MD765Z - Instalaţie şi procedeu de dozare continuă a lichidului - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la instalaţii şi procedee de dozare continuă a lichidelor şi poate fi utilizată în diferite domenii ale industriei, unde este necesară dozarea lichidelor în regim continuu.Instalaţia de dozare continuă a lichidului include un rezervor ermetic de lucru (1), o pompă (11), un compresor (12), un sistem de reglare automată (10) şi un canal de evacuare (4), dotat cu o supapă electromagnetică (6). În rezervor (1) sunt instalaţi un senzor de presiune (9) şi doi senzori de nivel maxim (7) şi minim (8) al lichidului dozat, conectaţi la sistemul de reglare automată (10).Procedeul de dozare continuă a lichidului constă în crearea unui exces de presiune în rezervorul ermetic de lucru cu lichidul dozat, sub acţiunea excesului de presiune lichidul dozat se scurge din rezervor şi se menţine un debit constant de scurgere a lichidului dozat. Excesul de presiune în rezervor se reglează automat prin debitarea lichidului dozat până la nivelul maxim cu comprimarea aerului. Presiunea se menţine în rezervor, în timpul evacuării lichidului dozat până la nivelul minim, prin debitarea aerului comprimat. Debitul de scurgere a lichidului dozat se menţine constant cu ajutorul supapei electromagnetice.

Description

Invenţia se referă la instalaţii şi procedee de dozare continuă a lichidelor şi poate fi utilizată în diferite domenii ale industriei, unde este necesară dozarea lichidelor în regim continuu.

Se cunoaşte o instalaţie de dozare continuă a lichidului, care conţine un rezervor de lucru cu lichid dozat, un orificiu calibrat, executat pe fundul rezervorului de lucru, cu posibilitatea montării în ea a unor ajutaje [1].

În instalaţia cunoscută valoarea maximă a debitului de lichid dozat este limitată de înălţimea rezervorului de lucru şi de diametrul orificiului calibrat sau ajutajului. În cazul în care este necesar de a obţine un debit mai mare de lichid dozat, gabaritele unei asemenea instalaţii devin inacceptabil de mari, ceea ce o face nepotrivită pentru utilizarea practică în procesele tehnologice de productivitate înaltă.

Se cunoaşte un procedeu de dozare continuă a lichidului, care constă în aceea că la presiunea atmosferică rezervorul de lucru se umple cu lichid dozat până la un nivel prestabilit, apoi lichidul se scurge continuu prin canalul de evacuare, care reprezintă un orificiu calibrat sau un ajutaj, asigurând în acest mod un debit de scurgere a lichidului dozat constant în timp, valoarea căruia depinde de înălţimea coloanei de lichid dozat în rezervorul de lucru şi de suprafaţa secţiunii orificiului calibrat sau ajutajului. În acest caz, nivelul dat al lichidului dozat în rezervorul de lucru se menţine constant, adăugând lichid dozat pe măsura consumului lui [1].

Procedeul cunoscut de dozare continuă a lichidului nu poate fi utilizat pentru obţinerea debitelor mari de scurgere a lichidului dozat. Aceasta se datorează faptului că presiunea la intrarea în canalul de evacuare depinde numai de înălţimea coloanei de lichid în rezervorul de lucru şi, la debite mari, diametrul orificiului calibrat sau înălţimea coloanei de lichid se dovedesc a fi inacceptabil de mari. În plus, la utilizarea metodei cunoscute apar greşeli, legate de erorile inevitabile la menţinerea nivelului prestabilit de lichid dozat în rezervorul de lucru. Abaterile nivelului lichidului dozat de la cel prestabilit conduc la schimbări proporţionale ale valorii debitului de scurgere a lichidului prin canalul de evacuare şi cu cât nivelul menţinut al lichidului este mai mic, cu atât mai mult erorile de menţinere a nivelului influenţează asupra debitului de scurgere.

Se cunoaşte, de asemenea, o instalaţie de dozare continuă a lichidului, care conţine un rezervor ermetic de lucru cu racorduri pentru debitarea lichidului şi aerului comprimat, dotate cu robinet de închidere, un canal de evacuare, executat cu posibilitatea reglării rezistenţei hidraulice şi amplasat în partea inferioară a rezervorului de lucru, şi un sistem de reglare automată [2].

În instalaţia cunoscută, nivelul constant al debitului de scurgere din canalul de evacuare se obţine datorită menţinerii presiunii constante în rezervorul de lucru, care se schimbă continuu şi, în caz de necesitate, este corectată de sistemul de reglare automată la semnalul traductorului de debit - debitmetru, montat în canalul de evacuare. Pe măsura consumului lichidului din rezervorul de lucru, acesta este completat prin racordul de debitare a lichidului. Totodată, presiunea în interiorul rezervorului de lucru creşte pe măsura debitării fluxului de lichid, deoarece el este injectat la o presiune mai mare decât presiunea stabilită în rezervorul de lucru. Acest fenomen ar trebui să ducă la creşterea debitului în cazul secţiunii eficace neschimbate a canalului de evacuare, însă sistemul de reglare automată al instalaţiei cunoscute, acţionând asupra mecanismului de modificare a secţiunii canalului de evacuare, modifică rezistenţa hidraulică a canalului şi, în final, restabileşte debitul prestabilit. Însă din momentul recepţionării semnalului de către mecanismul menţionat şi până la realizarea acţiunii necesare trece un anumit timp, ceea ce caracterizează inerţia acestui element executor. În timpul acestui proces de trecere instalaţia funcţionează cu eroare (debitul este mai mare decât cel prestabilit) şi cu atât mai mare, cu cât este mai inert mecanismul de schimbare a secţiunii canalului de evacuare. În acest caz, utilizarea mecanismului menţionat complică considerabil construcţia instalaţiei cunoscute.

Se cunoaşte, de asemenea, un procedeu de dozare continuă a lichidului, care constă în crearea unui surplus de presiune în rezervorul ermetic de lucru cu lichid dozat, datorită debitării aerului comprimat, scurgerea lichidului dozat, sub acţiunea surplusului de presiune, din rezervorul de lucru prin canalul de evacuare cu rezistenţă hidraulică reglabilă, şi menţinerea debitului constant prin reglarea mărimii surplusului de presiune în rezervorul de lucru [2].

În procedeul cunoscut debitul se reglează prin modificarea surplusului de presiune în rezervorul de lucru sau prin modificarea rezistenţei hidraulice a canalului de evacuare. În regimul stabilit de lucru, adică în cazul în care în rezervorul de lucru este lichid dozat, iar debitul de scurgere prin canalul de evacuare este egal cu cel prestabilit, surplusul de presiune în rezervorul de lucru se reglează prin debitarea aerului comprimat. Însă în procesul dozării cantitatea de lichid în rezervorul de lucru se micşorează şi trebuie de completat, adică de pompat lichid în rezervorul de lucru cu o presiune mai mare decât cea stabilită în el. În acest caz, presiunea totală în rezervorul de lucru creşte şi, prin urmare, creşte debitul de lichid. Pentru evitarea acestui fenomen, în procedeul cunoscut, se măreşte rezistenţa hidraulică a canalului de evacuare, datorită micşorării secţiunii lui eficace pe durata completării rezervorului de lucru cu lichid dozat. Realizarea acestei operaţiuni este un proces inerţial, deoarece modificarea secţiunii canalului de evacuare necesită acţiuni mecanice, executate cu viteze finite, ceea ce duce la erori de dozare în timpul proceselor de trecere. În plus, dirijarea procesului de modificare operativă şi precisă a secţiunii eficace a canalului de evacuare fără perturbarea stabilităţii debitului de scurgere este o problemă tehnică dificilă, ceea ce reprezintă încă un dezavantaj al procedeului cunoscut.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia este majorarea preciziei dozării continue şi simplificarea construcţiei instalaţiei de dozare.

Instalaţia de dozare continuă a lichidului, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un rezervor ermetic de lucru unit cu o pompă pentru debitarea lichidului dozat şi un compresor pentru debitarea aerului comprimat prin nişte racorduri, dotate cu câte o supapă retur. Instalaţia mai conţine un sistem de reglare automată, care este unit cu rezervorul, şi un canal de evacuare, care este amplasat în partea inferioară a rezervorului şi dotat cu un robinet de reglare. În rezervor sunt instalaţi un senzor de presiune şi doi senzori de nivel maxim şi minim al lichidului dozat, conectaţi la sistemul de reglare automată, care totodată este unit cu pompa şi compresorul, iar canalul de evacuare este dotat suplimentar cu o supapă electromagnetică.

Procedeul de dozare continuă a lichidului, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include utilizarea instalaţiei de dozare a lichidului, definite mai sus, şi constă în crearea unui exces de presiune în rezervorul ermetic de lucru cu lichidul dozat prin debitarea acestuia, cu comprimarea aerului, sub acţiunea excesului de presiune lichidul dozat se scurge din rezervor prin canalul de evacuare cu rezistenţă hidraulică reglabilă şi se menţine un debit constant de scurgere a lichidului dozat, reglând excesul de presiune în rezervor. Excesul de presiune în rezervor se reglează automat prin debitarea lichidului dozat până la nivelul maxim cu comprimarea aerului. Presiunea se menţine în rezervor, în timpul evacuării lichidului dozat până la nivelul minim, prin debitarea aerului comprimat. Debitul de scurgere a lichidului dozat se menţine constant cu ajutorul supapei electromagnetice.

Particularităţile instalaţiei de dozare continuă a lichidului constau în aceea că în rezervorul ermetic de lucru sunt instalaţi senzori de nivel maxim şi minim al nivelului lichidului, care interacţionează cu sistemul de reglare automată. Acest fapt exclude atât umplerea excesivă a rezervorului, cât şi scăderea inadmisibilă a nivelului de lichid. Acest lucru se obţine prin faptul că la declanşarea senzorului de nivel maxim, sistemul de reglare automată reglează presiunea în rezervor prin debitarea aerului comprimat, dirijată de compresor. La declanşarea senzorului de nivel minim, sistemul de reglare automată trece în regimul de reglare a presiunii prin debitarea lichidului dozat în rezervor, concomitent completându-l. Datorită acestui fapt se simplifică construcţia instalaţiei şi se măreşte precizia de dozare, deoarece se lichidează salturile de presiune în procesele de trecere, legate de adăugarea lichidului în rezervorul de lucru.

Particularităţile procedeului de dozare continuă a lichidului permit ca valoarea surplusului de presiune în rezervorul ermetic de lucru să fie reglată prin debitarea lichidului dozat, şi nivelul lui maxim şi minim este ţinut sub control. Aceasta asigură posibilitatea de a se completa cantitatea de lichid în rezervor pe măsura consumului lui, a se menţine valoarea dată a presiunii în el şi a se preveni umplerea excesivă sau golirea rezervorului, ceea ce simplifică procesul de dozare şi ridică nivelul de precizie a lui.

Reglarea presiunii prin debitarea aerului comprimat în rezervor, în cazul în care lichidul în el atinge valoarea maximă prestabilită, exclude umplerea excesivă a rezervorului din cauza dizolvării aerului comprimat în lichidul dozat, ceea ce măreşte precizia de dozare datorită excluderii salturilor necontrolate de presiune în momentul tentativei de adăugare a lichidului incompresibil în rezervorul de lucru arhiplin.

Întreruperea reglării presiunii prin debitarea aerului comprimat în rezervor, când nivelul de lichid în el atinge minimul prestabilit, exclude diminuarea excesivă a cantităţii de lichid dozat în rezervor sau lipsa lui. În plus, controlul nivelului minim admisibil al lichidului permite trecerea actuală la reglarea presiunii prin debitarea lichidului dozat în rezervor şi, prin urmare, completarea pe măsura consumului lichidului, fără a modifica valoarea presiunii stabilite, ceea ce măreşte precizia de dozare.

Invenţia se explică prin desenul din figură, în care este reprezentată schema instalaţiei de dozare continuă a lichidului.

Instalaţia de dozare continuă a lichidului conţine rezervorul ermetic de lucru 1 cu racorduri 2 şi 3 pentru debitarea lichidului dozat şi aerului comprimat, respectiv, canalul de evacuare 4, amplasat în partea inferioară a rezervorului 1 şi dotat cu robinetul de reglare 5 şi supapa electromagnetică 6. Pe peretele lateral al rezervorului 1 sunt instalaţi senzorii de nivel maxim 7 şi minim 8 al lichidului dozat şi senzorul de presiune 9. Senzorii 7, 8 şi 9 sunt conectaţi la sistemul de reglare automată 10, care dirijează funcţionarea pompei 11 pentru debitarea lichidului dozat şi a compresorului 12 pentru debitarea aerului comprimat, ieşirile cărora, prin intermediul supapelor retur 13, 14 şi racordurilor 2, 3, sunt unite cu spaţiul interior al rezervorului 1, în care presiunea se controlează vizual cu ajutorul manometrului 15.

Instalaţia funcţionează în felul următor.

Se presupune că, înainte de conectarea instalaţiei, în rezervorul 1 lichidul se află sub nivelul minim sau lipseşte. În acest caz sistemul 10 conectează pompa 11 şi lichidul se debitează în rezervorul 1, aerul din el comprimându-se. Astfel, se creează un surplus de presiune, care acţionează asupra senzorului de presiune 9 şi este controlat vizual cu ajutorul manometrului 15. Supapa retur 14 exclude deplasarea inversă a lichidului din rezervorul 1. Într-un anumit moment, surplusul de presiune din rezervorul 1 atinge valoarea prestabilită, la care se asigură debitul necesar de scurgere a lichidului Q prin canalul de evacuare 4, iar nivelul lichidului în rezervorul 1 se stabileşte între senzorii de nivel maxim 7 şi minim 8. După aceasta, reacţionează supapa electromagnetică 6, lichidul începe să se scurgă prin canalul de evacuare 4 cu debitul prestabilit Q şi începe procesul de dozare continuă. În caz de necesitate, debitul Q se corectează cu ajutorul robinetului de reglare 5. Pe măsura scurgerii lichidului, nivelul lui în rezervorul 1 scade, ceea ce duce la scăderea surplusului de presiune în el şi, prin urmare, a debitului Q. Imediat ce diferenţa dintre presiunea prestabilită şi cea din rezervorul 1 depăşeşte pragul sensibilităţii senzorului 9 şi al sistemului 10, ultimul conectează din nou pompa 11 şi valoarea presiunii în rezervorul 1 se restabileşte şi ciclul de lucru se repetă. Însă aerul comprimat, care se află în partea superioară a rezervorului 1, se dizolvă parţial în lichidul dozat. De aceea, pentru menţinerea surplusului prestabilit de presiune în rezervorul 1, prin debitarea lichidului dozat, nivelul lui trebuie să crească consecutiv pe măsura dizolvării aerului comprimat. În final, lichidul poate să ocupe integral rezervorul 1, şi menţinerea presiunii la nivelul prestabilit devine imposibilă din cauza incompresibilităţii lichidului. Pentru excluderea acestui fenomen este instalat senzorul de nivel maxim 7. În momentul în care lichidul dozat îl atinge, sistemul 10 începe să menţină presiunea prestabilită deja nu prin debitarea lichidului, ci prin debitarea aerului comprimat, dirijând lucrul compresorului 12, şi astfel nivelul lichidului coboară din nou. Aceasta va avea loc până când nivelul lichidului va coborî mai jos de senzorul de nivel minim 8. După aceasta, sistemul 10 va începe din nou să menţină presiunea în rezervorul 1, debitând în el lichid dozat. În continuare, toate procesele se repetă.

1. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Москва, Химия, 1981, p. 64-67

2. Видинеев Ю.Д. Автоматическое непрерывное дозирование жидкостей, Библиотека по автоматике. Выпуск 0266, Москва, Энергия, 1967, p. 24-25

Claims (2)

1. Instalaţie de dozare continuă a lichidului, care include un rezervor ermetic de lucru unit cu o pompă pentru debitarea lichidului dozat şi un compresor pentru debitarea aerului comprimat prin nişte racorduri, dotate cu câte o supapă retur; un sistem de reglare automată, care este unit cu rezervorul, şi un canal de evacuare, care este amplasat în partea inferioară a rezervorului şi dotat cu un robinet de reglare, caracterizată prin aceea că în rezervor sunt instalaţi un senzor de presiune şi doi senzori de nivel maxim şi minim al lichidului dozat, conectaţi la sistemul de reglare automată, care totodată este unit cu pompa şi compresorul, iar canalul de evacuare este dotat suplimentar cu o supapă electromagnetică.

2. Procedeu de dozare continuă a lichidului, care include utilizarea instalaţiei de dozare a lichidului, definite în revendicarea 1, şi constă în crearea unui exces de presiune în rezervorul ermetic de lucru cu lichidul dozat prin debitarea acestuia, cu comprimarea aerului, totodată sub acţiunea excesului de presiune lichidul dozat se scurge din rezervor prin canalul de evacuare cu rezistenţă hidraulică reglabilă şi se menţine un debit constant de scurgere a lichidului dozat, reglând excesul de presiune în rezervor, caracterizat prin aceea că excesul de presiune în rezervor se reglează automat prin debitarea lichidului dozat până la nivelul maxim cu comprimarea aerului şi presiunea se menţine în rezervor, în timpul evacuării lichidului dozat până la nivelul minim, prin debitarea aerului comprimat, totodată debitul de scurgere a lichidului dozat se menţine constant cu ajutorul supapei electromagnetice.