PL225713B1 - Urządzenie dozujące - Google Patents

Abstract

Urządzenie dozujące przeznaczone jest do dozowania ciekłego czynnika do cieczy zasadniczej. Urządzenie ma trzpień (21) przemieszczający się w kadłubie (1) wraz z dwustopniowym tłokiem (13) ruchem posuwisto - zwrotnym. Trzpień (21) jest jednym końcem umieszczony za pośrednictwem sprężyny (18) wewnątrz dwustopniowego tłoka (13). Sprężyna (18) jest oparta z jednej strony na krążku (30) osadzonym na końcu trzpienia (21), a z drugiej o dno dwustopniowego tłoka (13). Przeciwległy koniec trzpienia (21) ma gwintowaną końcówkę (31), którą jest połączony z regulacyjną tulejką (32), sprzężoną obrotowo z regulacyjną tuleją (9), umieszczoną w otworze (5) korpusu (4) zamocowanego na drugim końcu kadłuba (1). Trzpień (21) ma występ (27), o który opiera się uszczelka (25) osadzona w krążku (26) trwale osadzonym na trzpieniu (21) i posiadającym prowadzące element/elementy przemieszczające się w otworach wykonanych w korpusie (4). W osiowym otworze (5) korpusu (4) umieszczony jest szczelnie tłoczek (34), który jest przesuwany krążkiem (26) lub regulacyjną tulejką (32). Tłoczek (34) jest też uszczelniony po trzpieniu (21). W dnie dwustopniowego tłoka (13) znajdują się zatrzask/zatrzaski (22), które współpracują z rowkiem (23) usytuowanym na obwodzie trzpienia (21).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie dozujące ciekły czynnik do cieczy zasadniczej, zwłaszcza dozujące ciekłe zwilżacze do wody w celu obniżenia napięcia powierzchniowego wody stosowanej w instalacjach zraszających, zwalczających zapylenie w górnictwie podziemnym. Urządzenie może także znaleźć zastosowanie do dozowania do wody aktywnego czynnika ciekłego, służącego do usuwania osadów wytrącanych z wody w górniczych instalacjach chłodząco-zraszających.

Znane są stosowane powszechnie jako urządzenia dozujące różnego rodzaju pompy, zwłas zcza pompy strumieniowe.

Znane jest także z opisu patentowego wynalazku PL61403 urządzenie dozujące wyposażone w pionowy zbiornik i w pompę ssawną. Wnętrze zbiornika przedzielone jest przeponą gumową na dwie symetryczne części. Górna część zbiornika wypełniona jest zwilżaczem i jest połączona poprzez dyszę zasilającą z pompą strumieniową, zaś do dolnej części zbiornika doprowadzona jest woda pod ciśnieniem zasilania.

Inne rozwiązanie dozownika, znane z opisu patentowego wynalazku PL128294 posiada pompę strumieniową oraz pionowy zbiornik, w którego wnętrzu znajduje się zespół sit stanowiący przegrodę między zwilżaczem i napływającą wodą. W zbiorniku zachodzi bezpośredni kontakt wody zasilającej ze zwilżaczem.

Jeszcze inne rozwiązanie znane jest z patentu europejskiego EP 1971776. W rozwiązaniu tym dozownik wyposażony jest w hydrauliczny silnik posiadający element mający możliwość wykonywania przemiennego ruchu i oddzielający dwie komory oraz wyposażony w zespół hydraulicznego rozdziału dla doprowadzenia i odprowadzenia cieczy z tych komór. Ponadto urządzenie ma przełącznik posiadający popychacz połączony z zespołem hydraulicznego rozdziału powodujący na końcu swojego ruchu szybką zmianę jego położenia. Zespół hydraulicznego rozdziału posiada rozdzielacz szczelnie ślizgający się po płaskiej powierzchni, bez uszczelniających podkładek na tej powierzchni i posiadający otwory odpowiednio połączone z komorami hydraulicznego silnika zapewniające ich komunikację z kanałami dopływu i odpływu cieczy.

Znany jest również z publikacji WO 2012/063184 proporcjonalny dozownik dla dozowania dodatkowej cieczy do cieczy podstawowej, który posiada hydrauliczny silnik uruchamiany ciśnieniem cieczy podstawowej połączony z nurnikowym tłokiem przemieszczającym się w swojej komorze. Urządzenie posiada także drugą komorę o zmiennej objętości, ograniczoną membraną, posiadającą wlotowy i wylotowy otwór dla cieczy dodatkowej. Wylotowy otwór z komory drugiej połączony jest za pomocą przewodu z komorą króćca wylotowego cieczy podstawowej tak, że dodatkowa ciecz miesza się z wypływającą z dozownika cieczą podstawową.

Inne znane rozwiązanie urządzenia dozującego zostało przedstawione w instrukcji obsługi dozownika proporcjonalnego z roku 2004, firmy Dosatron International S.A.S. Rozwiązanie to posiada dwie komory mieszczące: w górnej komorze silnik hydrauliczny z tłokiem napędowym, a w dolnej komorze wtryskowy tłok dozujący. Między tymi komorami znajduje się komora mieszania wody z dozowanym preparatem. Obydwa tłoki osadzone są na wspólnym tłoczysku. Napęd dozownika to ciśnienie wody, pod którego wpływem następuje zasysanie zagęszczonego preparatu, jego dozowanie w żądanej proporcji i wymieszanie z wodą oraz jej przesłanie dalej. W korpusie komory silnika umieszczony jest odpowietrznik łączący komorę z otoczeniem. Dopływ i wypływ wody w komorze tłoka napędowego sterowany jest za pomocą zaworów, także na dopływie dozowanego preparatu do dozownika umieszczony jest zawór ssawny.

Urządzenia przedstawione w opisach patentowych wynalazków PL61403 i PL128294 posiadają własne odrębne pompy, które wymagają zastosowania dodatkowego, zwykle elektrycznego silnika. Natomiast rozwiązania znane z publikacji WO 2012/063184 oraz z instrukcji firmy Dosatron International S.A.S. są bardzo skomplikowane i nie spełniają wymogów urządzeń mogących znaleźć zastosowanie w górnictwie podziemnym.

Zgodnie z wynalazkiem urządzenie dozujące ciekły czynnik do cieczy zasadniczej posiada umieszczony w kadłubie hydrauliczny silnik w postaci dwustopniowego tłoka przemieszczającego się w tym kadłubie ruchem posuwisto-zwrotnym i napędzanego ciśnieniem cieczy zasadniczej. Urządzenie posiada przestrzenie o zmiennej objętości: zasysania dozowanym czynnikiem, dopływu i mieszania obu czynników oraz napełniania i wydalania mieszaniny cieczy. Rozwiązanie według wynalazku opiera się na pośrednim powiązaniu trzpienia wymuszającego ruch posuwisty dwustopniowego tłoka

PL 225 713 B1 podającego mieszaninę cieczy podstawowej i cieczy dozowanej oraz ruch układu zasysającego ciecz dozowaną.

Istota rozwiązania polega na tym, że urządzenie wyposażone jest w trzpień przemieszczający się w kadłubie wraz z dwustopniowym tłokiem ruchem posuwisto-zwrotnym, który to trzpień jest z jednego końca usytuowany wewnątrz dwustopniowego tłoka, w którym jest umieszczony wewnątrz sprężyny opierającej się z jednej strony o krążek osadzony na końcu trzpienia, a z drugiej strony o dno dwustopniowego tłoka, korzystnie poprzez krążek. Przeciwległy koniec trzpienia umieszczony jest w otworze korpusu usytuowanego na drugim końcu kadłuba urządzenia i jest swoją gwintowaną końcówką wkręcony w regulacyjną tulejkę sprzężoną obrotowo z usytuowaną w otworze korpusu tuleją regulacyjną. Trzpień posiada występ. O występ ten opiera się uszczelka, która jest osadzona w krążku trwale osadzonym na trzpieniu i posiadającym element/elementy prowadzące, przemieszczające się w otworach wykonanych w korpusie. W osiowym otworze korpusu umieszczony jest szczelnie przesuwany krążkiem lub tulejką tłoczek, przemieszczający się również szczelnie po trzpieniu. Ponadto w dnie dwustopniowego tłoka znajduje/znajdują się zatrzask/zatrzaski, do współpracy z rowkiem wykonanym na obwodzie trzpienia.

Istotne jest, by osie wzdłużne dwustopniowego tłoka i trzpienia pokrywały się.

Dno dwustopniowego tłoka od strony zewnętrznej posiada korzystnie ostrą obwodową uszczelniającą krawędź o średnicy mniejszej od zewnętrznej średnicy uszczelki umieszczonej w krążku trwale osadzonym na trzpieniu.

Skok połączenia gwintowego nakrętki z korpusem usytuowanym na końcu kadłuba urządzenia jest różny od skoku połączenia gwintowego końcówki trzpienia z regulacyjną tulejką.

Regulacyjna tuleja posiada zaczepy dla przeniesienia ruchu obrotowego zahaczające o odpowiednio ukształtowaną, na przykład sześciokątną, powierzchnię zewnętrzną regulacyjnej tulejki.

Poza tym, na drodze przepływu pomiędzy komorą zawierającą dozowany czynnik i komorą mieszania cieczy podstawowej i cieczy dozowanej znajduje się jednokierunkowy zawór.

Ponadto, urządzenie dozujące wyposażone jest w odpowietrzniki do zasysania lub wydalania powietrza z komory, w zależności od kierunku ruchu dwustopniowego tłoka.

Dozownik według wynalazku przedstawiono na rysunku w przykładowym wykonaniu urządzenia dozującego ciekły preparat do wody, na którym fig. 1 pokazuje urządzenie w osiowym przekroju wzdłużnym w fazie jego dozowania, fig. 2 przedstawia urządzenie w fazie zasysania preparatu, w osiowym wzdłużnym przekroju A-A, zaznaczonym na fig. 1, a fig. 3 pokazuje dozownik w przekroju poprzecznym B-B, jak pokazano na fig. 2.

Urządzenie posiada rurowy stopniowany kadłub 1 tworzący kolejno komorę 2 oraz komorę 3, o mniejszej średnicy oraz umieszczony w nim korpus 4 z przelotowym otworem 5. Z jednego końca, od strony komory 2, kadłub 1 jest zamknięty nakręcaną pokrywą 6, w której umieszczony jest ślepy króciec 7. Z drugiego końca kadłub 1 jest również zamknięty - za pośrednictwem nakrętki 8 połączonej kołnierzowo z osadzoną w otworze 5 korpusu 4 regulacyjną tuleją 9 i nakładką 10, mocującą króciec 11 osadzony w stopniowanym przelotowym otworze 12 regulacyjnej tulei 9. W komorach 2 i 3 osadzony jest szczelnie przesuwny dwustopniowy tłok 13 posiadający wewnątrz osiowe, połączone z sobą, przestrzenie 14 i 15 oraz przelotowy otwór 16. W otworze 16 umieszczony jest prowadzący oporowy krążek 17, o który oparta jest jednym końcem sprężyna 18. Ponadto krążek 17 posiada osiowy przelotowy otwór 19 prowadzący trzpień 21 oraz obwodowo usytuowane przelotowe otwory 20. W części dwustopniowego tłoka 13 zamykającej przestrzeń 15, stanowiącej jego dno z przelotowym otworem 16 umieszczono zatrzaski 22 ustalające położenie trzpienia 21 w jego rowku 23. Dno dwustopniowego tłoka 13 posiada na swojej zewnętrznej stronie uszczelniającą krawędź 24, która zapewnia szczelność w chwili jej docisku do uszczelki 25 umieszczonej w krążku 26. Krążek 26 jest osadzony na trzpieniu 21 i przytrzymywany występem 27 trzpienia 21, a ponadto jest zabezpieczony przed obrotem za pomocą sworzni 28 przemieszczających się w otworach 29 wykonanych w korpusie 4 kadłuba 1. Na końcu trzpienia 21 od strony przestrzeni 14 dwustopniowego tłoka 13 osadzony jest krążek 30 stanowiący element oporowy dla sprężyny 18. Drugi koniec trzpienia 21 ma gwintowaną końcówkę 31 wkręconą w regulacyjną tulejkę 32, która jest sprzężona sześciokątną powierzchnią z zaczepami 33 regulacyjnej tulei 9. Od strony komory 3 w otworze 5 korpusu 4 kadłuba 1 znajduje się zamykający tłoczek 34 osadzony w nim szczelnie i przesuwnie swoją powierzchnią zewnętrzną, a równocześnie także szczelnie ślizgający się częścią swojej powierzchni wewnętrznej względem trzpienia 21. W otworze 5 korpusu 4 kadłuba 1 między regulacyjną tuleją 9 i zamykającym tłoczkiem 34 jest utworzona komora 35 zawierająca dozowany czynnik, która łączy się przepływowo otworami 36

PL 225 713 B1 z jednokierunkowym zaworem 37. W dnie komory powietrznej 2 zabudowane są odpowietrzniki 38, a w ślepym króćcu 7 obwodowo rozmieszczone są wymienne dławiki 40. Ponadto urządzenie posiada: przyłącze 41 doprowadzające wodę do komory 3, przyłącze 42 doprowadzające dozowany preparat do urządzenia oraz przyłącze 43 odprowadzające mieszaninę, w których zabudowane są odpowiednio jednokierunkowe zawory 44, 45 i 46.

Działanie dozownika polega na cyklicznie powtarzających się dwu fazach jego pracy: fazy dozowania i fazy zasysania. Napęd dozownika pochodzi od ciśnienia wody.

Faza dozowania (fig. 1) zaczyna się, gdy krążek 30 dociskany sprężyną 18 oprze się o ślepy króciec 7 z równoczesnym osadzeniem zatrzasków 22 w rowku 23 trzpienia 21. Jednocześnie następuje odsunięcie się uszczelniającej krawędzi 24 od uszczelki 25 co powoduje tym samym rozszczelnienie komory 3 mieszania czynników, z której zaczyna przepływać mieszanina wody i dozowanego czynnika kolejno otworem 16 i otworami 20 do przestrzeni 15 i 14. Dzięki zastosowaniu dławików 40 na wypływie mieszaniny z dozownika następuje wzrost ciśnienia mieszaniny znajdującej się w przestrzeniach 14 i 15. Powoduje to równomierny przesuw, ustalonych względem siebie, dwustopniowego tłoka 13 i trzpienia 21 w kierunku powrotnym. Przesuwający się dwustopniowy tłok 13 powoduje powstanie dodatkowej komory 39 oraz wypychanie powietrza z komory 2 poprzez odpowietrzniki 38, zaś osadzony na trzpieniu 21 krążek 26 dociera do tłoczka 34, powodując jego przesuw w otworze 5 korpusu 4 w kierunku dopływu dozowanego czynnika. Przestrzeń w komorze 35 ulega zmniejszeniu, co skutkuje wypychaniem znajdującego się tam czynnika, poprzez kanały 36 i zawór 37 oraz jego dopływ do komory 3 mieszania obu czynników. W wyniku opisanych działań dozowany czynnik został dodany do wody.

Faza zasysania (fig. 2) ma miejsce od momentu, gdy krążek 26 oprze się o występ korpusu 4 w komorze 3 mieszania obu czynników i ciśnienie mieszaniny występujące w komorach 14 i 15 spowoduje przesunięcie dwustopniowego tłoka 13 w stosunku do trzpienia 21, po uprzednim wyskoczeniu ustalających zatrzasków 22 z rowka 23. Następuje wówczas dociśnięcie ostrej krawędzi 24 do uszczelki 25, a tym samym szczelne odizolowanie komory 3, która zaczyna się napełniać wodą dostarczoną za pośrednictwem przyłącza 41. Ciśnienie wody powoduje przesunięcie się dwustopniowego tłoka 13 względem trzpienia 21 skutkujące wprowadzeniem zatrzasków 22 w rowek 23 i dalsze ich wspólne przesuwanie w kierunku wylotu mieszaniny powodując wzrost objętości komory 3. Równocześnie trzpień 21 poprzez regulacyjną tulejkę 32 wypycha przed sobą tłoczek 34 powodując zassanie i wypełnianie komory 35 dozowanym preparatem. W tym czasie połączenie komory 3 z komorą 35 jest zamknięte przez zawór 37, zaś komora 2 wypełnia się powietrzem zasysanym przez odpowietrzniki 38. Z przestrzeni 39 zassana podczas fazy dozowania mieszanina, jest wypychana poprzez wymienne dławiki 38, ślepy króciec 7 i przyłącze 41 Taki stan trwa do momentu, gdy krążek 30 oprze się o ślepy króciec 7. Po tym następuje ponownie faza dozowania.

Rozwiązanie dozownika według wynalazku pozwala na regulację ilości dozowanego preparatu do wody. Realizowane jest to poprzez przekręcanie nakrętką 8, co powoduje obrót połączonej z nią regulacyjnej tulei 9 i przeniesienie obrotu przez jej zaczepy 33 na regulacyjną tulejkę 32. Powoduje to nakręcanie lub wykręcanie się regulacyjnej tulejki 32 względem gwintowanej końcówki 31 trzpienia 21, a w konsekwencji wymusza przesunięcie tłoczka 34 w odpowiednim kierunku, co prowadzi do zwiększenia lub zmniejszenia przestrzeni komory 35 napełnianej preparatem dozowanym, a więc reguluje wielkość porcji dozowanego preparatu. Połączenia gwintowe nakrętki 8 z korpusem 4 oraz końcówki 31 trzpienia 21 z regulacyjną tulejką 32 posiadają różne skoki i mają się jak 1:2. Stosunek tych skoków może być zmieniony, w zależności od potrzeb.

Claims (7)

1. Urządzenie dozujące ciekły czynnik do cieczy zasadniczej, posiadające umieszczony w k adłubie hydrauliczny silnik w postaci dwustopniowego tłoka przemieszczającego się ruchem posuwistozwrotnym w tym kadłubie i napędzanego ciśnieniem cieczy zasadniczej oraz posiadające przestrzenie o zmiennej objętości: zasysania dozowanym czynnikiem, dopływu i mieszania obu cieczy oraz napełniania i wydalania mieszaniny cieczy, znamienne tym, że ma trzpień (21) przemieszczający się w kadłubie (1) wraz z dwustopniowym tłokiem (13) ruchem posuwisto-zwrotnym, który to trzpień (21) z jednego końca jest usytuowany wewnątrz dwustopniowego tłoka (13), w którym jest umieszczony wewnątrz sprężyny (18) opierającej się z jednej strony o krążek (30) osadzony na końcu trzpienia (21),

PL 225 713 B1 a z drugiej strony korzystnie poprzez krążek (17) o dno dwustopniowego tłoka (13), natomiast przeciwległy koniec trzpienia (21) umieszczony jest w otworze (5) korpusu (4) usytuowanego na drugim końcu kadłuba (1 urządzenia i jest swoją gwintowaną końcówką (31) wkręcony w regulacyjną tulejkę (32) sprzężoną obrotowo z usytuowaną w otworze (5) korpusu (4) regulacyjną tuleją (9), przy czym trzpień (21) posiada występ (27), o który opiera się uszczelka (25) osadzona w krążku (26) trwale osadzonym na trzpieniu (21) i posiadającym prowadzące element/elementy (28) przemieszczające się w otworach (29) wykonanych w korpusie (4), w którego osiowym otworze (5) umieszczony jest szczelnie przesuwany krążkiem (26) lub regulacyjną tulejką (32) tłoczek (34), przemieszczający się również szczelnie po trzpieniu (21), a w dnie dwustopniowego tłoka (13) ma zatrzask/zatrzaski (22), do współpracy z rowkiem (23) wykonanym na obwodzie trzpienia (21).

2. Urządzenie dozujące według zastrz. 1, znamienne tym, że osie wzdłużne dwustopniowego tłoka (13) i trzpienia (21) pokrywają się.

3. Urządzenie dozujące według zastrz. 1, znamienne tym, że dno dwustopniowego tłoka (13) od strony zewnętrznej posiada korzystnie ostrą obwodową uszczelniającą krawędź (24) o średnicy mniejszej od zewnętrznej średnicy uszczelki (25) osadzonej w krążku (26) trwale osadzonym na trzpieniu (21).

4. Urządzenie dozujące według zastrz. 1, znamienne tym, że skok połączenia gwintowego nakrętki (8) z korpusem (4) jest różny od skoku połączenia gwintowego końcówki (31) trzpienia (21) z regulacyjną tulejką (32).

5. Urządzenie dozujące według zastrz. 1, znamienne tym, że regulacyjna tuleja (9) posiada zaczepy (33) dla przeniesienia ruchu obrotowego zahaczające o odpowiednio ukształtowaną, na przykład sześciokątną, powierzchnię zewnętrzną regulacyjnej tulejki (32).

6. Urządzenie dozujące według zastrz. 1, znamienne tym, że ma jednokierunkowy zawór (37) usytuowany na drodze przepływu cieczy z komory (35) zawierającej dozowany czynnik do komory (3) mieszania cieczy podstawowej i cieczy dozowanej.

7. Urządzenie dozujące według zastrz. 1, znamienne tym, że wyposażone jest w odpowietrzniki (38) do zasysania lub wydalania powietrza z komory (2), w zależności od kierunku ruchu dwustopniowego tłoka (13).