Плавный отбор спирта

Че то форум сегодня вялый до крайности - попытаюсь новую тему для разговоров-измышлений внести.

Вчера мы с нашим однофорумчанином и моим таганрогским знакомым,(V_B - на этом сайте), устроили местный микросеминар по проблемам спиртоварения, по разным вопросам. Оба вынесли много интересного.
По поводу плавного отбора он рассказал два метода, над которыми он раздумывает.
С его разрешения выношу на общее обсуждение.

Вариант один.
Делаем игольчатый кран, игла ходит поступательно, приоткрывая отверстие сильнее и наоборот. Представили? Обратный конец иглы закреплен в биметаллической пластине, например, от теплового автомата защиты. Пластина обмотана нихромом, на который подается напряжение. Чем сильнее греется пластина - тем сильнее она изгибается. Открывая отбор. Нагрев закончили - вернулась обратно, закрыла отбор.
При нагревании до 100С ход пластины до 5-8мм легко, в зависимости от размера, жесткость очень высокая, проверено. Методы регуляции очевидны.
Есть одно но - инерционность нагрева и охлаждения - старт стоп не реализуешь. Но плавное изменение отбора - сто пудов.

Вариант два.
Делаем игольчатый кран, игла ходит поступательно, приоткрывая отверстие сильнее и наоборот. Представили? Обратный конец иглы закреплен в железном магнитящемся сердечнике. Этот сердечник  частично находится в катушке электромагнита, возвратной пружинкой с небольшим усилием выталкивается из катушки электромагнита, закрывая отбор.
На катушку подаем достаточно высокочастотную напругу - сердечник начинает втягиваться. Усилие втягивания, а, значит, и величина механического перемещения внутрь пропорциональна величине поля-напряжения. Добавили - открыли, убавили - прикрыли. Методы регуляции очевидны, инерционности меньше на порядок. В крайних положениях теоретически возможен старт стоп


И то, и то практически довольно легко переводится в железо. Минимальные комплектующие я уже прикупил. Но.
Перед экспериментами хотелось бы услышать ваши отклики, господа...

А чем лифт не устраивает, и реализуется проще и регулировать легче? Твои варианты наверное работоспособны,вариант 2 - думаю проще купить, если поискать, чем делать, думаю конструирование игольчатого крана в кустарных условиях тяжело выполнимо, а самое главное не надежно!
ИМХО

ИМХО самый тонкий момент: "Делаем игольчатый кран"

Чем не устраивает клапан от утюга?

Во первых, кустарно делать никто и не собирается. Токарь сделает механическую часть клапана часа за полтора - два.
Клапан от утюга не устраивает по многим причинам. К тому же у меня давно работает гораздо более совершенный импульсный клапан. И механический игольчатый кран, кстати, тоже.

Вопрос ведь не в старт-стопе, а в возможности ПЛАВНО менять отбор от нуля до полного слива.

Если биметаллическую пластину приспособить к лифту вместо шагового двигателя тогда я думаю это выполнимо ну и соответственно старт стоп с клапаном.А второй вариант уж больно хлипкий и трудновыполнимый.
Удачи.

 Мне больше понравился первый вариант. Только надо наоборот. Чем выше температура тем меньше отбор.Биметалическую пластину ставим на куб, при 80град. она устанавливает иглу к примеру на1000мл. отбора, при понижении спиртуозности в кубе постепенно повышается температура и игла помаленьку перекрывает отбор. В конце концов она его полностью перекроет примерно при 95-98град. усилие би.пластины довольно велико и не зависит от температуры, кроме того ход изгиба можно сделать каким угодно используя "гармошку" из нескольких пластин. Как примострячить её к кубу это уже детали.
Второй вариант тоже не плохой, реализуется даже проще чем первый. На куб ставим блок термопар которые и работают на катушку, но! Положение иглы здесь будет зависить не только от температуры но и от температуры окр. среды, а главное от скорости потока спирта.
Вобщем классно со своим другом посидели. Теперь есть о чём подумать.

Всем привет!

Вот уже неделю использую для этой цели "Электромагнитный клапан ВАЗ 21083..." (28 грн). Пришлось собрать мультивибратор на советских транзисторах; вращая ручку сопротивления, изменяю длительность открытия клапана ~ 0.2 .. 2 с при периоде следования ~ 2с. Ну, заодно и термометры туда в коробку поставил, все питается от 12V, сопротивление обмотки клапана 40 Ом. Клапан стоит внизу спиртоотвода - он плотно садится на силиконовую трубку 5мм. То есть вот та пробка с ватой вставляется в горло приемной бутылки:

игорь223
Я что то не совсем уловил конечную суть этого девайса.  что то все так замудрено.
пластина биметалилическая, электромагниты высокочастотные.

что добится то хотим??  плавного открытия-перекрытия по мере роста температуры???

так тоже самого можно добится гораздо более простыми средствами.
это давно и успешно работает, поскольку я машинист тепловоза - электровоза и вижу это на практике.

1. сильфонная система на основе ацетона. (применяется в термостате автомобиля) - ход те же 7-10 мм.
температуру срабатывания легко можно изменить - заменив на более легкокипящую жидкость типа эфира.
а для плавного изменения зоны движения и температуры - ставим сжимающую пружину.

2. сильфонная система - на основе церзина.
церезин можно заменить смесью минерального масла и парафина.  отличается большой степенью расширения.
напримен при нагреве  от 60 до 100 градусов мы получим линейное расширение смеси.
осталось подобрать емкость с церезином - и исполнительный элемент - типа гармошки сифона (например от того же автомобильного термостата) - они продаются по отдельности как запчасти.
гармошка управляет иглой.    

Интересно, Запал.
Надо покопаться в сети, я с теми запчастями, о которых ты пишешь, не встречался вплотную.
А что за гармошка - нарисовать можешь?

Ну типа пока отвечу сам себе

Вот так было до автоматизации (точнее, достоверного контроля-управления), вместо электромагнитного клапана был латунно-стальной клапан имени самоделкина: внутри латунной трубки нарезана резьба, туда на несколько витков ввинчивался болтик, действие очевидно. Многократно меньше, чем клапан ВАЗа (там, кстати, та же самая обсуждаемая в теме "игла" из пластика) и электроники никакой, но как же лучше сейчас, чем тогда. 

А что за гармошка - нарисовать можешь?

легко.  Держи.
сильфоны применяются в любой автоматике - на холодильно компрессорном оборудовании.
скорее всего ты их видел сотни раз - просто не обращал внимания.
сам сильфон - просто трубчатая гармошка.

я эти устройства переделываю - не меняя механизм переключения (очень точные собаки) -
просто меняю сами сильфоны с различных устройств.  они очень сильно отличаются по жесткости, упругости,
величиен хода.
таким образом я добиваюсь срабатывания на нужный мне диапазон.

можно сделать даже переключательный термометр - с плавно меняемой температурой.
достаточно взять автоматику на диапазон до 2-3 кГ\см - и подсоеденить к трубочке наполненной пропаном от газовых зажигалок.
получим устройство работающее от температуры от - 30 до +40.
если поставим сильфон на 10 кГ\см - получим диапазон примерно от 30 до 100 градусов.

диапазон давления низкокипящих жидкостей очень линейный и весьма удобен для конструкции автоматики.
поскольку газ легко может проходить по каппилярным трубочкам от холодильных установок.

на фото видно (справа вверху) что это был регулятор давления на диапазон 0,5 - 2 кГс\см. сильфон от него лежит лежит отдельно в голом виде.
Беда была в том что этот регулятор импортный - сделан ювелирно и очень качественно - с кучей микрометрических винтов.
а мне нужен диапазон - от 5 до 10 кГсм\ - для компрессора. что делать??  Меняем сильфоны. Ставлю сильфон от грубоватого устройства на давление 5-16 кг\см - и я получил очень точный механизм с возможностью ручного регулирования давления в нужном мне диапазоне.

По сути если подключить с этому аппарату резервуар с легкокипящим газом или жидкостью типа церезина - я получу электротермометр с контактной группой.  у многих устройств - есть возможность подстройки величины гистерезиса.
прошвырнись по мастерским для ремонта промышленного холодильного оборудования.
дайдешь даже то чего и быть не может.
Удачи.

Реф, то, что ты сделал, обсуждается в другой ветке автоматизации. Это прототип ШИМа - широтно импульсной модуляции. Работает, без сомнения, но тут речь немного о другом. Если приведешь схему, кто нибудь воспользуется, без сомнения и скажет тебе спасибо. Еще лучше, если ты еще и опишешь свой метод - как именно, когда и насколько сильно и для каких целей регулируешь отбор.

Да, Запал, я такие штуки не только видел, но м пользовал, спасибо за напоминание.
Надо подумать...

Регулировать игольчатым клапаном - не проблема. Можно придумать кучу разных вариантов управления: электрическое, пневматическое термическое (тепловое) и т.д. Проблема в самом клапане. Сделать такой клапан с достаточно большим диапазоном регулирования расхода совсем не просто. В промышленности такие клапана существуют, но цена... Сложность клапана несоизмеримо возрастает с увеличением диапазона изменения расхода.

я думаю что в принципе не так сложно. 
возьмем иглу толшиной 1 мм. 
есть иглы - весьма пологие от острия.  через отверстие в 1 мм - приличный поток спирта бежит.
в то же время у пологой иглы - хорошая точность и линейность перекрытия проходного сечения.
да и длина хода может быть 15-20 мм.

хотя я собственно сомневаюсь в необходимости именно такого варианта - именно плавного.
мне кажется что старт-стопный режим электрического клапана - более оправдан.
причина самая простая. 
у клапана с плавной регулировкой - еще и необходимо вводить термостабилизацию.
иначе горячий спирт - будет течь быстрее холодного. опять проблема.

Игольчатые клапана с плавным регулированием имеют одну очень неприятную особенность - залипание иглы в закрытом состоянии. Поэтому они начинают работают только при каком-то минимальном расходе. Я тоже думаю, что старт-стопный режим наиболее подходящий. В конце концов можно попробовать шаровой вентиль с приводом от шагового двигателя. Здесь не такая большая скорость реакции, зато большой диапазон расхода и простота воплощения.

Я думаю что не все так плохо, и сделать это в "современных" условиях посилам любому!!!
А делать шаговый двигатель или ставить моторчик на врщение иглы - вот это думаю сложнее.
Я так понимаю, если эта тема нужна - могём и подумать как ее реализовать!
Думмаю мое и Игоря223 инженерное образование и позволит соорудить что-либо приемлеемое для повторения в "массах"!

А теперь напрягитесь и попробуйте все же сформулировать цель, а зачем же нам плавное регулирование отбора клапаном?

А то складывается впечатление, что уже процесс пошел уже ради самого процесса, а не конечной цели.

Во во. Согласен. В гамаке и стоя.
Ректификация от перегонки отличается только тем, что часть сконденсированного в дефлегматоре продукта отправляется обратно в куб. Для того, что бы по пути назад в куб, до куба дошло не все, а только то что не закипит вверху. Не смог превратиться в пар и полезть обратно в дефлегматор на середине колонны - вали в куб. Путем такой циркуляции и происходит разделение. Чем больше раз наш продукт сбегает туды-суды, тем концентрированнее он станет на разных уровнях колонны.  А "туды-суды" зависит от количества возвращаемого в колонну.
Не отбираем ничего - колонна имеет идеальное разделение. Но и продукта нет совсем. Все внутри.
Отбираем все - разделения нет вобще, есть просто перегонка.
Наш режим - где то посередине.

Так вот, что бы точно понимать в каком месте середины мы есть, нам и нужно знать отбор. Причем не только отбор, но и полный поток флегмы.

Для этого, я путем перегонки воды, определил мощность, которая используется на испарение. Т.е. открыл полностью отбор и в режиме перегонки выгнал литр воды. Зная время за которое этот литр набрался, легко посчитать какая для этого потребовалась мощность.

Имея мощность, можно пересчитать объем испаряемого спирта.

Имея объем испаряемого спирта, можно определить оптимальный отбор (примерно 1/3 в режиме отбора тела и меньше на хвосто-головных участках).

Для того что бы выставить оптимальный отбор, автоматический клапан не нужен. Нужен мерный объем и секундомер.

Автоматический клапан нужен для автоматической ректификации.
Но тут есть большое НО. Регулируя отбор автоматически, мы должны автоматически же знать расход через клапан.

Тут есть два пути. Мегарешения предложенные выше + расходомер, либо клапан с ШИМ. Это примерно так же как сервопривод и шаговик. Оба решают задачу точного позиционирования, но сервопривод имеет обратную связь, а шаговик - нет.

Я решил что клапан с ШИМ имеет достаточную для меня (около 10%) точность регулирования расхода без обратной связи. При этом не следует забывать что это достаточно дешевое и легкоповторяемое решение проблемы регулирования отбора.

Хотя в душе мне больше нравятся системы с обратной связью. Бо тут мне прихдится верить клапану "на слово", не имеея его прямого контроля. 


Вопрос в том, насколько непрерывный плавный отбор лучше чем 1 сек открыто 1 сек закрыто (отбор 50%).

Отличный пост, Альтаир. Коротко и точно сформулировано.
Так вот, клапан и ШИМ - это уже практика. Пусть еще нераспространенная, но, по сути, уже свершившийся факт. И тут понятна цена вопроса и уровень сложности по воплощению в жизнь. Варианта два, с небольшими вариациями.

1. Бюджетный.
Клапан от автомобиля плюс мультивибратор.
Согласись, что вручную решает точно такую же задачу, как и с управлением от компа.
2. Небюджетный.
Сделанный на заказ из инертных к агрессивной среде материалов и управляемый процессором.
То же самое, но автоматически с возможностью сложного алгоритма.
Тут, кстати, ты не совсем прав про отсутствие обратной связи. Она есть, скажем по температуре в теле колонны.
Дискретность состояния открыто-закрыто, как негласно принято у нас считать, нивелируется инертностью самой системы, если период ШИМ подобран правилно (хотя критерии правильности не обсуждались, просто предположили, что за 10секунд особо не нарушается равновесие)

Аналоговый, недискретный метод регулирования в смысле получения результата, согласись, ничем от цифрового не отличается. Только ценой вопроса. К примеру, схема на одном корпусе аналоговой микросхемы идеально работает при стабилизации давления с аналоговым же датчиком, хотя туда и ПИК можно легко загородить.
Так вот, аналоговый метод регуляции я и вынес на рассмотрение. И, если окажется, что он не хуже цифрового - или даже дешевле, скажем по исполнению - то почему бы не иметь альтернативы.

Ты просто часто излишне категоричен, это заметно по твоим сообщениям. И склонен категорично мыслить цифровыми категориями. Которые, кстати, и мне близки.
Но подумать над плавным, недискретным методом отбора имеет смысл.

Реф, то, что ты сделал, обсуждается в другой ветке автоматизации. Это прототип ШИМа - широтно импульсной модуляции. Работает, без сомнения, но тут речь немного о другом. Если приведешь схему, кто нибудь воспользуется, без сомнения и скажет тебе спасибо. Еще лучше, если ты еще и опишешь свой метод - как именно, когда и насколько сильно и для каких целей регулируешь отбор.
игорь223, 22 Марта 09, 20:37

Думаю, что с ростом частоты следования импульсов оба способа отбора сходятся по результатам.

Метод как таковой еще не выработал. Пока экспериментировал так: сначала устанавливаю минимальную длительность открытий клапана и максимальный интервал между импульсами; при этом колонна близка к работе на себя. Жду когда стабилизируется температура в приемной шайбе и спиртопровод полностью заполнится жидкостью. Затем увеличиваю длительность открытий - и дальше уже все на чутье Скажем, по опыту знаю, что при таком-то размере пламени горелки надо отбирать примерно 10 мл/мин, чтобы процесс пошел хорошо. Надо, конечно, на электронагрев переходить.

Вот схема: