SU646319A1 - Регул тор расхода растворов - Google Patents

Description

(54) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА PACredPOB

I

Устройство относитс  к области техники, в которой производственные процессы реализуютс  с использованием различных, г;;авным образом водных растворов.

Наиболее целесообразно применение устройства в химической технологии, пищевой промышленности к в системах подготовки воды дл  питьевого и промышленного водоснабжени .

Известны регул торы расхода, состо щие из регулирующих органов, исполнительных механизмов и приводов 1.

Известен регул тор расхода растворов, содержащий выходной трубопровод с установленным в нем регулирующим органом, исполнительный механизм, камера которого соединена с патрубком подачи раствора высокой концентрации и сильфоном, св занным через шток с регулирующим органом и патрубок раствора низкой концентрации 2J.

Недостаток известных устройств заключаетс  в необходимости использовани  внешних источников энергии.

Цель изобретени  состоит в снижении энергозатрат дл  регулировани  расхода растворов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введена полупроницаема  мембрана , установленна  между камерой и патрубком раствора низкой концентрации, который соединен с выходным трубопроводом, а камера исполнительного механизма сообнхена с патрубком раствора низкой концентрации с помощью дополнительного трубопровода с обратны м клапаном.

При таком исполнении устройства в регулируемом трубопроводе и в камере исполнительного механизма,соединенных полупроницаемой мембраной, наход тс  растворы с разными концентраци ми. При этом согласно существующим представлени м о механизме осмотического переноса вещества, происходит движение молекул растворител  из регулируемого трубопровода в камеру. В последней по вл етс  избыточное гидростатическое давление, которое передаетс  на подвижную часть регулирующего органа и приводит ее в движение без применени  внешних источников энергии. Степень открыти  регулирующего органа (расход раствора) автоматически устанавливаетс  в зависимости от разности концентраций растворов. При этом чем больше разность концентраций, тем расход раствора в регулируемом трубопроводе будет больше.Ув.еличенйе концентраций раствора в, регулируемом тракте приводит к снижению разности концентраций растворов и к соответствующему уменьшению осмотического давлени  (гидростатического давлени  в камере). При этом под действием возвратиого устройства, нап1)имер пружины, подвижиа  часть регулирующего оргайа начнет пеpeмeщatьc  в обратном иаправлшии, вытес    из камеры молекулы растворител  в регулируемый трубопровод и умеиьша  при этом расход pacT&opia в последнем. Процесс регулировани  расхода может осуществл тьс  в широком диапазону от наибольшего значений при rio HocfbK открытом сечений выходного регулируемого трубопровода практически до нул  в случае его полного закрытий. Величийа осмотйгческого даблени  р створа в камере испШнйтёльного механизм зависит от концентрации, а в общем случае - от разности крицентраций растворов, и oпpeдeJr eтc  по закону Вант-Гоффа. Р с- R- Т атм., где С - мол рна  концентраци  (разность концентраций) раствора, моль/л; R 0,082 л атм/град-моль - газова  посто нна ; Т - абсолютна  температура раствора , К. Например, при разности концентраций с I.моль/л и температуре20°С (Т 293°К) величина осмотического давлени  раствора составл ет Р 10,082-293 24 атм. Аналогичное значение осмотического давлени  имеет место и дл  океанской воды с солесодержанием 35 г/л, отделенной от пресной воды полупроницаемой мембраной. Таким образом, величины осмотических давлений, создаваемых растворами, вполне достаточны дл  привода в действие исполнительных механизмов регул торов без применени  внещних источников энергии. С Другой стороны, освоенный промышленностью выпуск полупроницаемых мембран из ацетата, ацетатбутират-, триацетат- и нитроцеллюлозы , а также каучука, полистирола, полиэтилена, тефлоиа, целлофана и других материалов составл ет материальную основу практической реализации предложенного изобретени . Наличие дополнительного трубопровода с обратным клапаном в случае повышени  давлени  в регулируемом трубопроводе до величины, превышающей осмотическое давление раствора, дает возможность обратного вытеснени  растворител  из камеры, а следовательно, и закрытие регулирующего органа. Посредством дополнительного трубопровода рабочее давление раствора из регулируемого тракта передаетс  в камеру. В соответствии с. этим давлением устанавливаетс  и начальное усилие возвратного устройства , например, пружины. По вл ющеес  в камере осмотическое давление раствора становитс  избыточным гидростатическим давлением , которое и обеспечивает ра.боту устройства по схеме, описанной выше. Кроме того, вследствие осмотического переноса растворител  из регулируемого трубопровода в камеру, в последней будет измен тьс  концентраци  раствора. Это обсто тельство приведет к изменению осмотического давлени , что не всегда целесообразно и, как правило, усложн ет регулировку возвратного устройства.. . Поэтому с целью поддержани  в камере посто нства концентрации раствора в ней размещен запас раствор емого вещества, например , а кристаллическом состо нии. Такое конструктивное решение позвол ет поддерживать в камере посто нство коицентрации вещества, соответствующее насыщенному состо нию раствора. Дл  заполнени  камеры раствором, ее опорожнени  и периодического восполнени  запаса раствор емого вешестЬа камера снабжена патрубком с запорным устройством. На чертеже представлен один из возможных вариантов конструктивного исполнени  регул тора расхода раствора. Устройство состоит из регулирующего органа и исполнительного механизма. Регулирующий орган содержит установленный в местном сужении 1 регулируемого выходного трубопровода 2 клапан 3, размещенный на штоке 4, снабженном возвратной пружиной 5. Исполнительный механизм включает камеру 6, заполненную раствором высокой концентрации , содержащую запас растворенного вещества 7, патрубок с заггорным устройством 8 и сильфон 9, предназначеиный дл  передачи усили  на подвижную часть регулирующего органа. Камера соединена с,регулируемым трубопроводом размещенной перед местным сужением полупроницаемой мембраной 10. Кроме того,камера снабжена дополнительным трубопроводом 11 с обратным клапаном 12. Причем, трубопровод подсоединен к регулируемому выходному трубопроводу, перед местом устаиовки полупроницаемой мембраиы , счита  по ходу движени  раствора. Устройство работает следующим образом . При наибольшей разности концентраций растворов, наход щихс  в выходном трубопроводе 2 и камере 6, вследствие Осмотического переноса растворител  из регулируемого выходного трубопровода в камеру, в последней создаетс  наиболее избыточное гидростатическое давление, которое через сильфон 9 передаетс  на шток 4, приводит его в движение, сжимает возвратную пружину 5 и обеспечивает наибольшую степень открыти  местного сужени  1 при крайнем нижнем расположении клапана 3.

С увеличением концентрации раствора в регулируемом выходном трубопроводе 2 умеиьшаетс  разность концентраций растворов , наход щихс  в трубопроводе 2 и камере 6. Соответственно снижаетс  и осмотическое давление раствора, а следовательно, и гидростатическое давление в 6. Под действием возвратной пружины 5,Сильфон 9 вместе со штоком 4 и клапаном 3 начиут подниматьс , вытесн   из камеры 6 через полупроницаемую мембрану 10 в регулируемый трубопровод 2 часть растворител , уменьша  при этом «живое сечение в местиом«суж1ении 1 и соответственно сокраща  расход раствора в регулируемом трубопроводе 2. Процесс уменьшени  расхода раствора при дальнейшем увеличении концентрации в регулируемом трубопроводе 2 может продолжатьс  практически до полного Прекращени  подачи, когда клапан полностью перекроет местное сужение 1. Диапазон регулировани  расхода устанавливаетс  путем изменени  степени нат жени  возвратной пружины 5 или выбором исходной концентрации раствора в камере 6.

При наличии дополнительного трубопровода 11, снабженного обратным клапаном 12, пропускающим раствор из регулируемого трубопровода 2 в камеру б и преп тствующим обратному движеник раствора, в камере б всегда исходное давление будет таким же, как и в регулируемом трубопроводе 2. На усилие, обусловленное этим давлением, устанавливаетс  и предварительное нат жение возвратной пружины 5. Давление же, создаваемое осмотическим переносом растворител  в камеру 6, будет Избыточным по отношению к исходному давлению и обеспечит работу устройства, согласно описанной схемы, практически при лнэбых давлени х в регулируемом трубопроводе 2, в том числе, и превышающих осмотическое давление раствора . Но при этом через дополнительный трубопровод 11 дл  выравнивани  давлений в камеру 6 будет поступать некоторое количество раствора с меньшей концентрацией из регулируемого выходного трубопровода 2 и снижать прин тое в ней значение исходной концентрации раствора. Однако в действительности снижени  концентрации в камере 6 не произойдет вследствие расходовани  размещенного в ней запаса раствор емого вещества 7.

Заполнение камеры 6 раствором прриз ,водитс  при первоначальной установке либо через патрубок с запорным устройством 8. С помощью этого патрубка представл етс  возможность опорожнени  камеры, замены в ней раствора, а также периодического восполнени  запаса раствор емого вещества.

Таким образом, в соответствии с предложенным техническим решением достигаетс  цель изобретени , заключающа с  в регулировании расхода растворов без применени  внешних источников энергии, т.е. сокращение энергозатрат. Также исключаетс  необходимость в устройстве первичных приборов контрол  за изменением концентрации растворов , сложных схем преобразовани  первичных импульсов в управл ющие сигналы дл  привода в действие исполнительных мехаиизмов регул торов.

В этом заключаетс  тех;ническа , технологическа  и, наконец, экономическа  эффективность предмета изобретени .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Регул тор расхода растворов, содержащий выхрдиой трубопровод с установленным в нем регулирующим органом, исполнительный механизм, камера которого соединена с патрубком подачи раствора высокой концентрации и сильфоном, соединенным через шток с регулирующим органом и патрубок раствора низкой концентрации, отличающий с  тем, что, с целью снижени  энергозатрат регул тора, в устройство введена полупроницаема  мембрана, установленна  между камерой и патрубком раствора низкой концентрации , который соединен с выходиь1м трубопроводом.
2. 2. Регул тор расхода по п. 1, отличающийс  тем, что камера исполнительного механизма сообщена с патрубком раствора низкой концентрации с помощью дополнительного трубопровода с обратным клапаном.

   Источники информации, прин тые во внимание .при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 450931, кл. G 05 D 16/06, 1972.

   2.Промыщленна  трубопроводна  iapMaтура . Каталог-справочник, № 3, ГОСИНТИ, М., 1963, с. 154-155.