Устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде

 

Изобретение относится к вибрационной технике, может быть использовано для получения и переработки различных веществ в химической, нефтяной и др. отраслях промьштенности и позволяет улучшить качество продукщш за счет повышения устойчивости режима резонансного виброперемёпшвания. Устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде содерзкит сосуд 1, установленный на подвкжйой платформе вибратора 2, электрические цепи которого связаны с усилителем 3 мощности, и датчик 4 давления , выход которого соединен со входом электронного блока 5 настройки, подключенного к входу усилителя 3 мовг., мости вибратора 2.2 з.п. ф-лы, S 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИМЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

Ai (19) (11) (50 ф В 01 F 1 1/00, r, 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЯЩ -, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ В. ЖИДКОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к вибрационной технике, может быть использоГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 414091 7/31-26 (22) 29. 10, 86 (46) 07,10.88. Бшл. У 37 (71) Институт машиноведения им, А,А.Благонравова . (72) P.Ô.Ãàíèåâ, .С.Ю.Иванов, Г.Н .Гранова и В.А,Кузнецов (53) 66.012-52(088,8) . (56) Авторское свидетельство СССР

У 421768, кл. В О1 Р 3/08, 1973 °

Авторское свидетельство СССР

В 965495, кл. В 0 I F 11/00, 1982, вано для получения и переработки pasличных веществ в химическоф, нефтяной и др. отраслях промышленности и позволяет улучшить качество продукции за счет повышения устойчивости режима резонансного виброперемешнвания. Устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде содержит сосуд 1, установленный на подвижной платформе вибратора 2, электрические цепи которого связаны с усилителем 3 мощности, и датчик 4 давления, выход которого соединен со входом электронного блока 5. настройки, подкл)оченного к входу усилителя 3 мощ-„ ности вибратора 2. 2 s,ï. ф-лы, Ж

6 ил.

1428449

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для получения и переработки различных веществ с помощью режима ре5 зонансного виброперемешивания (вибротурбулизации) в химической, микробиологической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является улуч- И! шение качества продукции эа счет повышения устойчивости режима резонансного виброперемешивания, На фиг. представлена блок-схема устройства для получения дисперсных 15 систем в жидкой среде; на фиг. 2— блок-схема электронного блока.настройки; на фиг. 3 - амплитудно-частотная характеристика изменения давления (Р) в колеблющейся гаэожидкост-20 ной среде; на фиг. 4 — фазочастотная характеристика изменения давления в колеблющейся газожидкостной фазе; на фиг, 5 — блок-схема электронного блока настройки с управлением по фаэо- 25 частотной характеристике; на фиг.6схема блока задержки, Устройство содержит (фиг. 1) сосуд

1 с входным и ныходным патрубками, установленный на подвижной платформе 30 вибратора 2, электрические цепи которого связаны с усилителем 3 мощности. .

Б полости сосуда l на его стенке установлен датчик 4 давления, выход которого соединен с входом электронного блока 5 настройки, подключенного 35 к входу усилителя 3 мощности вибрато.;да 2.

Электронный блок 5 настройки (фиг. 2) содержит генератор 6 такто- gp вых импульсов, который через вентиль

7 соединен с входом реверсивного счетчика 8 импульсов, Выходы счетчика 8 импульсов подключены к соответствующим входам цифроаналогового пре- 45 образователя 9, Датчик 4 давления подключен к согласующему преобразова:телю 10,выход которого одновременно подключен к входам компаратора 11

:и инвертирующему входу дифференциального усилителя 12. Неинвертирующий ,вход дифференциального усилителя 12 соединен с выходом блока 9, а выход подключен к входу преобразователя 13 напряжения в частоту. Между компаратором 11 и вентилем 7 включена схема

И-НЕ 14, а выходы преобразонателя 10 и генератора 6 соединены с входами блока 15 задержки. Выход блока )5 задержки подключен к входу схемы ННЕ 14.

При использовании настройки по фазочастотной характеристике в схему электронного блока 5 настройки включается фазовый детектор 16 (фиг, 5), вход опорного сигнала которого подключен к выходу преобразователя 13 напряжения в частоту. Блок 15 задержки (фиг. 6) содержит компаратор 17, триггер 1, вентиль 19 а также счетчики 20-22. По цепи 23 подается сигнал, соответствующий заданному значению давления (Р,) в сосуде 1; цепь

24 соединяет выход преобразователя I 3 с усилителем 3 мощности (т,е. является выходом блока 5 настройки;.цепь

25 является входом согласующего преобразователя 10 (является первым входом блока 10 настройки); цепь 26 входом фазового детектора 16; цепь

27 — выходом генератора 6; цепь 28— первым входом блока 15 задержки, цепь 29 — выходом блока задержки.

Устройство работает следующим образом, При включении питания электронный блок 5 настройки выдает на своем выходе гармонический сигнал с переменной частотой, изменяющейся в диапа ак до f мин Этот сигнал поступает в усилитель 3 мощности, который своим выходным сигналом вынуждает подвижную платформу вибратора 2 с размещенным на ней сосудом 1 колебаться с частотой сигнала, Прн приближении частоты колебаний к области частот, соответствующей режиму резонансного виброперемешивания (f фиг.3) в жидкости, колеблющейся в сосуде 1, наблюдается повышение динамического и статического давлений (фиг.3). Это ведет к увеличению выходного сигнала датчика 4 данленйя.

По достижению выходным сигналом датчика 4 заданного значения напряжения !1„, соответствующего давлению

Р, в блоке 5 настройки вырабатывается команда на фиксацию частоты f после чего блок 5 настройки переходит н режим непрерывного слежения за процессом виброперемешивания.

Блок 5 настройки работает следующим образом.

Генератор 6 тактовых импульсов выдает непрерывную последовательность импульсов с частотой >„, которые, проходя через первоначально открытый

l 428449 вентиль 7, изменяют состояние ачетчи- тор 17 срабатывает и устанавливает ка 8 от некоторого занесенного в не- триггер 18 в единичное состояние, бла" го кода N до нуля. Число N соответ- годаря чему открывается вентиль 19 и ствует максимальной частоте колеба5 в счетчик 21 начинают поступать имний сосуда frame и может изменяться - пульсы от генератора 6. Число импульблагодаря смене кода, предварительно сов, подсчитываемых счетчиком 21, заносимого в советчик 8. Цифроаналого- больше, чем число возможных пульсаций вый преобразователь 9, подключенный давления, которое заранее известно. к выходам счетчика 8, преобразует код 10 Потенциап на выходе счетчика 2 1 отв счетчике в напряжение пилообразной . крывает вентиль 20 и начинается счет формы, изменяющееся от U „„,до О, импульсов в счетчике 22. Потенциал где U =Б.К, K> - коэффициент пре- на выходе счетчика 22 появляется чеобразования блока 9. Период напряже- рез отрезок времени, который выбира" ,ния пилообразной формы составляет 15 ется большим, чем постоянная времени

T=N/f, и выбирается исходя из особен- фильтра низкой частоты, входящего в ностей процесса виброперемешивания состав согласующего преобразователя конкретной жидкости в сосуде извест- 10. Отсутствие потенциала на выходе ных размеров. счетчика 22 блокирует прохождение сиг.

Напряжение с выхода цифроаналого- 20 нала срабатывания компаратора 11 к вого преобразователя 9 поступает на вентилю 7 до момента достижения чанеинвертирующий вход дифференциально- стоты, близкой к

ro усилителя 12, С выхода усилителя Таким образом, блок задержки ucl2 пилообразное напряжение следует . ключает влияние пульсаций давления на вход преобразователя 13 напряжения 2Ь на частоте f„. в частоту. Напряжение с формой, близ- По мере изменения частоты колеба" кой к синусоидальной, с выхода блока ний сосуда l с жидкостью изменяется

l3 поступает на вход усилителя 3 мощ- динамическое и статическое давление ности. Частота колебаний сосуда 1 с в объеме жидкости, достигая своего жидкостью изменяется при этом от 30 максимума при некоторой частоте f< .

=И „, К„ (К„ - коэффициент преоб- Соответственно измененьпо давления цд„ hkO KO разования блока 13) до О соответст- изменяется выходной сигнал датчика венно изменению пилообразного напря- 4. Как только напряжение сигнала датжения. Амплитуда сигнала, подаваемо- чика 4 достигнет значения U, что

ro на усилитель 3 мощности, при этом > соответствует давлению Р, при ча" неизменна. При изменении частоты от стоте f, достаточно близкой f>

Г „„, к Г„„щ на некоторой частоте 1„ 1 (фиг.3), срабатывает компаратор 11, наблюдаются кратковременные пульсаций подключенный к выходу согласующего давления, по амплитуде превосходящие преобразователя 10, Функцией блока амплитуду установившихся колебаний 4р 10 является преобразование выходнона резонансной частоте f . Природа го сигнала датчика 4 давления в поР этих пульааций объясняется неустано стоянное напряжение, пропорциональвившимся движением образующихся газо- ное давлению Р . Поэтому если датвых пузырей, с верхней части ко дну чик 4 является датчиком статическососуда. После некоторой выдержки на 4б го давления, то в состав блока 10 частоте f весь объем сосуда равноп входит усилитель постоянного тока и мерно насыщается газовыми пузырями и сглаживжощий фильтр, а если датчик давление снижается (фиг. 3). 4 является датчиком динамического дав

Эти пульсации давления могут при- ления, то в блок 10 должны входить вести к ложному срабатыванию блока - щ усилитель переменного тока, выпряминастройки и его неустойчивой работе. тель и сглаживающий фильтр.

Для исключения ложных срабатываний После срабатывания компаратора 11 в блоке 5 настройки предусмотрен блок его выходной сигнал изменяется от

15 задержки. уровня логического нуля до уровня лоКомпаратор 17 (фиг. 6), входящий <> гической единицы и на выходе схемы в блок 15 задержки, имеет порог сра- И-НЕ 14 оказывается низкий потенцибатывания, больший чем Up но меньший, ал (при высоком уровне на выходе чем амплитуда пульсаций. При первом счетчика 21). Этим низким потенциалом скачке давления на частоте f комнара" закрывается вентиль 7, и счет импуль1428449

5 сов в счетчике 8 прекращается; в счетчике остается код,. соответствующий частоте f . Блок 5 настройки переходит в режим слежения.

Непрерывное протекание жидкости через колеблющийся сосуд 1 ведет к изменению резонансной частоты газожидкостной системы. Это соПровождается падением давления в жидкости и ухудшением качества получаемых продуктов, Отклонение давления от заданного уровня Р ведеT к отклонению сигнала на выходе дифференциального усилите.ля 12 от уровня, зафиксированного первоначально при частоте t, . Зто отклонение напряжения с помощью блока

13 вызывает изменение частоты колеба" ний сосуда 1 таким образом, чтобы давление в сосуде стало равным задан1 ному Р при новой частоте Г, также о о соответствующей режиму резонансного виороперемешивания. Уровень давления

Р определяется заранее и в виде соответствующего уровня напряжения U подается по цепи 23 на свободный вход компаратора 11, Частота f - несколько отличается от б частоты Г, соответствующей максиму.му давления. Зто отличие вызвано необходимостью работы блока настройки иа скате амплитудно-частотной характеристики давления,, оно не сказывается на качестве получаемых продуктов, поскольку частота прин дле т к об- 35 ласти, в которой наблюдается режим резонансного виброперемешивания.

Возможно построение схемы блока настройки с использованием характерньгх точек фазочастотной характеристики колеблющейся гаэожидкостной среды (фиг,, 5). При этом в разрыв цепи между инвертирующим входом дифференциanьного усилителя 12 и выходом датчи45 ка 4 давления включается фазовый детектор 16., имеющий сглаживающий

Фильтр, Вход опорного сигнала детек тора 16 подключается к выхоцу блока 13.

В качестве датчика 4 давления здесь может быть датчик динамического давления. Вход компаратора 11 подключается к выходу фазового детектора 16, Согласующий преобразователь

1О при этом исключается.

Работа блока настройки с фазовым детектором на первом этапе отличается тем, что фазовая характеристика (фиг . 4 ) колеблющейся газ ожидкост ной среды не имеет экстремальных точек, в связи с чем удается осуществить настройку точно на частоту f по фазоо, P вому сдвигу 90, соответствующему этой частоте. При отклонении частоты в обе стороны от f производная

3Q сохраняет знак, благодаря чему в следящем режиме осуществляется поддержание давления в точке f . Для амплитудно-частотной характеристики в

3Р точке Г производная 8f изменяет .знак, и точная настройка в следящем режиме на частоту f невозможна, так как следящая обратная связь в блоке настройки при переходе через Х становится из отрицательной положительной. Вследствие этого для первого варианта бло- . ка настройки рабочую точку приходится выбирать на скате амплитудно-частотной характеристики, где проиэводЭР ная «8- в некоторой окрестности f cor храняет знак.

В блоке настройки с фазовым детектором первоначально осуществляется режим поиска и определения-точки fp с максимальным давлением P . При изменении частоты оТ макс до мин фаза колебаний жидкости изменяется от — 1 до О, а фаза сигнала датчика давления от -п+ц до О+Чв где в ф сдвиг, вносимый непосредственно вибратором 2 с усилителем 3 мощности, По достижении ча ст оты 1 фаз а сигнала на входе фазового детектора

ii

16 составляет — — +, а на выходе фазбвого детектора 16 напряжение сос-! тавляет U . При этом срабатывает компаратор 11, отключая через вентиль

7 счет импульсов в счетчике 8 и из.менение частоты возбуждения колебаний„ и блок 5 настройки переходит в следящий режим работы, При отклоненииц фазы колебаний от заданного зна% чения — — + „ в ту или иную сторону на выходе фазового детектора 16 появляется сигнал рассогласования в виде уровня постоянного напряжения A,11p-=

=U((f)-U который, воздействуя на вход блока 13, изменяет частоту сигнала возбуждения так, чтобы свести сигнал рассогласования к нулю, 1428449

Таким образом, в колеблющейся га-. эожидкостной среде поддерживаются колебания на частоте f<, соответствующей максимуму динамического давления и оптимальным параметрам режима виброперемешивания.

Формула изобретения

1, Устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде, содержащее сосуд, установленный на .платформе вибропривода, входной и выход ной патрубки, вибропривод и элемент стабилизации режима резонансного виброперемешивания, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью улучшения качества продукции за счет повышения устойчивости режима резонансного виб- 20 роперемешивания, оно дополнительно содержит датчик давления, установленный в полости сосуда, усилитель мощности, причем элемент.стабилизации режима резонансного вибропереме- 25 шивания выполнен в виде электронного блока настройки, содержащего генератор тактовых импульсов, вентиль, схему И-НЕ, реверсивный счетчик импуль" сов, цифроаналоговый преобразователь, блок задержки, компаратор, дифференциальный усилитель, согласующий преобразователь и преобразователь напряжения .в частоту, при этом датчик давления соединен с входом согласующего преобразователя, выход которого З5 соединен с входом компаратора, иивертирующим входом дифференциального усилителя и первым входом блока зад Р д Р Р 40 пульсов соединен с первым входом вентиля и вторым входом блока задержки, выход вентиля соединен с входом счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, второй вход вентиля соединен с выходом схема И-ИЕ, 8 первый вход которой соединен с выходом компаратора, а второй — с выходом блока задержки, выход цифроаиало гового преобразователя соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вход преобразователя напряжения в частоту - соединен с выходом дифференциального усилителя, а его выход — c усилителем мощности вибропрнвода.

2 ° Устроиство по и в 1, о T л и ч а ю щ е е с я тем, что согласую" щий преобразователь выполнен в виде фазового детектора, один вход которого соединен с датчиком давления, а другой — с выходом преобразователя напряжения в частоту, 3. Устройство по п,. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задержки содержит компаратор, триггер, два вентиля и два счетчика, при этом первым входом блока задержки является вход компаратора, выход которого соединен с единичным входом триггера, а единичный выход последнего связан с первым входом блока задержки, причем выход первого вентиля связан "" входом первого счетчика, выход ксто" рого соединен с вторым входом второго вентиля, а, первьп вход первого вентиля соединен с выходом триггера, а его выход - с входом первого счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго вентиля, выход второго вентиля соединен с входом второго счетчика, выход компаратора соединен с единичным входом триггера, а его вход является первым входом блока задержки, вторые входы вентилей соединены между собой и являются вторым входом блока задержки, вход второго счетчика соединен с выходом вто" рого вентиля, а его выход - г нулевым входом триггера и является выходом блока задержки„! 428449

l 428449

Составитель Б.Долотин

Редактор Г.Волкова Техред М.Дндык Корректор В. Романенко

Заказ 5071/12 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4