Классификация дозаторов жидкости

В основу классификации дозаторов жидкости целесообразно положить те же признаки, что и для дозаторов сыпучих материалов. Наиболее важными из них являются признаки, характеризующие дозатор с точки зрения способа и особенностей автоматического регулирования расхода, позволяющие наиболее рационально объединить различные устройства для последующего анализа.

Можно наметить две большие группы дозаторов:

• дозаторы непрямого действия;
• дозаторы прямого действия.

Дозаторы непрямого действия состоят из датчиков расхода - различных расходомеров, усилительных и корректирующих звеньев, задатчиков или устройств связи с внешними цепями, блоков сравнения и исполнительных и рабочих органов, в качестве которых нередко применяются заслонки с сервоприводами. Обычно такие дозаторы называются регуляторами расхода. Они нашли широкое применение в самых различных отраслях промышленности.

Дозаторы непрямого действия выполняются обычно по замкнутой схеме автоматического регулирования. Применение в качестве датчиков объемных расходомеров позволяет производить объемное дозирование жидкостей, а применение массовых расходомеров - массовое. При необходимости учета температуры, давления, рН и т.п., дозаторы связываются посредством цепей, обеспечивающих требуемую переработку сигнала, с соответствующими датчиками, устанавливаемыми на трубопроводе. Дозаторы жидкости непрямого действия применяются главным образом для жидкостей с вязкостью не более 500 спз, не содержащих крупных взвешенных частиц или волокон, а также значительных количеств растворенных газов. Температурный режим дозируемого потока желательно стабилизировать, поскольку нестабильность температуры приводит к необходимости применения сложной в исполнении системы компенсации. Дозирование жидкостей, находящихся при температурах близ точек фазовых переходов, приводит к большому снижению точности, а иногда и к полному нарушению процесса.

Однородность и гидродинамические свойства жидкостей, позволяющие с высокой степенью точности определить реакцию потока на регулирующие органы, дают основание во многих случаях ориентироваться на дозаторы прямого действия. Дозатор прямого действия - это устройство, не использующее для перестановки регулирующих органов внешних источников энергии. Именно поэтому дозаторы прямого действия ранее всех других типов нашли широкое практическое применение. Уже в конце прошлого века были известны очень интересные конструкции поплавковых дозаторов прямого действия, созданные для водоочистных сооружений. Чувствительным элементом дозаторов прямого действия является поплавок, который и определяет значение расхода, выдаваемого дозатором. Дозаторы прямого действия могут выполняться по замкнутым и незамкнутым схемам. Применение незамкнутых систем в ряде случаев не только оправдано, но и наиболее целесообразно, поскольку они значительно проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. Залогом успешного применения незамкнутых систем является сохранение в процессе работы расчетных значений проходных сечений. Последнее достигается очисткой дозируемой жидкости или введением устройств, систематически очищающих сечение проходного отверстия. Существенным недостатком дозаторов прямого действия является малый напор, под которым выдается дозируемый продукт. Для устранения указанного недостатка следует рассматривать возможность размещения дозирующего устройства непосредственного внутри аппарата, находящегося под давлением. Простота и высокая надежность дозаторов прямого действия позволяют рекомендовать их размещение внутри других аппаратов. Особый интерес представляет использование дозаторов прямого действия для поддержания массового расхода и расхода жидкости с учетом концентрации нужного компонента.

Несколько обособленно при приведенной классификации стоят насосы-дозаторы. Насосы-дозаторы совмещают функции получения нужного давления и собственно дозирования. Это позволяет использовать их не только как самостоятельные дозирующие устройства, но и как элементы замкнутых систем автоматического регулирования расхода. Насосы-дозаторы нашли широкое применение в самых различных отраслях промышленности и в зарубежной практике занимают сейчас главенствующее положение. Для дозирования могут применяться насосы общего назначения. Однако за последний период разработано довольно много специальных насосов, предназначенных для дозирования продуктов с различными характеристиками.

По принципу действия насосы-дозаторы могут быть разделены на механизмы с вращательным и с возвратно-поступательным движением рабочих органов. Механизмы с вращательным движением рабочих органов выдают дозируемый продукт непрерывным потоком с очень малыми пульсациями расхода. Механизмы с возвратно-поступательным движением рабочих органов для создания непрерывного потока с достаточно высокой равномерностью требуют совместной работы минимум двух цилиндров со смещением их по фазе. Строго говоря, такие насосы-дозаторы являются механизмами не нeпpepывнoгo дeйcтвия, а последовательного мелкопорционного. Однако большой объем их практического использования в качестве самостоятельных дозирующих устройств и в качестве элементов замкнутых систем регулирования расхода требует рассмотрения насосов-дозаторов в настоящей работе. Насосы-дозаторы по своим конструктивным особенностям приспособлены для объемного дозирования жидкостей. При работе с жидкостями переменного состава или температуры необходима коррекция процесса дозирования для обеспечения постоянства расхода. Введение корректирующих устройств резко усложняет всю дозировочную установку и почти не применяется.

По роду дозируемой жидкости можно различать:

• дозаторы легкотекучих жидкостей,
• дозаторы вязких жидкостей,
• дозаторы пастообразных продуктов,
• дозаторы суспензий,
• дозаторы эмульсий.

В зависимости от рода дозируемой жидкости сильно изменяется конструктивное решение дозатора. Принятое в некоторых работах разделение дозаторов по таким признакам дозируемых жидкостей, как агрессивность, горючесть, ядовитость, вполне допустимо, но дозаторы, распределенные по указанным признакам, различаются лишь по материалам, из которых они изготовлены, и по степени герметизации рабочего пространства.

Классификация дозаторов по конструктивным признакам содержит большое число групп, зачастую принципиально родственных.

Одна из наиболее рациональных классификационных схем, построенная по признакам, принятым в теории авторегулирования, приведена в табл. 1.

В приведенную классификацию не входят некоторые типы дозаторов, обеспечивающие выдачу отдозированного продукта непрерывным потоком, но по своему принципу действия являющиеся порционными.

Таблица 1. Классификация дозаторов жидкости нeпpepывнoгo дeйcтвия

Характер дозируемого продукта	Прямое регулирование		Непрямое регулирование	Насосы-дозаторы
	Объемные, массовые по содержанию компонента		Объемные и массовые	Объемные
	Незамкнутые	Замкнутые	Замкнутые	С вращательным движением	С вращательно-поступательным движением
Легкотекучие	По скорости	По течению	По скорости	По скорости вращения	По числу ходов
	По сечению		По сечению		По подаче на один ход
Вязкие	-	-	По скорости	По скорости вращения при стабилизации температуры	По числу ходов при стабилизации температуры
Пстообразные	-	-	-	-	По числу ходов бесклапанные
Суспензии Эмульсии	По сечению с самоочисткой рабочих элементов или отстоем	По сечению с принудительной очисткой	По скорости и сечению с датчиками без сужающих устройств	По скорости вращения с промывкой сальников	По числу ходов и по подаче на один ход с промывкой уплотнений