RU218634U1 - Сифон - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к гидроавтоматическим устройствам и может быть использована во многих отраслях народного хозяйства для автоматического преобразования непрерывного потока жидкости с небольшим расходом в дискретный поток с большим расходом. Более конкретно, данная полезная модель может найти применение для дозированной подачи жидкости в пищевой и химической промышленности, в оросительных системах и в различных устройствах гидросмыва. Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции сифона и повышение его эффективности путем улучшения гидравлических условий проходных сечений и технологичности изготовления. Упрощение конструкции сифона и повышение его эффективности достигается тем, что всасывающая трубка 6 по оси разделена перегородкой 7 на две части, заглушена внизу полностью крышкой 5, а с правой стороны на верхнем уровне проходного сечения выходного штуцера 8 направляющие рёбра 11 выполнены на верхней части всасывающей трубки 6, воздушный колпак 4 с внутренней стороны выполнен ступенчатым и установлен на ребрах жесткости 11 с натягом посредством большого диаметра 19 и ограничен в движении по оси вниз посредством малого диаметра 20. Выполнение воздушного колпака без направляющих ребер по сравнению с прототипом позволило достичь равномерной усадки при его изготовлении из пластмассы путем горячего прессования, сократить браки и увеличить производительность литьевого пресса, что увеличило эффективность изготовления сифона 1. Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что в сифоне, содержащем всасывающее колено, состоящее из всасывающей трубки с воздушным колпаком наверху, заглушкой внизу и боковым выходным штуцером, сливное колено с муфтой, сливной трубкой и трубкой сапуном и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена, всасывающая трубка снизу разделена по оси перегородкой на две части до верхнего уровня проходного сечения выходного штуцера, наверху выполнена полным проходным сечением и направляющими ребрами по наружному диаметру, нижние грани которых расположены выше нижнего среза воздушного колпака, а верхние грани расположены ниже верхнего среза всасывающей трубки, воздушный колпак с внутренней стороны выполнен ступенчатым диаметром, установлен с натягом на направляющих ребрах посредством большого диаметра и ограничен в перемещении по оси вниз посредством малого диаметра. 13 ил.

Description

Полезная модель относится к гидроавтоматическим устройствам и может быть использована во многих отраслях народного хозяйства для автоматического преобразования непрерывного потока жидкости с небольшим расходом в дискретный поток с большим расходом. Более конкретно, данная полезная модель может найти применение для дозированной подачи жидкости в пищевой и химической промышленности, в оросительных системах и в различных устройствах гидросмыва.

Известен сифон, содержащий всасывающее колено с высасывающей трубкой, воздушным колпаком и стаканом, сливное колено со сливной трубкой и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена. В этом сифоне стакан установлен вверх дном, герметично закрыт крышкой с нижней стороны и снабжен выходным боковым штуцером у донышка, высасывающая трубка нижним концом герметично установлена в стакане через его донышко, а верхним концом возвышена над донышком и снабжена воздушным колпаком, при этом нижняя кромка сливной трубки установлена выше нижней кромки всасывающей трубки, кроме того сливная трубка сливного колена снабжена муфтой соединения с трубкой-сапуном [Патент РФ №2557879, кл. F04F 10/10 от 27.07.2015 г. Бюл. №21].

Недостатками этого сифона являются сложность конструкции, невысокая надежность и неудобство в эксплуатации. Выполнение всасывающего колена в виде всасывающей трубки, установленной в стакане и центрированной в нижней части крышкой с направляющими ребрами с внутренней стороны, приводит к уменьшению проходных сечений, увеличению вероятности засорения и ухудшению запуска сифона, что в конечном результате усложняют конструкцию и снижают надежность сифона в целом. Поступление подводимого расхода воды из крана прямо в накопительную емкость в момент окончания «слива» создает волны на поверхности воды в емкости, что ухудшает срыв вакуума сифона и приводит к частичному параметрическому отказу работы сифона. Резьбовое соединение всасывающего и сливного колена в ходе эксплуатации приходит в негодность из-за частой разборки для промывки накопительной емкости и проходных сечений сифона. При каждой промывки накопительной емкости необходимо отсоединить сливное колено от приемной трубки потребителя, что создаёт неудобство в эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением является сифон, содержащий всасывающее колено с воздушным колпаком, заглушкой и всасывающей трубкой с боковым выходным штуцером, сливное колено с муфтой, сливной трубкой и трубкой-сапуном и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена, всасывающая трубка по оси разделена перегородкой на две части, заглушена внизу полностью, а наверху - в части со стороны выходного штуцера, при этом нижняя часть перегородки выполнена выше нижней кромки всасывающей трубки, воздушный колпак установлен в верхней части всасывающей трубки и выполнен с буртиком с вырезом, причем вырез направлен в сторону выходного штуцера, выходной штуцер снабжен крепежной гайкой, а его конец и входной канал сливного колена выполнены гладкими для их соединения между собой скользящей посадкой [Патент РФ № 2694493, кл. F04F 10/10 от 16.07.2019 г. Бюл. №20 (прототип)].

Недостатками этого сифона являются сложность конструкции, невысокая эффективность из-за несовершенных гидравлических условий проходных сечений и нетехнологичности изготовления его деталей из пластмассы путем горячего прессования.

Выполнение всасывающей трубки, разделенной по оси на две части и заглушенной у верхнего среза со стороны выходного штуцера, а воздушный колпак с направляющими ребрами, начинающимися с его донышка, ухудшают гидравлические условия проходных сечений и снижают значение технических показателей сифона. При запуске сифона в работу, вода из накопительной емкости через воздушный колпак поднимается к верхнему срезу всасывающей трубки и поступает в неё в раздробленном на четыре части потоком из-за направляющих ребер, выполненных в воздушном колпаке, что препятствует образованию необходимой равномерной воронки для мгновенного закрытия проходного сечения всасывающей трубки и выдавливания из неё сжатого воздуха в атмосферу через сливное колено, что снижает проходную способность сифона и надежность его запуска в работу. Изготовление воздушного колпака с направляющими ребрами внутри из пластмассы путем горячего прессования усложняет процесс его изготовления, приводит к снижению производительности и частичным бракам из-за неравномерного распределения массы по телу и неравномерной усадки.

Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции сифона и повышение его эффективности путем улучшения гидравлических условий проходных сечений и технологичности изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в сифоне, содержащем всасывающее колено, состоящее из всасывающей трубки с боковым выходным штуцером, воздушным колпаком наверху и заглушкой внизу, сливное колено с муфтой, сливной трубкой и трубкой сапуном и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена, всасывающая трубка снизу разделена по оси перегородкой на две части до верхнего уровня проходного сечения выходного штуцера, наверху выполнена полным проходным сечением и направляющими ребрами по наружному диаметру, нижние грани которых расположены выше нижнего среза воздушного колпака, а верхние грани расположены ниже верхнего среза всасывающей трубки, воздушный колпак с внутренней стороны выполнен ступенчатым диаметром, установлен с натягом на ребрах посредством большого диаметра и ограничен в перемещении по оси вниз посредством малого диаметра.

Сущность предлагаемой полезной модели приведена на рисунках, где Фиг.1 - общий вид сифона, Фиг.2 - конструктивная схема сифона, Фиг.3 - конструктивная схема всасывающей трубки всасывающего колена, Фиг.4 - конструктивная схема воздушного колпака, Фиг.5 - вид А на Фиг. 3, Фиг. 6 - вид В на Фиг. 3, Фиг.7 - схема установки сифона и питающей трубки к накопительной емкости, Фиг.8 - схема зарядки сифона, Фиг.9 - состояние сифона после его зарядки, Фиг.10 - состояние сифона перед запуском в работу, Фиг.11 - рабочая схема монтажа сифона с накопительной емкостью и потребителем (вариант потребителя - приемный патрубок и поливные трубки с водовыпусками), Фиг.12 - состояние сифона после запуска в работу (происходит слив жидкости из накопительной емкости свободно в атмосферу) и Фиг.13 - состояние сифона после окончания его работы (прекращается свободный слив жидкости из накопительной емкости).

Сифон 1 содержит всасывающее 2 и сливное 3 колена (Фиг.1). Всасывающее колено 2 (Фиг.2) состоит из воздушного колпака 4, заглушки 5 и всасывающей трубки 6 с разделительной перегородкой 7 по оси и боковым выходным штуцером 8, выполненным гладким концом 9 и снабжённым крепёжной гайкой 10. Всасывающая трубка 6 в верхней части выполнена с направляющими ребрами 11, верхние уровни которых расположены ниже её верхнего среза, и заглушена внизу полностью, а со стороны выходного штуцера 8 - на верхнем уровне проходного сечения выходного штуцера 8, при этом нижняя часть перегородки 7 выполнена выше нижней кромки всасывающей трубки 6 (Фиг.3, 5 и 6). Сливное колено 3 состоит из муфты соединения 12 с гладким входным каналом 13, сливной трубки 14 и трубки сапуна 15 (Фиг.2). Всасывающее колено 2 соединено со сливным коленом 3 путем скользящей посадки гладкого конца 9 выходного штуцера 8 и гладкого входного канала 13 муфты 12 и зафиксировано фиксатором 16, при этом нижняя кромка сливной трубки 14 установлена выше нижней кромки разделительной перегородки 7 всасывающей трубки 6 (Фиг.2 и 7). Воздушный колпак 4 (Фиг.4) с наружной стороны выполнен буртиком 17 с вырезом 18, а с внутренней стороны - со ступенчатым диаметром и установлен с натягом на направляющих 11 всасывающей трубки посредством большого диаметра 19 и ограничен в движении по оси вниз посредством контактирования малого диаметра 20 с направляющими. Сифон 1 имеет механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего 2 и сливного 3 колен.

Для подготовки сифона 1 к работе необходимо установить его в емкости 21 с крышкой 22 и отверстием 23 посредством крепёжной гайки 10, закрепить к боковой стенке емкости питающую трубку 24 посредством установленного над сифоном крана 25 с регулирующим флажком 26 (Фиг.7 и 8) и произвести его зарядку.

Произвести зарядку сифона 1 следующим образом (Фиг.8). Снять воздушный колпак 4 от всасывающей трубки 6 путем вытягивания его вверх небольшим усилием, не допуская отклонения всасывающего колена 2 от вертикального положения. Наполнить воздушный колпак 4 рабочей жидкостью и вылить во всасывающую трубку 6. Подачу рабочей жидкости во всасывающую трубку 6 продолжить до появления истечения жидкости из сливной трубки 14. После истечения рабочей жидкости из сливной трубки 14 воздушный колпак 4 установить на направляющих ребрах всасывающей трубки 6, продавливая на него с небольшим усилием до остановки движения вниз по оси и не допуская отклонения всасывающего колена 2 от вертикального положения (зарядка сифона завершена). Зарядка сифона 1 - это заполнение всасывающей трубки 6 рабочей жидкостью до внутреннего нижнего уровня бокового выходного штуцера 8 (Фиг.9).

Далее емкость 21 закрыть крышкой 22 и сифон 1 посредством муфты соединения 12 соединить с приемным патрубком 28 потребителя, состоящего, например, из поливных трубок 29 с водовыпусками 30 (Фиг. 10 и 11).

Сифон 1 готов к работе.

Работает сифон 1 следующим образом. Рабочая жидкость с небольшим расходом q, задаваемым краном 25 и регулирующим флажком 26, через питающую трубку 24 поступает в накопительную емкость 21 и медленно накапливается в ней до уровня нижней кромки воздушного колпака 4 (нижний уровень - НУ, на Фиг.10 не показан), не совершая никакого воздействия на предварительно заряженного состояния сифона 1 (Фиг.10). Далее начинается накопление жидкости в емкости выше НУ (начало режима «накопление»). Уровень жидкости в накопительной емкости 21 медленно поднимается. Поднимается уровень жидкости также в полости воздушного колпака 4, но с отставанием от уровня в емкости 21, так как ее повышению препятствуют воздух в колпаке 4, в верхней части всасывающей трубки 6 и столб рабочей жидкости во всасывающей трубке 6. В период повышения уровня жидкости в емкости 21 под действием столба рабочей жидкости в емкости 21 сжимается воздух в воздушном колпаке 4 и медленно выжимает жидкость из всасывающей трубки 6 в атмосферу через крышку 5, выходной боковой штуцер 8 с крепёжной гайкой 10 и гладким цилиндрическим концом 9, муфту соединения 12 с входным каналом 12, фиксатором 15 и сливную трубку 14. При этом уровень жидкости в колпаке 4 приближается к верхней кромке всасывающей трубки 6, а уровень жидкости во всасывающей трубке 6 с левой стороны опускается и приближается к нижней кромке разделительной перегородки 7. Равновесие сжатого воздуха в колпаке 4 и во всасывающей трубке 6 поддерживается, с одной стороны, столбом накопленной жидкости в емкости 21, находящимся выше нижней кромки воздушного колпака 4, а с другой стороны – столбом жидкости во всасывающей трубке 6 с правой стороны разделительной перегородки 7 (Фиг.10). При достижении уровня жидкости в емкости 21 верхнего уровня (ВУ), благодаря особым размерам воздушного колпака 4 и всасывающей трубки 6, уровень жидкости в колпаке 4 по-прежнему остается ниже уровня верхней кромки всасывающей трубки 6, а сжатый воздух, преодолевая нижнюю кромку разделительной перегородки 7, попадает в правую сторону разделительной перегородки 7 и снижает плотность жидкости, находящейся в правой стороне всасывающей трубки 6. Далее попадание воздуха в правую сторону всасывающей трубки 6 и процесс снижения плотности рабочей жидкости в ней принимает нарастающий (лавинообразный) характер. Равновесие сжатого воздуха в колпаке 4 и во всасывающей трубке 6 резко нарушается. Рабочая жидкость из емкости 21, благодаря созданию лучших гидравлических условий проходных сечений сифона и исключению раздробления потока жидкости перед верхней кромкой всасывающей трубки 6 и создания в ней благоприятного условия образования равномерной воронки для выдавливая воздуха из воздушного колпака 4 и левой стороны высасывающей трубки 6 в атмосферу через сливную трубку 13, муфту соединения 12 и трубку-сапун 15, с большим расходом Q, превышающим многократно подводимый расход q (Фиг.12), сливается из емкости 21 с крышкой 22 в трубку потребителя 28 через воздушный колпак 4, всасывающую трубку 6, выходной боковой штуцер 8, сливную трубу 14, муфту соединения 12 с трубкой-сапуном 15. (начало режима «слив») (Фиг.12).

Уровень жидкости в емкости 21 начинает снижаться (Фиг.12), и при достижении нижнего уровня (НУ), немного ниже уровня нижней кромки воздушного колпака 4 (Фиг.13), происходит непрерывное попадание воздуха в полость воздушного колпака 4 и резкий срыв вакуума сифона 1, так как после понижения уровня жидкости ниже верхней кромки воздушного колпака 4 подводимый расход q поступает в накопительную емкость 21 через ограничительный буртик 17 и вырез 18, направленный в сторону выходного штуцера 8, что исключает возможность волнообразования на поверхности уровня жидкости в емкости 21 и нежелательное прерывистое попадание воздуха в воздушный колпак 4 в момент срыва вакуума сифона в конце режима «слив». Работа сифона 1 в режиме «слив» с расходом Q прекращается (Фиг.13). Нижний уровень опускается ниже уровня нижней кромки воздушного колпака 4. При этом часть рабочей жидкости из полости воздушного колпака 4 сливается обратно в емкость 21, а часть продолжает сливаться в атмосферу через сливную трубку 14. После срыва вакуума и сообщения полости воздушного колпака 4 с атмосферой сифон 1 продолжает работать до тех пор, пока уровень рабочей жидкости в левой стороне всасывающей трубки 6 не опустится до уровня нижней кромки сливной трубки 14. При достижении уровня жидкости в левой стороне высасывающей трубке 6 к уровню нижней кромки сливной трубки 14 слив из сифона прекращается (конец цикла «накопление - слив»).

Уравновешиваются столбы жидкости во всасывающей трубке 6 и сливной трубке 14. Левая сторона всасывающей трубки остается заполненной жидкостью до уровня нижней кромки сливной трубки 14, а правая сторона остается заполненной до верхнего внутреннего уровня выходного штуцера 8. Далее жидкость начинает медленно стекать из сливной трубки 14 в атмосферу, а из правой стороны всасывающей трубки 6 в левую сторону, поднимая уровень жидкости в ней. Происходит автоматическая зарядка сифона и его подготовка к следующему циклу «накопление-слив» (Фиг.13).

Далее рабочие циклы медленного накопления жидкости в накопительной емкости 21 с подводимым расходом q и быстрого его слива свободно в приемный патрубок 28 потребителя с поливными трубками 29 и водовыпусками 30 автоматически повторяются с расходом Q (Фиг. 11).

Таким образом, благодаря тому, что всасывающая трубка 6 по оси разделена перегородкой 7 на две части, заглушена внизу полностью крышкой 5, а с правой стороны - на верхнем уровне проходного сечения выходного штуцера 8, направляющие рёбра 11 выполнены на верхней части всасывающей трубки 6, расположенными верхними гранями ниже верхнего среза всасывающей трубки, воздушный колпак 4 с внутренней стороны выполнен ступенчатым и установлен на направляющих ребрах 11 с натягом посредством большого диаметра 19 и ограничен в движении по оси вниз посредством малого диаметра 20, достигнуто улучшение гидравлических условий проходных сечений сифона 1, улучшение условия его запуска и повышение показателей технических параметров. Выполнение воздушного колпака без направляющих ребер по сравнению с прототипом позволило достичь равномерной усадки при его изготовлении из пластмассы путем горячего прессования, сократить браки и увеличить производительность литьевого пресса, что увеличило эффективность изготовления сифона 1.

В условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» в 2023 году был изготовлен экспериментальный образец предлагаемого сифона. Испытания образца в лабораторных условиях показали высокую надежность и удобство в эксплуатации. Максимальный подводимый расход этих сифонов превысил максимальный требуемый расход для полива теплицы размерами 3м х 6м на порядок. Образец отработав более 800 ч с циклом «накопление-слив» продолжительностью около 4 ч 30 мин, не совершил ни одного отказа. При этом запуск сифона происходил мгновенно, а его срыв вакуума и прекращение режима «слив» происходили надежно.

Применение предполагаемой полезной модели в народном хозяйстве повысит надежность и эффективность систем гидроавтоматики, где требуется автоматически преобразовать непрерывный поток жидкости с малым расходом в дискретный поток с большим расходом.

Claims (1)

1. Сифон, содержащий всасывающее колено, состоящее из всасывающей трубки с боковым выходным штуцером, воздушным колпаком наверху и заглушкой внизу, сливное колено с муфтой, сливной трубкой и трубкой сапуном и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена, отличающийся тем, что всасывающая трубка снизу разделена по оси перегородкой на две части до верхнего уровня проходного сечения выходного штуцера, наверху выполнена полным проходным сечением и направляющими ребрами по наружному диаметру, нижние грани которых расположены выше нижнего среза воздушного колпака, а верхние грани расположены ниже верхнего среза всасывающей трубки, воздушный колпак с внутренней стороны выполнен ступенчатым диаметром, установлен с натягом на направляющих ребрах посредством большого диаметра и ограничен в перемещении по оси вниз посредством малого диаметра.

Images