SU1735720A1 - Дозатор жидкости - Google Patents

Description

св зи с тем, что расход жидкости, вытекающей через сифон, ограничен потому, что истечение из сифона происходит только под действием силы т жести.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и расширение диапазона дозировани .

Эта цель достигаетс  тем, что в дозатор жидкости введены спиральный диффузор и привод вращени , с которым св зана мерна  емкость, выполненна  в виде вертикально установленного цилиндра с осевым отверстием в верхнем торце, причем сифон размещен горизонтально с одной стороны от оси вращени  цилиндра, входное его колено герметично пропущено через торец последнего, а выходное - в спиральный диффузор, установленный неподвижно и со- осно с цилиндром, к оси вращени  которого обращен перегиб сифона. Выходной конец подвод щего трубопровода с зазором пропущен через осевое отверстие верхнего торца цилиндра.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого дозатора жидкости; на фиг.2 - схема его использовани  в качества генератора механических колебаний.

Дозатор жидкости состоит из мерной емкости 1, подвод щего жидкость трубопровода 2, регулировочного устройства 3, восход щего 4 и нисход щего 5 участков сифона, корпуса 7 подшипникового узла, отвода 8, вала 9 привода, радиального подшипника 10, узла уплотнени  11, верхнего 12 и нижнего 13 уплотнительных колец, выходного патрубка 14, распорных втулок 15 и 16, уплотнительного узла 71 сифона, гайки 18, балансировочной полости 6, заполненной материалом расчетной плотности, соединительных винтов 19 и 20, распорной втулки 21 и шпонки 22.

В мерной емкости 1 сосредоточиваетс  перед выдачей доза жидкости. Трубопровод

2служит дл  подведени  жидкости в мерную емкость 1. Регулировочное устройство

3предназначено дл  регулировани  расхода жидкости, подаваемой в мерную емкость 1. По восход щему 4 и нисход щему 5 участкам сифона осуществл етс  истечение жидкости из мерной емкости 1 в отвод 8 и далее к потребителю.

Благодар  балансировочной полости 6 достигаетс  уравновешивание вращающихс  масс деталей предлагаемого дозатора жидкости.

К отводу 8 присоедин етс  напорный трубопровод, по которому жидкость поступает к потребителю. Вал 9 передает крут щий момент от привода (например, от электродвигател ) к мерной емкости 1. Радиальный подшипник 10 служит опорой от вала 9. Узел уплотнени  11 служит дл  предупреждени  попадани  жидкости в подшипник 10 и утечки ее из отвода 8

спирального диффузора.

Верхнее 12 и нижнее 13 уплотнитель- ные кольца уменьшают утечки жидкости из отвода 8 спирального диффузора через зазоры между вращающимис  неподвижными

0 детал ми дозатора. Как и в центробежных насосах, кольца 12 и 13 увеличивают объемный КПД предлагаемого дозатора. Выходной патрубок 14 служит дл  присоединени  к нему трубопровода. Распорные втулки 15,

5 16 и 21 задерживают вращающиес  детали предлагаемого дозатора от возможного осевого перемещени . Уплотнительный узел 17 предупреждает утечку жидкости из спирального отвода 8 наружу. Гайка 18 удерживает

0 в плотно прижатом состо нии одна к другой участки 4 и 5. Крепежные винты 19 и 20 обеспечивают разъемное соединение предлагаемого дозатора. Шпонка 22 предупреждает проворачивание восход щего 4 и

5 нисход щего 5 участков сифона на валу 9.

Мерна  емкость 1 вращаетс  вокруг вертикальной оси вместе с детал ми 4, 5, 6, 9, 18 и 22 от привода. Мерна  емкость закреплена консольно на валу 9 с помощью

0 гайки 18. Ось ее совпадает с осью вала 9. Ось вращени  мерной емкости 1 расположена вертикально. Это обеспечивает одинаковые услови  включени  и выключени  сифона. Если ось вращени  мерной емкости

5 1 будет горизонтальной или наклонной, то за счет действи  силы т жести толщина сло  внизу мерной емкости 1 будет больше толщины сло  сверху ее. Это  вление особенно сильно будет про вл тьс  при малых числах

0 оборотов мерной емкости. Трубопровод 2 проходит отверстие в передней стенке мерной жидкости 1. Регулировочное устройство 3 (например, кран) располагаетс  в непосредственной близости к мерной емкости

5 1 так, чтобы было удобно регулировать расход жидкости, однако так, чтобы при регулировании расхода жидкости, подаваемой в мерную емкость 1, обслуживающий персонал не мог травмироватьс  вращающейс 

0 мерной емкостью 1.

Восход щий участок 4 сифона располагаетс  внутри мерной емкости 1 радиально. Нисход щий участок 5 сифона плотно соедин етс  с восход щим участком 4, образу 

5 вращающийс  вместе с мерной емкостью 1 сифон. Ступицы нисход щего 5 и восход щего 4 участков сифона насажены на шпонке 22 вала 9 и от осевого перемещени  удерживаютс  выступом на валу 9 и гайкой 18. Балансировочные полости 6, заполн вмые материалом расчетной плотности, располагаютс  с противоположной стороны восход щего и нисход щего участков каналов сифона.

Корпус 7 спирального диффузора  вл етс  статической основой предлагаемого дозатора: на нем креп тс  детали 8, 10, 14, 19 и 20.

Корпус 7 прикрепл етс  к основанию производственного помещени  (на фиг.1 и 2 не показано). Отвод 8 прикрепл етс  к корпусу 7 спирального диффузора и отлит заодно с ним. Вал 9 привода располагаетс  внутри корпуса 7 коаксиально. Ось его  вл етс  осью вращени  мерной емкости 1 и сифона (участки 4, 5). Подшипник 10 насажен на вал 9 и находитс  так же, как и узел уплотнени  11, внутри корпуса 7. Верхнее 12 и нижнее 13 уплотнительные кольца смонтированы неподвижными в корпусе 7 спирального диффузора. Корпус 7 прикреплен винтами 19 и 20 к отводу 8 спирального диффузора. Распорна  втулка 15 запрессована внутри корпуса 7 спирального диффузора на валу 9. Гайка 18 навинчена на конец вала 9, имеющий соответствующую резьбу. Шпонка 22 находитс  в шпоночной канавке вала 9.

Дозатор работает следующим образом.

При открытии регулировочного устройства 3 жидкость поступает по трубопроводу 2 во вращающуюс  мерную емкость 1 и наполн ет ее. При этом будет заполн тьс  жидкостью восход щий участок 4 сифона. После того, как уровень свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 превысит горб сифона, жидкость будет наполн ть и его нисход щий участок 5. При заполнении всей длины участка 5 сифона под действием центробежной силы жидкость будет вытекать через сифон 1 в отвод 8 и далее к потребителю. Так как расход жидкости, поступающей в мерную емкость 1, меньше расхода жидкости, вытекающей через сифон в спиральный диффузор (это условие  вл етс  об зательным при работе любого сифона периодического действи ), то уровень свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 относительно ее вертикальных стенок понижаетс , т.е. цилиндрическа  свободна  поверхность жидкости приближаетс  к вертикальным стенкам вращающейс  мерной емкости 1.

Когда впускное отверстие восход щего участка сифона обнажитс , в него из атмосферы поступит воздух и течение жидкости через сифон прекратитс . Затем описанный цикл повторитс . Основной отличительной чертой предлагаемого дозатора жидкости  вл етс  наличие центробежной силы, действующей на неуравновешенную часть жидкости в нисход щем участке сифона, котора  может существенно превышать силу т жести указанной части жидкости в извест- ном устройстве.

В самом деле, центробежна  сила F, действующа  на неуравновешенную часть жидкости в нисход щем участке сифона равна

10

m v

(D

5

где m - масса неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона;

v - окружна  скорость движени  центра т жести неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона;

г - радиус центра т жести неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона.

0Вес G неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона можно выразить так:

G mg,(2)

где g - ускорение силы т жести.

Отношение рассмотренных сил

,2

(3)

Ј.Ґ1

G g r

Вначале наход т массу m неуравнове- Q шенной части жидкости в нисход щем участке сифона при движении потока жидкости через сифон

(IH-U)

m

п &

(4)

4 Vn g

5 где dc - диаметр сифона;

1Н и 18 - длины нисход щего и восход щего участков сифона;

у- объемный вес жидкости; g - ускорение силы т жести. 0Затем определ ют радиус г центра т жести неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона 1н-1&

г IB + 5 илиг- М

(5)

(6)

Углова  скорость вращени  мерной емкости 1 сифона

тг h,-.-.

Ш {7)

где п - частота вращени  мерной емкости и сифонов, об/мин

Окружна  скорость движени  центра т жести неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона может быть выражена так:

v шг(8)

С учетом выражений (1...(8) центробежную

силу F действующую на неуравновешенную часть

жидкости в нисход щем участке сифона,вы- ражают так:

F din2 ()(g)

h72CFg

При диаметре сифона предлагаемого дозатора, например, 25 мм, длине нисход щего участка 300 мм, длине восход щего участка 200 мм.объемный вес у жидкости 1 г/см3, числе оборотов мерной емкости 1 и сифона 1000 об/мин конкретные параметры работы сифона наход т следующим образом .

Длина неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона

н - Ig 300 мм - 200 мм 100 мм 10 см. Объем неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона

W |Ц|н - IB) - 0,785-2,52.10 48 см3.

Вес неуравновешенной части жидкости в нисход щемучастке сифона

G yW 1Z/CM348 см3 48 г 0,048 кг.

Радиус центра т жести части жидкости в нисход щем участке сифона

н +lfe 300 +200 г2 - 2

- 250мм 25см -0,25м.

Углова  скорость вращени  центра т жести неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона

п h 3J4jJOOO 1Q5 рад

О)

ТЯГ

3(Г- с

Окружна  (линейна ) скорость движени  центра т жести неуравновешенной части жидкости в нисход щем участке сифона v шг 105-0,25 26 м/с. Центробежна  сила F, действующа  на неуравновешенную часть жидкости в нисход щем участке

m v

0.048 9,81

G

g

2 б2 0,25

13,4 кг

Отношение центробежной силы F, действующей на неуравновешенный участок жидкости в нисход щем участке сифона в предлагаемом дозаторе, к силе т жести G, действующей на неуравновешенный участок жидкости в нисход щем участке сифона в известном дозаторе, при прочих равных услови х, будет равно

Г - 1 J,r - ОЯП

G 0048 28°Таким образом, сила, обеспечивающа  истечение жидкости из мерной емкости 1 через сифон в предлагаемом дозаторе, в 280 раз больше силы, обеспечивающей движение жидкости через сифон из мерной емкости в известном дозаторе (при прочих равных услови х).

Приведенные расчеты показывают, что сила, под действием которой вытекает жидкость из мерной емкости 1 по сифону предлагаемого дозатора, существенно больше силы, под действием которой вытекает жидкости по сифону известного дозатора. А это значит, что скорость истечени  по сифону

0 предлагаемого дозаторе будет тоже существенно больше. Следовательно, может быть больший расход жидкости, поступающей в мерную емкость 1.

Другими существенными отличитель5 ными признаками предлагаемого дозатора жидкости  вл ютс  наличие спирального диффузора и размещение в нем выходного колена сифона; сифон размещен горизонтально с одной стороны от оси вращени 

0 цилиндра, входное его колено герметично пропущено через торец последнего, а выходное - в спиральный диффузор, установленный неподвижно и соосно с цилиндром, к оси вращени  которого обращен перегиб

5 сифона.

На фиг.2 показана схема примера конкретного применени  предлагаемого дозатора . Здесь прин ты следующие обозначени : 23 - электродвигатель, 24 - резервуар, 25 0 напорный трубопровод, 26 - дополнительное регулировочное устройство, 27 - мембранна  коробка, 28 - мембрана, 29 - пружина, 30 - шток мембраны, 31 - муфта, 32 - обратный клапан. Детали 27-30 пред5 ставл ют собой единый узел, называемый мембранным приводом.

Схема, в которую включен дозатор жидкости , обеспечивает возвратно-поступательные движени  штока 30. Устройство,

0 изображенное на фиг.2, может быть применено , например, дл  штамповки деталей, испытаний образцов на изгиб и т.п.

Устройство работает следующим образом .

5 Дозатор жидкости обеспечивает подачу разрывного периодического потока (при непрерывной работе привода 23) по трубопроводу 25 в мембранную коробку 27.

При этом поток жидкости, выход  из

0 трубопровода 25, раздел етс  на два потока . Основна  часть потока направл етс  в мембранную коробку 27 и создает механическое движение штока 30. Втора  часть потока направл етс  к дополнительному ре5 гулировочному устройству 26 и далее в резервуар 24. После того, как течение жидкости по сифону прекратилось (сифон выключилс  из работы), пружина 29 возвращает мембрану 28 в исходное положение. Жидкость при этом перетекает через регулировочное устройство 26. Обратный клапана 32 исключает перетекание жидкости из мембранной коробки 27 во внутреннюю полость дозатора жидкости (когда сифон включен ).

Таким образом, предлагаемый дозатор жидкости имеет широкий рабочий диапазон по расходу жид кости, подаваемой в мерную емкость 1 и обладает большой производительностью .

Измен   число оборотов привода 23 дозатора жидкости, можно обеспечить изменение параметров работы дозатора (величину дозы, период, частоту дозировани ).

Путе уменьшени  или увеличени  числа оборотов мерной емкости 1 можно измен ть программу выдачи дозы.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Дозатор жидкости, содержащий мерную емкость, расположенный над ней подвод щий трубопровод с регулируемым клапаном и сифон, входное колено которого размещено в мерной емкости, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

   производительности и расширени  диапазона дозировани , в него введены спиральный диффузор и привод вращени , с которым св зана мерна  емкость, выполненна  в виде вертикально установленного

   цилиндра с осевым отверстием в верхнем торце, причем сифон размещен горизонтально с одной стороны от оси вращени  цилиндра, входное его колено герметично пропущено через торец последнего, а выходное - в спиральный диффузор, установленный неподвижно и соосно с цилиндром, к оси вращени  которого обращен перегиб сифона.
2. 2. Дозатор по п.1,отличающийс 

   тем, что выходной конец подвод щего трубопровода с зазором пропущен через осевое отверстие верхнего торца цилиндра.

   /4

   22