Смеситель газов



Смеситель газов
Смеситель газов
Смеситель газов
Смеситель газов

 


Владельцы патента RU 2419482:

Федоренко Глеб Афанасьевич (RU)
Александров Максим Александрович (RU)
Синяков Кирилл Александрович (RU)

Изобретение относится к смесителям газов и может использоваться для получения смеси газов, используемой в качестве защитной среды в процессах сварки, в качестве дыхательной смеси при погружении на большие глубины или при необходимости изменения состава газовой смеси в процессе работы. Смеситель состоит из блоков, каждый из которых включает в себя два регулятора расхода, две камеры дозирования и одну камеру смешивания. Компоненты смеси поступают в камеры дозирования 1 через регуляторы расхода. Штоки регуляторов упираются в жесткие пластины на мягкой диафрагме 6 между камерами дозирования. Перемещение диафрагмы в процессе работы выравнивает давление в камерах дозирования. Регулирование расхода осуществляется с помощью поворота рычага 9. Газ из камеры дозирования выходит в камеру смешивания 2 через подвижную стенку 7, выполненную из чередующихся между собой металлических и резиновых пластин, в которых просверлены отверстия. Отверстия расположены соосно, имеют одинаковую форму, но их размеры у резиновых пластин больше, чем у металлических. Технический результат состоит в повышении точности регулирования дозирования и увеличении диапазона регулирования расхода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Смеситель газов предназначен для получения смеси нескольких газов, используемой в качестве защитной среды в процессах сварки, в качестве дыхательной смеси в условиях погружения на большие глубины или других условиях, связанных с необходимостью изменения состава газовой смеси в процессе работы.

В настоящий момент существует большое количество смесителей, которые имеют в своем составе анализаторы расхода, давления и концентрации газов (патент DE 10125863 A1, МПК B01F 3/02 от 28.11.2002 и FR 2810260 A1, МПК B01F 3/02 от 21.12.2001), а также ресиверы для выравнивания расхода и давления (патент JP 3241627B2, МПК B01F 3/02 от 25.12.2001). Полученные анализаторами данные используются для регулирования параметров процесса смешивания, таких как расход, давление и концентрация компонентов в газовой смеси.

Недостаток подобных смесителей состоит в том, что, во-первых, они обладают большими габаритами, во-вторых, большой постоянной времени регулирования и невысокой точностью регулирования, что не обеспечивает постоянство заданной концентрации компонентов газовой смеси во времени и, как следствие, в сварочном производстве, неудовлетворительно сказывается на химическом составе шва и его свойствах.

Существуют смесители, предназначенные для конкретных целей, которые имеют малые габариты, но при этом весьма упрощенный вариант регулирования, не позволяющий достигнуть должных результатов. Одним их таких является универсальный газовый смеситель УГС-1, изготовляемый на Барнаульском аппаратурно-механическом заводе и предназначенный для создания бинарных газовых смесей для сварочного производства (фигура 1).

Принцип работы смесителя следующий: задающий газ под давлением 1 кгс/см2, подведенный к штуцеру 2 по каналам в нижнем корпусе смесителя, проходит в камеру равного давления Г и дросселю 9, откуда, дросселируя, поступает в камеру смешения В. Одновременно, давлением задающего газа в камере равного давления Г мембрана 3 прогибается в сторону камеры Б и через толкатель 4 открывает редуцирующий клапан. Основной газ (под давлением 3 кгс/см2), подведенный к штуцеру 1, через зазор между редуцирующим клапаном 5 и его седлом 6 поступает в камеру Б и, уравновешиваясь давлением в камере Г, становится равным в этой камере 1 кгс/см2. Из камеры Б основной газ через соединительную трубку 7 поступает к дросселю 8, откуда в смесительную камеру В, где, смешиваясь с газом, поступающим через штуцер 2 («задающий газ»), подается через штуцер 10 в качестве двухкомпонентной смеси потребителю.

Недостатком смесителя является то, что компоненты газовой смеси подаются через дросселирующие отверстия с разными размерами, поэтому зависимость расхода компонентов от перепада давления будет иметь для отверстий различные кривые графика.

На фигуре 2 представлен общий график зависимости расхода Q от перепада давления Δр. Для отверстий малых размеров d1 график имеет более крутое восхождение, чем для больших отверстий d2. Установить точное соотношение расходов можно только при определенном перепаде давления. В тоже время на производстве величина давления в подводящих магистралях в течение рабочей смены изменяется, поэтому точность дозирования компонентов смеси нарушается даже при наличии газового редуктора, который имеет свой порог чувствительности регулирования.

Также недостатком является конструкция редуцирующего клапана и седла, исключающая возможность широкого регулирования расхода основного газ в смеси.

Техническим результатом является устранение указанных недостатков прототипа, то есть повышение точности регулирования дозирования компонентов и увеличение диапазона регулирования расхода, при сохранении небольших габаритов, а также расширение технологических возможностей за счет увеличения смешиваемых компонентов, т.е. создание полигазовой смеси. Технический результат достигается тем, что предлагаемый смеситель состоит из нескольких блоков, в каждом из которых происходит смешивание двух компонентов газовой смеси. На фигуре 3 представлен один из блоков смесителя. Регуляторы расхода 8, установленные в корпусе смесителя, связаны общим рычагом 9, при повороте которого в одну сторону седла 5, в корпусе регулятора приближаются друг к другу, а при повороте в противоположную сторону - удаляются. При сближении штоки регуляторов 3 упираются в жесткие пластины на мягкой диафрагме 6, установленной в переборке 10, герметично разделяющей камеры дозирования 1. Упираясь в пластины, штоки открывают подпружиненные клапаны 4, и газы начинают поступать в камеры дозирования. Таким образом, каждый из двух газов поступает в свою камеру дозирования через свой регулятор расхода.

Точность регулирования расхода газа и его диапазон зависит от отношения площади зазора Sк между клапаном 4 и седлом 5 к площади зазора Sш между отверстием в седле 5 и штоком 3: регулирование возможно при условии, что Sк<Sш. В случае увеличения площади зазора Sк диапазон расхода газа растет, в случае ее уменьшения - сокращается. Как только Sк становится равным Sш и их отношение равняется 1, процесс регулирования диапазона расхода газа заканчивается. Дальнейшее увеличение Sк при постоянном значении Sш не приведет к увеличению расхода газа.

Регулирование расхода осуществляется с помощью того же рычага 9. При дальнейшем сближении регуляторов увеличивается площадь зазора между клапаном и седлом и, как следствие, расход газа, а при отдалении регуляторов расход уменьшается.

Компоненты смеси из камер дозирования имеют выход в камеру смешивания 2 через общую подвижную относительно камер дозирования стенку 7, выполненную из чередующихся между собой металлических и резиновых пластин, в которых просверлены отверстия. Отверстия расположены соосно, имеют одинаковую форму, но их размеры у резиновых пластин больше, чем у металлических (фигура 4). При прохождении газа через систему отверстий возникает сопротивление известное как «лабиринтное уплотнение»: газ перетекает через преграды (металлические пластины) в широкие емкости (отверстия в резиновых пластинах), из-за чего возрастает аэродинамическое сопротивление и газ теряет избыточную энергию, повышая, тем самым, точность дозирования компонентов.

Величина давления, которая устанавливается в камере, зависит от квадрата скорости перетекания газа через отверстия.

Величина перепада давления определяется как

где ζ - безразмерный коэффициент местного сопротивления;

ρ - плотность газа;

V - средняя скорость перетекания газа через отверстие.

При одинаковых отверстиях коэффициент местного сопротивления ζ будет одинаковым, и поэтому величина полного давления в каждой камере будет определяться скоростью перетекания газа V через одно отверстие.

Для постоянства процентного содержания газов в смеси необходимо поддерживать равенство скоростей перетекания газов через отверстие. Поддержание равенства осуществляется по следующему принципу. Если в одной из камер дозирования 1 скорость перетекания газа будет возрастать, то общее давление в камере увеличится, что приведет к перемещению диафрагмы в сторону противоположной камеры. Одновременно с этим регулятор расхода в камере с большим давлением сократит зазор между клапаном и седлом, и расход газа уменьшится. В тоже время под давлением диафрагмы 6 зазор между клапаном и седлом регулятора в камере с меньшим давлением увеличится и в камеру начнет поступать большее количество газа, до тех пор пока не выровняются величины давлений и скорости перетекания газов через отверстия в обеих камерах.

Таким образом, обеспечивается автоматическое поддержание заданной концентрации компонентов смеси, которая зависит от количества открытых в камеру смешивания отверстий, а это количество регулируется перемещением стенки относительно камер дозирования и разделяющей их переборки, что возможно без прекращения работы смесителя.

Отличие плотностей и вязкостей газов и изменение в связи с этим их скорости перетекания может быть учтено расчетным путем и последующей корректировкой состава смеси или количества открытых отверстий.

При необходимости иметь смесь из более чем двух компонентов, к существующему блоку, в который входят два регулятора расхода, две камеры дозирования и одна камера смешивания, добавляют второй, третий и т.д. блок, в котором в качестве первого газа используется смесь предыдущего блока и добавляется новый (третий, четвертый и т.д.) газ. Таким образом, можно создать не только бинарную, но и полигазовую смесь.

1. Смеситель газов, состоящий из блоков, каждый из которых включает в себя два регулятора расхода, две камеры дозирования и одну камеру смешивания, отличающийся тем, что герметичные относительно друг друга камеры дозирования разделены переборкой с установленной в ней мягкой диафрагмой, в которую упираются штоки регуляторов расхода поступающих в камеры газов, дозирование которых осуществляется через стенку, выполненную из чередующихся между собой металлических и резиновых пластин, в которых просверлены отверстия, расположенные соосно и имеющие одинаковую форму, но их размеры у резиновых пластин больше, чем у стальных.

2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что количеством открытых отверстий в стенке между камерой дозирования и камерой смешения определяется концентрация данного газа в смеси и это количество регулируется перемещением самой стенки относительно камер дозирования и разделяющей их переборки, что возможно без прекращения работы смесителя.

3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что количество смешиваемых газов зависит от количества блоков, включенных в смеситель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области газовой промышленности и может быть использовано для ввода одоранта в поток газа, необходимого для обеспечения безопасности транспортировки газа по газопроводу.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в сверхзвуковых газовых лазерах смесевого типа, в частности газодинамическом и химическом лазерах.

Изобретение относится к способам приготовления парогазовых смесей веществ в массовых единицах концентрации и может использоваться для метрологического обеспечения (аттестации, поверки и градуировки) газоанализаторов.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к газоаналитическим измерениям, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для градуировки и поверки газоанализаторов.

Изобретение относится к устройствам для приготовления парогазовых смесей и может найти применение для градуировки и поверки газоанализаторов. .

Изобретение относится к получению однородных сжатых газовых смесей с SF6 и газов с плотностью, по меньшей мере, на 4 г/л меньше в смесительной установке, включающей устройство предварительного смешивания газов, с которым соединен статический смеситель и/или буферный резервуар; компрессор, соединенный с буферным резервуаром, возвратный трубопровод от выхода компрессора к буферному резервуару.

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к устройствам и технологии переработки углеводородного сырья в синтез-газ (nH2 + CO) и может быть использовано при получении синтез-газа по методам равновесного, но преимущественно неравновесного парциального окисления предварительно перемешанных газообразных углеводородного горючего и кислородосодержащего окислителя.

Изобретение относится к комбинированному устройству подачи и смешивания для введения первой текучей среды в газообразную и направляемую в канале течения в направлении течения вторую текучую среду и для смешивания текучих сред.

Изобретение относится к технологии смешивания газов. .

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения синтез-газа

Изобретение относится к перемешивающему устройству для двух газов/паров и может использоваться, в частности, для смешивания этилбензола и пара при высокой температуре в установках получения стирола

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, конкретно к методам изготовления газовых смесей, предназначенных для проверки функционирования газосигнализаторов в процессе эксплуатации

Изобретение относится к конструкции газосмесительной камеры для приготовления градуировочных газовых смесей заданного состава

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, конкретно - к методам приготовления газовых смесей, предназначенных для проверки функционирования газосигнализаторов на угарный газ в процессе их эксплуатации

Изобретение относится к устройству для непрерывного смешивания извлеченного из хранилища природного газа с кислородом в горючий газ для нагревания находящегося под давлением природного газа перед его расширением или после него

Изобретение относится к смесителям газов и может использоваться для получения смеси газов, используемой в качестве защитной среды в процессах сварки, и при необходимости для изменения состава газовой смеси в процессе работы. Смеситель содержит ресиверы первого и второго газа и камеру смешивания. В смеситель включен корпус и размещенные в нем два входных и два выходных фильтра, две входных и две выходных дозирующих дюзы, два датчика давления, подключенные к ресиверам, и третий датчик давления, включенный дифференциально между ресивером первого газа и камерой смешивания, два входных и два выходных клапана, плата управления, подключенная к датчикам давления, входным и выходным клапанам и источнику питания. На внешней поверхности корпуса размещены кнопки управления, индикаторы настроек, фитинги для подключения входных газов и отвода готовой смеси, входные фильтры установлены по одному перед каждым входным клапаном, а выходные фильтры установлены по одному после каждого ресивера. Технический результат состоит в повышении скорости появления готовой смеси и повышении однородности смеси. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области разработки биокатализаторов, предназначенных для использования в составе биологических фильтров для очистки газов, и может быть использовано для проведения лабораторных экспериментов с образцами биокатализаторов, осуществляющих удаление из воздуха летучих компонентов натурального табачного сырья, а также для создания селективных условий в процессе выделения и исследования микроорганизмов, составляющих биологически активную компоненту данного типа биокатализаторов. При реализации способа проводят увлажнение табачного сырья водой, помещают увлажненную массу табачного сырья в экстрактор и нагревают до температуры, превышающей температуру кипения воды с последующей прокачкой очищенным воздухом экстрактора с получением модельной газовоздушной смеси. Технический результат: получение высокоэффективного биокатализатора для дезодорации газовоздушных выбросов. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к приготовлению многокомпонентных газовых смесей и может быть использовано в лазерной технике, химической промышленности, в частности для приготовления смеси из перфторалкилиодида и буферных газов и последующего заполнения различных рабочих емкостей. Способ включает напуск в рабочую емкость компонентов. Часть компонентов напускают при непрерывном контроле парциального давления. Исходя из соотношения количества компонентов (в процентах от общего объема смеси) и суммарного давления смеси, рассчитывают массы отдельных компонентов. Для приготовления смеси используют промежуточный предварительно вакуумированный баллон с известным объемом и массой. Первоначально в баллон напускают рабочую компоненту, которая находится в жидкой фазе, с его последующим взвешиванием, а напуск в баллон второй и последующих газовых компонентов проводят при непрерывном контроле парциального давления напускаемого газа с учетом коэффициента сжимаемости. Массы второй и последующих газовых компонентов контролируют с помощью взвешивания баллона с приготовленной в нем смесью, далее выпускают предварительно приготовленную смесь из баллона в вакуумированную рабочую емкость. Технический результат состоит в повышении производительности. 1 ил.

Изобретение относится к смешивающему устройству для смешивания первого газа со вторым газом, причем этот второй газ является коррозионным по отношению к смешивающему устройству. Смешивающее устройство содержит направляющую часть для первого газа, имеющую вход направляющей части для первого газа и выход направляющей части для первого газа, направляющую часть для второго газа, имеющую вход направляющей части для второго газа и выход направляющей части для второго газа, причем выход направляющей части для второго газа расположен в направляющей части для первого газа так, что первый газ и второй газ смешиваются, и направляющую лопасть, сконфигурированную для обеспечения вихревого движения в первом газе. Кроме того, раскрыт соответствующий способ. Изобретение обеспечивает смешивающее устройство, позволяющее газам смешиваться, а температуре второго газа повышаться так, что внутренняя поверхность внешней направляющей части для первого газа не разъедается вторым газом, что снижает необходимость в футеровке и покрытиях на внутренней поверхности направляющей части для первого газа, а также обеспечивает улучшение смешивания двух газов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх