Устройство для автоматического регулирования жидкости по максимальному расходу
Устройство для автоматической регулировки жидкости по максимальному ее расходу относится к контрольно-измерительной технике. Устройство может иметь широкое применение, например может быть использовано для регулировки подачи бензина в двигатель внутреннего сгорания, для регулировки расхода сброса воды из водохранилищ для орошения полей, на очистительных сооружениях нефтебаз и т.п. Устройство содержит подводной и отводной трубопроводы, открытую сверху регулирующую емкость и поплавок. Подводной трубопровод входит в регулирующую емкость и имеет строго вертикальный участок трубы, конец которой заглушён герметически. Верхняя часть вертикальной трубы имеет перфорированный участок, общее сечение перфорированных отверстий в трубе в 1,5-3 раза больше площади внутреннего сечения трубы подводного трубопровода. Зазор между внешним диаметром трубы и внутренним диаметром торообразного поплавка составляет 0,012-2 мм в зависимости от диаметра трубопровода. На отводном трубопроводе размещена регулирующая заслонка. Преимущество устройства в его простоте изготовления, малых габаритах и высокой надежности регулировки расхода жидкости.
Изобретение может использоваться во многих отраслях промышленности и относится к контрольно-измерительным приборам, автоматики, регулирующих автоматических гидравлических устройств.
Область его применения очень большая, многопрофильная, например, от регулирования максимальной подачи бензина в двигатель внутреннего сгорания к регулированию максимального расхода сброса воды из водоемов для орошения полей.
Есть аналогичный регулирующий устройство, включает задвижку, или заслонку, или вентиль на подающей трубе [1]. С помощью этого устройства можно перекрывать живое сечение трубы для прохода жидкости. В результате можно отрегулировать и устанавливать любой расход жидкости из данной трубы. Недостаток этого регулирования в том, что при изменении в большую сторону давления в трубе неизбежно вырастет и расход через это устройство. Необходимо будет снова регулировать этот расход в трубе.
Есть устройство автоматического регулирования подачи жидкости с помощью поплавкового дроссельного клапана или заслонки [2]. Такое устройство находиться в каждом туалетном бачке. Это устройство наиболее близко к предлагаемому изобретению. Данное устройство состоит из подающей трубы, на которой закреплен дроссельный клапан, или заслонка, соединенный через рычаг с поплавком. По вертикальному положению поплавка, с помощью клапана или заслонки, происходит изменение живого перегиба трубы для жидкости, следовательно, и ее расход. К недостаткам данного устройства следует отнести наличие заслонки, клапана, системы управления при помощи оси и рычага. Обслуживание такой системы регулирования подачи жидкости значительно осложняется при больших диаметрах трубопроводов. К этому надо добавить и большую стоимость самих заслонок. Растут габариты поплавка и рычагов, самой регулирующей емкости, потому что трудно даже представить, как это устройство будет выгладить на трубе с максимальным диаметром 1620 мм. К технологическим существенным недостаткам можно отнести необходимость больших изменений уровня взлива жидкости в регулирующей емкости до полного открытия клапана, или заслонки, для последнего это будет угол поворота рычага на 90°. Все это можно отнести к существенным недостаткам данного устройства.
В основу изобретения поставлена задача решения всех этих недостатков. Изобретение создано при решении задачи эффективности очистки воды. Как известно, работа всех очистных сооружений зависит от их максимальной технологической нагрузки воды. Возникает задача, как автоматически ограничить подачу воды на установленном технологическом максимуме, который можно регулировать в зависимости от технологических условий. Заявленное устройство надежное, намного проще в исполнении.
Поставленная задача решается тем, что устройство автоматического регулирования жидкости по максимальноому расходу имеет подающий и отводящий трубопроводы, открытую сверху регулирующую емкость, поплавок, отличающееся тем, что подающий трубопровод имеет строго вертикальный участок трубы, перфорированный на определенном месте по длине, равную диаметру и меньше, отверстиями с суммарной площадью до 3 раз больше внутреннего сечения трубы, заглушённый в торце, имеющий зазоры между трубой и корпусом торообразного поплавка до 2 мм, в зависимости от диаметра.этого трубопровода; на отводной трубе имеется регулирующая заслонка. На чертеже представлено это устройство, общий вид. Устройства автоматического регулирования по максимальному расходу жидкости состоит из подающей трубы, 1, который имеет вертикальный участок, торец которого заглушён герметично. Труба входит в регулирующую емкость 2, открытую сверху, что может иметь любую форму горизонтального сечения, например, круг или прямоугольник. На трубе 1 имеется поплавок 3, который свободно может перемещаться по вертикали. Часть верхнего участка 4 имеет трубу, перфорированную на длину h. Общее сечение перфорированных отверстий в трубе должно быть в 1,5-3 раза больше площади внутреннего сечения трубы 1. Для свободного хода поплавка 3 зазор 8 между внешним диаметром трубы 1 и внутренним диаметром поплавка должен быть в минимальных пределах (0,012 - 2) мм, в зависимости от диаметра трубопровода и технологических условий. Высота поплавка m должна быть не менее длины перфорированного участка трубы h. Поплавок желательно изготовить по чертежу из пластических масс. Это связано с его стоимостью, коррозионной устойчивостью, взрывобезопасной при работе во взрывоопасной среде. По отводной трубе 5 с заслонкой 6 жидкость будет покидать устройство.
Работает устройство следующим образом. Заслонкой 6 устанавливают максимальное значение расхода жидкости через устройство, для измерения этого лучше использовать переносной ультразвуковой расходомер. Поплавок 3, за счет плавучести, поднимается на уровень выхода жидкости Н, таким образом, частично перекроется перфорированный участок 4 трубы 1. Допустим, подача жидкости в трубе 1 резко возросла. Увеличится расход воды через перфорированный участок 4, и, как следствие, возрастет гидравлическое сопротивление на заслонке 6. Это увеличит высоту взлива H на ΔН. Поплавок 3 поднимется вверх и своим движением дополнительно перекроет перфорированную участок 4. Автоматически возрастет гидравлическое сопротивление на трубе 1, тем самым уменьшится расход жидкости. Погрешность автоматического регулирования конструктивно зависит от перфорированной участка 4, длины и площади сечения, так как увеличение расхода жидкости через заслонку будет зависеть от ее скорости U2 в трубе 2, что будет равно:
где ΔН - ход поплавка вверх, ξ - коэффициент суммарного гидравлического сопротивления по трубе 5 до заслонки 6 включительно. Ограничения по минимальным величинам S, h увеличит точность автоматического регулирования.
Литература.
1. Манна X. Судовые трубопроводы. Перевод с немецкого. Л.: Судостроение. 1976.-261С.
2. Хоружий П.Д., Ткачук А.А., Пих М.М. Справочник слесаря - сантехника. К.:.Буддвельник 1986.- 168 с.
1. Устройство для автоматического регулирования жидкости по максимальному расходу, содержащее подводящий и отводящий трубопроводы, открытую сверху регулирующую емкость и поплавок, отличающееся тем, что подводящий трубопровод входит в регулирующую емкость и имеет строго вертикальный участок трубы, конец которой заглушён герметично, верхняя часть вертикальной трубы имеет перфорированную участок, общее сечение перфорированных отверстий в трубе в 1,5-3 раза больше площади внутреннего сечения трубы подводящего трубопровода, зазор между наружным диаметром трубы и внутренним диаметром торообразного поплавка составляет 0,012-2 мм в зависимости от диаметра трубопровода, а на отводящем трубопроводе размещена регулирующая заслонка.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высота торообразного поплавка не менее длины перфорированной участка подводного трубопровода, при этом поплавок размещен с возможностью его перемещения только по оси подводящего трубопровода на вертикальном его участке.
