sensor and the central member of the regulator is an adder connected to the multiplier, which is via an additional pressure differential transmitter with an additional orifice located in the additional sampling chamber, located on the inlet part of the pipeline.

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.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 to the amount of the total amount of mixture taken over a wide range Mixing, the automatic mixing of the mixture with turbulent vortex without additional mixing devices and furthermore allows the mixing ratio to be set in a wide range without changing the mixer dimensions.

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 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.The dynamic mixer according to the invention is located between the inlet part 1 and the outlet part 2 of the conduit 14, where the orifice 3, the larger sampling chamber 2 and the smaller sampling chamber 5 are located. In the smaller sampling chamber 5 there is a first sensor 2 connected to the first transmitter. 2 pressure. A second sensor 9 connected to the second pressure transmitter 10 is disposed in the larger sampling chamber. The second pressure transducer 10 and the first pressure transducer 10 are connected to the central regulator member 11, which is connected via actuator 12 to the actuator 13. The actuator 13 is accommodated in the supply line 6 of the second mixed fluid, which is connected to a larger sampling chamber. An adder 15 connected to the multiplier 16 is located between the second sensor 2 ^{and the} central member 11 of the controller. The multiplier 16 is connected via an additional pressure differential transmitter 17 to an additional orifice 18 housed in the additional chamber 19 located on the inlet part 2 of the conduit 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,Dynamic fluid mixer according to the invention is used for achieving, compliance and the desired mixing ratio for mixing, independent of the total consumed amount Q mixtures aperture standardized ^with two sampling chamber incorporated in the line 14 by D 0, one of which flows the fluid mixer. In the smaller sampling chamber 5, the first pressure sensor T_ senses the static fluid pressure Ρχ in front of the orifice 2 the larger sampling chamber 2 of the second sampling is enlarged and connected to the inlet pipe 2 of the second mixing fluid M2. 2 ^and serves initially to sense the static pressure P2 downstream of the orifice 3, a flow chamber through which fluid M _{2 can} flow through a known sampling area f ₂ , under certain conditions described below, into a line 14 with a fluid flow rate Μ _χ . Increasing the volume of the larger sampling chamber 4 affects the flow rate of the fluid M ₂ , which should be as low as possible, where K- is a constant,

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.In order to illustrate the function of the dynamic fluid mixer of the present invention, several physical dependencies have to be noted. By flowing the amount of fluid Q1, a pressure difference occurs between the static fluid pressure before the screen 3 and the pressure I 2 after the screen 3 on the normalized orifice 3, with the relation _ ^Q 1 = ^P 2 ^ ^{= K} 1 when the fluid density Μ _χ is known. orifice area 6 and coefficients 6. The magnitude of the fluid flow M ₂ determines the pressure drop between the static pressure 3 3 in the larger sampling chamber a and the pressure P ₂ downstream of the orifice,, assuming the density 2 _{2 of the} liquid M ₂ and the effective sampling area. characterized by the product of its area i ₂ and the correction factor of eyes. In the simplest case, it forms the flow area 1. Joint width of FIG. 1 and the diameter D 0 tubing behind the screen, ie Thus, ^alpha 2 ⁼ ^f 2 / ^P-3 ^P 2 ^{/ K} 2 s 2 ^P 3 ^P ₂ where £ is constant for a given case. The magnitude of the correction factor £ ₂ depends primarily on the shape of the sampling gap 5 with the larger sampling chamber 6 and it is recommended to determine experimentally.

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 množstvíThe turbulent vortex emerging behind the orifice 6 mixes both fluids and M ₂ simultaneously and the mixture is sufficiently homogeneous. When the mixing ratio S is defined as the quantity ratio

Q₂ tekutiny M₂ k množství tekutiny M^, vychází, že směšovací poměr ^Q2 |Γ^Ρ3 - ^P7 ^K2Q _{2 of} fluid M ₂ to the amount of fluid M ^, it is ^assumed that the mixing ratio ^Q 2 | Γ ^Ρ 3 - ^P 7 ^K 2

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

^U1 1 2 1 ^U 1 1 2 1

Při návrhu řídícího obvodu se vycházelo ze vztahu pro směšovací poměr S, který za předpokladu P3 = říká, že S = K, tedyThe design of the control circuit was based on the relation for the mixing ratio S, assuming P3 = that S = K,

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 vztahFor the other mixing ratio S * on the same device, the same dimensions of the mixer and the orifice opening area 3, fluid flow and fluid flow ranges apply under the same conditions

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*.The pressure P ve in the larger sampling chamber 4 at the mixing ratio S * is changed by dP a compared to the pressure in the larger sampling chamber 1 at the mixing ratio S kde and where K _c · j j j j kde, where below tg < tf is the slope of the line on tg / θ tg ce of the line in II. quadrant at S *.

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

3, tedy P3 = P3 τ ^3/ ^3 - ^ΧΧ5*^,1Γ1 ^{_ c}2‘3, ie P3 = P3 τ ^ 3 / ^ 3 - ^ΧΧ 5 * ^{, 1Γ} 1 ^{_ c} 2 '

II. kvadrantu při S a tg/£ je směrniPředchozí vztah pro Pomůžeme vyjádřit P^ = P3 + kdeII. quadrant at S and tg / £ is the guidelinePrevious relation for We can express P ^ = P3 + where

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^.We will use this relationship in the realization of the control circuit. If, at the mixing ratio je, the ratio S * is 33 —1 je, the pressure in the chamber P is given by the above formula. That is, if we change the value of the pressure P ^ in front of the orifice 3 at? 3 by the value dP ^, then we get the resulting pressure value that corresponds to the desired value P * at the mixing ratio 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, kdeThe control circuit that adjusts and maintains any mixing ratio is shown in Fig. 1. In order to realize the dP ^ value in the circuit, we need to sense an additional orifice 18 built into the additional sampling chamber 19 in line 14 of diameter D fluid flow. on the additional orifice 18, transform by the additional transmitter 17 to the unified signal X | - This signal is multiplied in multiplier 16 by the constant K, where

a výsledný signál Xj, který hodnotově odpovídá dP^, vedeme do sečítačky 15. Statický tlakand the resulting signal Xj, which corresponds to a value dP ^, is sent to the adder 15. The static pressure

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^.Pj fluid is transferred first transmitter her pressure to unify a signal which is changed in sečítačce 15 on the value X ^ the resulting signal X ', which corresponds to the desired pressure value P * larger collection chamber 4 in which is implemented a mixing ratio S ¹ *. The actual static pressure P1 in this larger sampling chamber 11 is converted by the first pressure transmitter ₁₈ to a unified signal X3, which is fed together with X1 to the central controller 11. The latter transmits the signal X1 to the actuator 13, in this case a valve, by comparing the two signals. This valve influences the inflow of fluid Mj and the pressure in the chamber P1, respectively.

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

SUBJECT OF THE INVENTION

A dynamic fluid mixer located between the inlet section and the outlet section of the conduit, characterized in that a diaphragm (3) and a larger sampling chamber (4) and a smaller sampling chamber are located between the inlet section (1) and the outlet section (2) of the pipe (14). a chamber (5) and a smaller sensor chamber (5) having a first sensor (7) connected to a first pressure transmitter (8) and a larger sensor chamber (4) having a second sensor (9) connected to a second sensor a pressure transducer (10) which, like the first pressure transducer (8), is connected to a central regulator member (11) which is connected via a drive (12) to an actuator (13) which is received in the supply line (6) of the second mixing fluid, which is connected to a larger sampling chamber (4), wherein an adder (15) is connected between the second sensor (9) and the central regulator member (11), connected to a multiplier (16) via an additional transmitter (17) pressure difference u is connected to an additional orifice (18) disposed in the additional sampling chamber (19) mounted on the inlet part (1) of the conduit (14).