[发明专利]一种液体自适应比例混合装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种用于液体按比例混合的液体自适应比例混合装置。

背景技术

在水处理、食品饮料、医疗、消防等很多领域都涉及到需要将高浓度的药液经过混合，配置成低浓度的溶液以备使用。通常采用的方式有下述几种：

1.当前运用最多的方式，是采用计量泵定量泵入高浓度药液，通过对产品溶液的相关特性的检测来控制计量泵的流量，以此实现产品溶液的浓度控制。这种比较流行的方式能够比较好地控制药液的混合浓度，但是由于是通过检测反馈控制方式，控制上的滞后就不可避免；同时随着流量、压力的不断变化，需要不断地进行调节，产品溶液浓度经常波动；如果没有与混合药液相关的检测参数或不容易进行在线检测，那么就难以采用计量泵定量控制了。

2.采用以容器精确量取药液与其他液体混合，获得特定浓度的的溶液。这种方式可以很精确地控制药液的混合浓度，但是需要大体积的容器，最关键的是不能在线连续混合，产能受到很大限制。

3.泡沫消防系统中通常采用环泵式比例混合器或压力比例混合器。环泵式比例混合器需要防腐蚀的高精度泵，并且运行复杂，系统启动准备时间长。压力比例混合器采用机械式结构，但是没有压力或流量补偿机制，在出水压力或流量变化时造成混合比例不稳定影响消防效果，浪费泡沫药液。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提出一种液体自适应比例混合装置。

本发明采用的技术方案是，设计一种液体自适应比例混合装置，包括：总管路、从总管路分出相互并联的主管路和支管路，所述的支管路上设置有混合器，所述主管路上设置有V形管，该V形管流道内设置有可以在流体中自由浮动的浮子，所述的主管路和支管路通过三通汇合成总管路。

在本发明的较佳实施例中，在主管路和支管路上均设置有节流调节装置。所述的主管路上与支管路汇合的前端设置有射流混合器。

与现有技术相比，本发明提出的液体自适应比例混合装置采用简单的机械式比例混合结构，通过增加设置浮动压力微调装置，动态补偿各管路因压力、流量变化带来的流量分配/混合比例误差，在保持系统结构简单、使用方便等优点的情况下，大大提高系统的混合比例精度。

附图说明

下面结合附图和较佳实施例对本发明进行详细的说明，其中：

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明中V形扩张管段及浮子的工作原理示意图；

图3是本发明第一实施例的原理结构示意图；

图4是本发明第二实施例的原理结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明原理做如下说明：

1.对于并联管路，主管路流量等于各支管流量之和，即：

2.各支管路在A、B点间的阻力损失相等，即：

 ， 

式中，包括局部阻力的当量长度。现取常用的二支管路结构进行分析：

图1是设置有两条光滑支管路的并联管路系统。初始时，支管路7流量为，支管路2的流量为，使得：=。对光滑圆管系统来说，管路确定后，各支管路的阻力损失可以写为：

=……

调整流量变为，同时各支管路特征保持不变，那么各支管路的阻力损失为：=……

式与式相除，得到：

……

由于支管路7与支管路2流量比值较大，流速差异也很大。通常，在大比例流量情况下，大流量的支管路7流态为湍流，而小流量的支管路2流态为层流。

摩擦系数是雷诺数Re和相对粗糙度的函数，即。对于Re<2000

的支管路2，流态为层流时，

……，将雷诺数代入式可得：

……，对于光滑支管路1，的影响可以忽略，当流态为湍流时，在范围内，可采用柏拉修斯公式：

…… ，将代入式可得：

……，将、式代入式可得：……

，

流量变化时，为了保持各支管流量比例保持恒定，需要使

，即需要满足：

实际上，从式可以看出，当且仅当，，即流量保持恒定，各支管路的流量比例才能保持恒定。

如果调整流量，并且，那么，，代入式可得：

……

初始各支管路流量比例，由于、均为常数，，令，那么

对流量进行调整，使得，上述两式与式联立：

        得到： ……

分析式可以发现，调整流量增大时，，两支管路流速比小于初始流速比，两支管路流量比小于初始流量比；调整流量减小时，，两支管路流速比大于初始流速比，两支管路流量比大于初始流量比。