RU222403U1 - 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, повышение надежности и эффективности. Упрощение конструкции сифона и повышение его надежности и эффективности достигается тем, что сифон, содержащий всасывающее колено, состоящее из стакана с упором и воздушного колпака, сливное колено в виде сливной трубки, крепежную гайку и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена, стакан и сливная трубка выполнены заодно и соосно и снабжены направляющими ребрами с упорами, соответственно внутри у донышка и снаружи у выхода, воздушный колпак с внутренней стороны выполнен с соосным патрубком и установлен в стакане с натягом посредством направляющих ребер с упорами, сливная трубка выполнена с двухступенчатым проходным сечением и установлена в патрубке воздушного колпака, при этом верхний уровень большой ступени проходного сечения расположен ниже уровня нижнего среза воздушного колпака, но выше нижнего уровня его патрубка. Путем исключения из конструкции сифона узла соединения всасывающего и сливного колена, имеющего невысокую надежность, а из цикла работы - мертвый объем жидкости, повышающего стоимость накопительной емкости и способствующего развитию водорослей в накопительной емкости, приводящего к засорению проходных сечении сифона и системы потребителя, позволили повысить надежность и эффективность сифона. 11 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 и сливное колена и механизм запуска сифона, где всасывающая трубка всасывающего колена снабжена воздушным колпаком и стаканом, а механизм запуска сифона выполнен из упомянутых частей всасывающего колена и сливной трубки сливного колена, при этом нижняя кромка воздушного колпака установлена ниже верхней кромки стакана, но выше нижней кромки всасывающей трубки, а нижняя кромка сливной трубки сливного колена установлена ниже нижней кромки воздушного колпака, но выше нижней кромки всасывающей трубки, объем воздушного колпака выполнен больше, чем объем стакана и проходное сечение высасывающей трубки всасывающего колена меньше щелевого проходного сечения стакана, но больше проходного сечения сливной трубки сливного колена [Патент РФ №2506465, кл. F04F 10/10 от 10.02.2012 г. Бюл. №4].

Недостатками этого сифона являются сложность конструкции, невысокая надежность и неудобство в эксплуатации. Резьбовое соединение всасывающего и сливного колена в ходе эксплуатации приходит в негодность из-за частой разборки для промывки накопительной емкости и проходных сечений сифона и последовательной его зарядки, что приводит к неудобству его эксплуатации. Расположение резьбового соединения всасывающего колена со сливным коленом выше уровня нижнего среза воздушного колпака создает вероятность срыва вакуума сифона и снижает надежность. Конструктивное выполнение сифона создает мертвый объем жидкости в накопительной емкости, что увеличивает общий объем емкости, повышает ее стоимость и снижает эффективность сифона.

Наиболее близким техническим решением является 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, 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 [Патент РФ №218634, кл. F04F 10/00 от 02.06.2023 г. Бюл. №16 (прототип)].

Недостатками этого сифона являются сложность конструкции, невысокая надежность и эффективность из-за вероятной разгерметизации узла соединения всасывающего и сливного колен и образования мертвого объема жидкости в накопительной емкости, что приводит к увеличению ее стоимости и создает благоприятные условия для развития водорослей, что снижает качество подаваемой жидкости потребителю и надежность сифона из-за вероятного засорения его проходных сечений. Выполнение всасывающего колена с боковым выходным штуцером и сливного колена с входной муфтой не соосно приводит к усложнению их конструкции и не технологичности изготовления из пластмассы путем горячего прессования. Несоосность всасывающего колена с боковым выходным штуцером и сливного колена с входной муфтой приводит к необходимости создания узла соединения их между собой, что постоянно подвергается наружному воздействию при процессе эксплуатации, вследствие чего снижается его герметичность и снижает надежность работы сифона.

Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции сифона, повышение надежности и эффективности путем исключения из конструкции сифона как узла соединения всасывающего и сливного колена, так и мертвого объема жидкости в накопительной емкости при его работе.

Поставленная цель достигается тем, что в сифоне, содержащем всасывающее колено, состоящее из стакана с упором и воздушного колпака, сливное колено в виде сливной трубки, крепежную гайку и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена, стакан и сливная трубка выполнены заодно и соосно и снабжены направляющими ребрами с упорами, соответственно внутри у донышка и снаружи у выхода, воздушный колпак с внутренней стороны выполнен с соосным патрубком и установлен в стакане с натягом посредством направляющих ребер с упорами, сливная трубка выполнена с двухступенчатым проходным сечением и установлена в патрубке воздушного колпака, при этом верхний уровень большой ступени проходного сечения расположен ниже уровня нижнего среза воздушного колпака, но выше нижнего уровня его патрубка.

Сущность предлагаемой полезной модели приведена на рисунках, где Фиг. 1 - общий вид сифона, Фиг. 2 - конструктивная схема сифона, Фиг. 3 - схема монолитной конструкции стакана всасывающего колена и сливной трубки сливного колена, Фиг. 4 - конструктивная схема воздушного колпака, Фиг. 5 - схема установки сифона и питающей трубки к накопительной емкости, Фиг. 6 - схема зарядки сифона, Фиг. 7- состояние сифона после его зарядки, Фиг. 8 - состояние сифона перед запуском в работу, Фиг. 9 - состояние сифона после запуска в работу (происходит слив жидкости из накопительной емкости свободно в приемный патрубок потребителя), Фиг. 10 - состояние сифона после окончания его работы (прекращается свободный слив жидкости из накопительной емкости) и Фиг. 11 - фото сифона.

Сифон 1 содержит всасывающее 2 и сливное 3 колена (Фиг. 1 и 11). Всасывающее колено 2 состоит из стакана 4 с упором 5, уплотнительной прокладки 6, крепежной гайкой 7 и воздушного колпака 8 (Фиг. 2). Сливное колено 3 выполнено в виде сливной трубки 9. Стакан 4 и сливная трубка 9 выполнены заодно и соосно, и снабжены направляющими ребрами 10 и 11 с упорами 12 и 13, соответственно внутри у донышка 14 и снаружи у выхода 15 (Фиг. 3). Воздушный колпак 8 (Фиг. 4) выполнен с соосным патрубком 16 и установлен в стакане 4 с натягом посредством направляющих ребер 10 с ограничительными упорами 12. Сливная трубка 9 выполнена с двухступенчатым проходным сечением и установлена в патрубке 16 воздушного колпака 8, при этом верхний уровень 17 большой ступени проходного сечения расположен выше нижнего уровня 18 патрубка 16, но ниже уровня нижнего среза 19 воздушного колпака 8 (Фиг. 2). 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 20 с крышкой 21 и отверстием 22 посредством упора 5, уплотнительной прокладки 6 и крепежной гайки 7, закрепить к боковой стенке емкости питающую трубку 23 посредством установленного над сифоном крана 24 с регулирующим флажком 25 (Фиг. 5) и произвести его зарядку.

Произвести зарядку сифона 1 следующим образом (Фиг. 6). Снять воздушный колпак 8 от стакана 4 путем вытягивания его вверх небольшим усилием одной рукой, поддерживая другой рукой стакан 4. Наполнить любую чашку рабочей жидкостью и вылить в стакан 4. Подачу рабочей жидкости в стакан 4 продолжить до слива жидкости через сливную трубку 9. После слива рабочей жидкости через сливную трубку 9, воздушный колпак 8 посредством патрубка 16, направляющих ребер 10 с упорами 12 установить в стакане 4, продавливая его с небольшим усилием до прекращения движения вниз по оси и прикосновения к ограничительному упору 12 (зарядка сифона завершена). Зарядка сифона 1 - это заполнение стакана 4 рабочей жидкостью до верхней кромки сливной трубки 9 (Фиг. 7).

Далее емкость 20 закрыть крышкой 21 и сифон 1 посредством выхода 15 сливного колена 3 с направляющими ребрами 11 и ограничительными упорами 13 соединить с приемным патрубком 26 потребителя (Фиг. 7, 8, 9 и 10).

Сифон 1 готов к работе.

Работает сифон 1 следующим образом. Рабочая жидкость с небольшим расходом q, задаваемым краном 24 и регулирующим флажком 25, через питающую трубку 23 поступает в накопительную емкость 20 и медленно накапливается в ней до уровня нижней кромки 19 воздушного колпака 8 (нижний уровень - НУ показан на Фиг. 10), не совершая никакого воздействия на предварительно заряженного состояния сифона 1. Далее начинается накопление жидкости в емкости выше НУ (начало режима «накопление»). Уровень жидкости в накопительной емкости 20 медленно поднимается. Поднимается уровень жидкости также в полости воздушного колпака 8, но с отставанием от уровня в емкости 20, так как ее повышению препятствуют воздух в колпаке 8 и столб рабочей жидкости в стакане 4. В период повышения уровня жидкости в емкости 20 под действием столба рабочей жидкости в ней, сжимается воздух в воздушном колпаке 8 и медленно выжимает жидкость из полости между стаканом 4 и патрубком 16 в приемный патрубок 26, через полость между сливной трубкой 9 и патрубка 16 и сливную трубку 9, связанная свободно с атмосферой через направляющие ребра 11 с ограничительными упорами 13. При этом уровень жидкости в воздушном колпаке 8 приближается к верхней кромке стакана 4, а уровень жидкости в полости между стаканом 4 и патрубком 16 опускается и приближается к нижней кромке 18 патрубка 16. Равновесие сжатого воздуха в колпаке 8 и полости между стаканом 4 и патрубком 16 поддерживается, с одной стороны, столбом накопленной жидкости в емкости 20, находящимся выше нижней кромки 19 воздушного колпака 8, а с другой стороны - столбом жидкости в полости между сливной трубкой 9 и патрубком 16. При достижении уровня жидкости в емкости 20 верхнего уровня (ВУ), (конец режима «накопление») благодаря особым размерам воздушного колпака 8, стакана 4, патрубка 16 и сливной трубки 9, уровень жидкости в колпаке 8 по-прежнему остается ниже уровня верхней кромки стакана 4, а сжатый воздух, преодолевая нижнюю кромку патрубка 16, попадает в полость между патрубком 16 и сливной трубки 9 и снижает плотность жидкости в ней (Фиг. 8). Далее попадание воздуха в полость между патрубком 16 и сливной трубкой 9 и процесс снижения плотности рабочей жидкости в ней принимает нарастающий (лавинообразный) характер. Равновесие сжатого воздуха в колпаке 8 и в полости между стаканом 4 и патрубком 16 резко нарушается. Рабочая жидкость из емкости 20 с крышкой 21, через воздушный колпак 8, стакан 4, патрубок 16 и через часть с малым проходным сечением сливной трубки 9, не прикасаясь к внутреннему диаметру части большого проходного сечения сливной трубки 9 с большим расходом Q, превышающим многократно подводимый расход q (Фиг. 9) сливается в патрубок потребителя 26, связанный свободно с атмосферой через направляющие ребра 11 с ограничительными упорами 13 для беспрепятственного удаления воздуха из системы потребителя (начало режима «слив).

Уровень жидкости в емкости 20 начинает снижаться (Фиг. 9), и при достижении нижнего уровня (НУ), немного ниже уровня нижней кромки 19 воздушного колпака 8 (Фиг. 10), происходит непрерывное поступление воздуха в полость воздушного колпака 8 и резкий срыв вакуума сифона 1. Работа сифона 1 с расходом Q прекращается (Фиг. 10). Нижний уровень опускается ниже уровня нижней кромки 19 воздушного колпака 8. При этом часть рабочей жидкости из полости воздушного колпака 8 сливается обратно в емкость 20, а часть продолжает сливаться в патрубок 26 потребителя через сливную трубку 9. После срыва вакуума и сообщения полости воздушного колпака 8 с атмосферой сифон 1 продолжает работать до тех пор, пока уровень рабочей жидкости в полости между стаканом 4 и патрубком 16 не опустится до верхнего уровня 17 большого проходного сечения сливной трубки 9. После достижения уровня жидкости в полости между стаканом 4 и патрубком 16 к верхнему уровню 17 большого проходного сечения сливной трубки 9 слив из сифона прекращается (конец цикла «накопление - слив»).

Уравновешиваются столбы жидкости в патрубке 16 и в сливной трубке 9 с малым проходным сечением, так как полость сливной трубки 9 с большим проходным сечением всегда сообщена с атмосферой через приемный патрубок потребителя и направляющие ребра 11. Стакан 4 остается заполненной жидкостью до верхнего уровня 17 большого проходного сечения сливной трубки 9, а патрубок 16 остается заполненным до верхнего уровня сливной трубки 9. Далее жидкость начинает медленно стекать из части малого проходного сечения сливной трубки 9 в приемный патрубок 26 потребителя, а из патрубка 16 в стакан 4, поднимая уровень жидкости в нем. Происходит автоматическая зарядка сифона и его подготовка к следующему циклу «накопление-слив» (Фиг. 10).

Накопленный объем жидкости в емкости 20 полностью сливается в патрубок 26 потребителя, оставляя лишь незначительный мертвый объем, который обновляется со следующим циклом накопление-слив и исключает развитие водорослей в накопительной емкости и засорение проходных сечений сифона и системы потребителя.

Далее рабочие циклы медленного накопления жидкости в накопительной емкости 20 с подводимым расходом q и быстрого его слива свободно в приемный патрубок 26 потребителя повторяются автоматически с расходом Q, превышающим многократно подводимый расход q (Фиг. 8, 9 и 10).

Таким образом, благодаря тому, что стакан 4 и сливная трубка 9 выполнены заодно и соосно, и снабжены направляющими ребрами 10 и 11 с упорами 12 и 13, соответственно внутри у донышка 14 и снаружи у выхода 15, воздушный колпак 8 с внутренней стороны выполнен с соосным патрубком 16 и установлен в стакане 4 с натягом посредством направляющих ребер 10 с упором 12, сливная трубка 9 выполнена с двухступенчатым проходным сечением и установлена в патрубке 16 воздушного колпака 8, так чтобы верхний уровень 17 большой ступени проходного сечения находился выше нижнего уровня 18 патрубка 16 воздушного колпака 8, но ниже уровня нижнего среза 19 воздушного колпака 8 и установления сифона у дна накопительной емкости, благодаря соосному выполнению сливного и всасывающего колена достигнуто упрощение конструкции сифона, повышение надежности и эффективности путем исключения из конструкции сифона узла соединения всасывающего и сливного колена, имеющего невысокую надежность, и мертвого объема жидкости в накопительной емкости, повышающего стоимость накопительной емкости и снижающего надежность и эффективность сифона из-за развития водорослей в емкости и засорения проходных сечений сифона и системы потребителя.

В условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» в 2023 году был изготовлен экспериментальный образец предлагаемого сифона (Фиг. 11)со следующими размерами: высота сифона 165 мм, наружный диаметр воздушного колпака 8, патрубка 16 и стакана 4 соответственно 62, 34 и 44 мм, диаметр малого и большого проходного сечения сливной трубки 9 соответственно 12,5 и 19 мм и крепежная гайка 7 с резьбой G 1.1/2". Испытания образца в лабораторных условиях показали высокую надежность и удобство в эксплуатации. Максимальный подводимый расход этого сифона превысил максимальный требуемый расход для полива теплицы размерами 3 м × 6 м на порядок, а расход слива обеспечил равномерное распределение жидкости в теплице к растениям через водовыпуски. Образец, отработав более 200 ч с циклом «накопление-слив» продолжительностью около 5 ч 20 мин, не совершил ни одного отказа. При этом запуск сифона происходил мгновенно, а его срыв вакуума и прекращение режима «слив» происходили надежно.

Применение предлагаемой 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 стакана с упором и воздушного колпака, сливное колено в виде сливной трубки, крепёжную гайку и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена, отличающийся тем, что стакан и сливная трубка выполнены заодно и соосно и снабжены направляющими ребрами с упорами, соответственно внутри у донышка и снаружи у выхода, воздушный колпак с внутренней стороны выполнен с соосным патрубком и установлен в стакане с натягом посредством направляющих ребер с упорами, сливная трубка выполнена с двухступенчатым проходным сечением и установлена в патрубке воздушного колпака, при этом верхний уровень большой ступени проходного сечения расположен ниже уровня нижнего среза воздушного колпака, но выше нижнего уровня его патрубка.