Сифон

Сифон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известен сифон, входящий в состав устройства для полива и состоящий из всасывающего и сливного колен, последнее из которых соединено с коллектором, питающей трубки с краном и механизма зарядки сифона, состоящего из эжектора упомянутого коллектора и трубки-датчика уровня жидкости в накопительной емкости с всасывающей и сливной частями. Сифон содержит также трубку-сапун. В гнезда в крышке коллектора вставлены концы трубки-датчика, проходящие через отверстие в стенке накопительной емкости, и трубки-сапуна, при этом эжектор механизма зарядки сифона выполнен в виде трубки с отверстиями в ее стенке (RU 2175831 С2, 20.11.2001).

Недостатком этого сифона является сложность конструкции и некомпактность, что приводит к необходимости выполнения ряда отверстий и окошек в стенках, реборде и крышке накопительной емкости и, следовательно, к усложнению монтажа. В этой конструкции сифона часть функции эжектора выполняет один из поливных трубопроводов с водовыпусками, что приводит к нестабильной работе сифона в целом из-за возможного засорения водовыпусков. Сифон не имеет механизма срыва вакуума, вследствие чего его работоспособность обеспечивается в узком диапазоне изменения подводимого расхода, что резко снижает его применимость в различных отраслях народного хозяйства.

Наиболее близким аналогом изобретения является сифон, содержащий всасывающую и сливную трубки, трубку-датчик уровня жидкости, питающую трубку с краном и коленом, крышку-приемник и коллектор, состоящий из корпуса, стакана и крышки с выходным патрубком (RU 2306460 С1, 20.09.2007). Сливная трубка известного сифона соединена с коллектором. Механизм зарядки сифона состоит из эжектора, упомянутых коллектора и трубки-датчика уровня жидкости с всасывающими и сливными частями. Питающая трубка выполнена с основным и дополнительным выходами, а трубка-датчик уровня жидкости снабжена расположенной под основным выходом питающей трубки камерой, разделенной перегородкой на верхнюю и нижнюю полости, сообщающиеся между собой каналом с возможностью образования нижней полости воздушно-водяного затвора, кроме того, всасывающая часть трубки-датчика уровня жидкости расположена в верхней части камеры, а на сливной ее части выполнено отверстие выше уровня всасывающей части.

Недостатками этого сифона являются сложность конструкции, некомпактность и работоспособность в узком диапазоне изменения подводимого расхода из-за отсутствия в его конструкции механизма срыва вакуума. Узкий диапазон изменения подводимого расхода не позволяет осуществить накопления и слив жидкости из емкости при значении подводимого расхода выше чем 15% от расхода (Q_слив - расход слива жидкости сифона перед срывом его вакуума) слива жидкости сифона. Низкое значение подводимого расхода (≤0,15 Q_слив) объясняется тем, что при снижении уровня жидкости в емкости, когда уровень жидкости подходит к уровню нижнего среза всасывающей трубки, происходит попадание воздуха в рабочую полость сифона, что резко снижает расход сифона до Q_min, но не приводит к срыву его вакуума. При подводимом расходе, значением ≥Q_min режим подачи жидкости в накопительную емкость и слив из нее уравновешиваются, и прекращается режим «накопление-слив», что является отказом работы сифона. При монтаже этого сифона всасывающее колено и камера устанавливаются в накопительной емкости, что приводит к необходимости доработки (вырезания окошка) крышки емкости и, следовательно, к усложнению изготовления.

Задачей изобретения является упрощение конструкции сифона, снижение количества технологических операций при изготовлении и монтаже путем достижения компактности и обеспечение работоспособности при увеличении диапазона изменения подводимого расхода.

Технический результат достигается тем, что в сифоне, содержащем всасывающую и сливную трубки, трубку-датчик уровня жидкости, питающую трубку с краном и коленом, крышку-приемник и коллектор, состоящий из корпуса, стакана и крышки с выходным патрубком, согласно изобретению корпус коллектора выполнен в виде цилиндра, разделенного перегородкой с осевым и радиальным отверстиями на верхние с входным патрубком и нижние полости, а крышка-приемник разделена перегородкой на верхние и нижние полости, сообщенные между собой трубкой наполнения, при этом нижние концы всасывающей трубки, сливной трубки и трубки-датчика уровня жидкости установлены в коллекторе, а верхние их концы - в нижней полости приемника, кроме того, нижние концы сливной трубки, всасывающей трубки и трубки-датчика уровня жидкости установлены, соответственно, в стакане через осевое отверстие перегородки корпуса коллектора, в коллекторе выше уровня входного патрубка и в радиальном отверстии перегородки коллектора, а верхние концы установлены в нижней полости крышки-приемника, причем верхние концы всасывающей трубки и трубки-датчика уровня жидкости установлены на одном уровне, срез сливной трубки установлен ниже верхнего среза всасывающей трубки, а отверстия на стенках трубки-датчика уровня жидкости выполнены ниже верхнего среза сливной трубки, сифон снабжен механизмом срыва вакуума, выполненного в виде микротрубки, верхний конец которой установлен выше верхнего уровня крышки-приемника, а нижний конец выполнен в виде петли, установлен в полости сифона и направлен вверх, при этом нижний уровень петли установлен выше уровня входного патрубка корпуса коллектора, а нижний срез трубки наполнения установлен ниже уровня петли микротрубки для срыва вакуума сифона.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид сифона, на фиг.2 - конструктивная схема сифона, на фиг.3 - конструктивная схема сифона с накопительной емкостью, на фиг.4 - разрез А-А на фиг.2, на фиг.5 - общий вид сифона с накопительной емкостью в разрезе, на фиг.6 - вид Б на фиг.5.

Сифон 1 (фиг.1) содержит всасывающую и сливную трубки 2, 3, трубку-датчик 4 уровня жидкости, питающую трубку 5 с краном 6 и коленом 7, крышку-приемник 8, крепежную гайку 9 и коллектор 10, состоящий из корпуса 11 с входным патрубком 12 и ушком 13, стакана 14 с ребрами 15 и осевым отверстием 16 и крышки 17 с выходным патрубком 18 (фиг.2 и фиг.3). Корпус 11 разделен на верхнюю и нижнюю полости 19, 20 перегородкой 21 с осевым и радиальным отверстиями 22, 23.

Крышка-приемник 8 имеет ушко-соединитель 24 (фиг.4) и разделена перегородкой 25 на верхнюю и нижнюю полости 26, 27, сообщенные между собой трубкой 28 наполнения. Нижние концы сливной трубки 3, всасывающей трубки 2 и трубки-датчика 4 уровня жидкости установлены, соответственно, в стакане 14 через осевое отверстие 22 перегородки 21 корпуса 11, в верхней полости 19 выше уровня входного патрубка 12 и в радиальном отверстии 23 перегородки коллектора 10. Верхние их концы установлены в нижней полости 27 крышки-приемника 8. Верхние концы всасывающей трубки 2 и трубки-датчика 4 установлены на одном уровне, срез сливной трубки 3 установлен ниже верхнего среза всасывающей трубки 2, а отверстия 29 на стенках трубки-датчика 4 выполнены ниже верхнего среза сливной трубки 3.

Сифон 1 снабжен механизмом срыва вакуума, выполненного в виде микротрубки 30, расположенной нижней частью в полости сифона 31. Верхний конец 32 микротрубки 30 сообщен с атмосферой и установлен выше верхнего уровня крышки-приемника 8, а нижний конец 33 выполнен в виде петли 34 и направлен вверх. При этом нижний уровень петли 34 установлен выше уровня входного патрубка 12, а нижний срез трубки 28 наполнения установлен ниже уровня петли 34. Для устойчивой подачи жидкости в верхнюю полость 26 крышки-приемника 8 конец питающей трубки 5 пропущен через ушко 13 и вставлен с нижней стороны в ушко-соединитель 24, а выход колена 7 направлен в полость 26 и посредством крана 6 жестко установлен в ушко-соединитель 24.

Посредством входного патрубка 12 и крепежной гайки 9 сифон 1 соединяется с накопительной емкостью 35 с крышкой 36 (фиг.5 и фиг.6).

Работает сифон 1 следующим образом. Рабочая жидкость с небольшим расходом, задаваемым краном 6 через питающую трубку 5, установленную в ушках 13 и 24, и колено 7 поступает в полость 26, отделенную перегородкой 25 от полости 27, и далее через трубку 28 наполнения, верхнюю полость 19 корпуса 11 и проходное сечение входного патрубка 12 с крепежной гайкой 9 поступает в накопительную емкость 35 с крышкой 36 и медленно накапливается в ней и в полости 31 сифона 1, так как полость 19 герметично разделена от полости 20 (от атмосферы) посредством перегородки 21 с осевым 22 и радиальным 23 отверстиями, сливной трубки 3 и трубки-датчика 4 уровня жидкости (начало цикла «накопление»). Уровень жидкости в накопительной емкости 35 и в полости 31 медленно поднимается и при достижении нижнего конца 33 микротрубки 30 заполняет ее, вытесняя воздух из нее в атмосферу через верхний конец 32. Далее уровень жидкости поднимается одновременно в накопительной емкости 35, в полости 31 и в микротрубке 30. При достижении уровня жидкости в емкости 35 к верхнему уровню (ВУ) отверстия 29 (фиг.3) трубка-датчик 4 начинает сливать жидкость из полости 31 в полость 20 с полным сечением, так как диаметр капель жидкости соизмерим с диаметром проходного сечения трубки-датчика уровня жидкости. Расход трубки-датчика уровня жидкости 4 поступает в полость стакана 14 и, затапливая нижний срез сливной трубки 3 и создавая эффект эжекции, высасывает воздух из полости 27 через верхний конец трубки-датчика уровня жидкости 4 и сливается в атмосферу через проходное сечение выходного патрубка 18, проходя как через осевое отверстие 16, так и через проходные каналы, образованные между ребрами 15 и внутренней поверхностью корпуса 11. После затопления нижнего среза сливной трубки 3, благодаря непрерывному возрастанию вакуума в полости 27, уровень жидкости в ней поднимается выше уровня верхнего среза сливной трубки 3, при этом сливная трубка запускается в работу и полным сечением с расходом Q, превышающим подводимый расход q, сливает жидкость из емкости 35 в атмосферу к потребителю через входной патрубок 12, полости 19, 31, 27, стакан 14, осевое отверстие 16, боковые проходные сечения стакана 14 и выходной патрубок 18 крышки 17 (начало цикла «слив»).

Уровень жидкости в емкости 35 и в микротрубке 30 начинает снижаться, и при достижении к нижнему уровню (НУ), что соответствует уровню ниже уровня петли 34, в полости 31 сифона ниже уровня конца 33 создается вакуум. При этом жидкость из микротрубки 30 всасывается в полость 31 и происходит надежное сообщение рабочей полости сифона 1 с атмосферой через верхний конец 32. Происходит срыв вакуума, сифон 1 прекращает слив жидкости из емкости 35, стакан 14 опорожняется через осевое отверстие 16, нижний срез сливной трубки 3 освобождается, и полости 31 и 27 сообщаются с атмосферой (окончание цикла «накопление - слив»). Сифон 1 возвращается в исходное положение и готов к новому циклу «накопление - слив».

Далее рабочие циклы медленного наполнения жидкости в накопительной емкости 35 с подводимым расходом q и быстрого его слива с расходом Q автоматически повторяются.

Выполнение конца 32 выше верхнего уровня крышки-приемника 8, петли 34 выше уровня входного патрубка 12 и нижнего среза трубки 28 наполнения ниже петли 34 позволило, соответственно, исключить возможность попадания жидкости через срез 32 в микротрубку 30, что привело бы к расстройству работы сифона 1, не допустить снижения уровня жидкости в емкости 35 до уровня входного патрубка 12, что привело бы к ненадежному срыву вакуума сифона 1, и исключить нежелательный срыв вакуума сифона 1 через трубку 28 наполнения. Принцип срыва вакуума сифона 1 позволяет обеспечить работоспособность сифона при подводимом расходе q, близком к значению расхода Q слива сифона, то есть срыв вакуума сифона не зависит от скорости понижения уровня жидкости в емкости 35, поскольку в момент срыва вакуума НУ отдален от конца 33 микротрубки 30, что обеспечивает надежное сообщение рабочей полости сифона с атмосферой и, как следствие, надежный срыв вакуума.

Таким образом, путем выполнения всасывающей и сливной трубок 2, 3 соосными, расположенными одна в другой, и установки их нижних концов в коллекторе 10 с входным и выходным патрубками 12, 18, а верхних концов в крышке-приемнике 8, размещения трубки-датчика 4 уровня жидкости, трубки 28 наполнения в полости сифона 1, снабжения сифона 1 механизмом срыва вакуума в виде микротрубки 30 и обеспечения подачи жидкости из питающей трубки 5 в накопительную емкость 35 через полости сифона 1 достигнуто упрощение конструкции и компактности сифона и надежный срыв вакуума независимо от скорости понижения уровня жидкости в накопительной емкости 35, что позволило снизить количество технологических операций при изготовлении и монтаже и обеспечить работоспособность сифона при увеличении диапазона изменения подводимого расхода.

В условиях мастерских ФГНУ ВНИИ «Радуга» в 2009 году была изготовлена опытная партия предлагаемого сифона. Испытания двух образцов из партии в лабораторных условиях показали его высокую надежность, удобство в эксплуатации и работоспособность в большом диапазоне изменения подводимого расхода. Максимальный подводимый расход этих сифонов составил до 0,90 Q_слив, тогда как у прототипа это значение не превышает 0,15 Q_слив. Отработав более 1200 часов с циклом «накопление - слив» продолжительностью 30 мин, отказов не наблюдалось. При этом объем слива за цикл составил 9.6 л, время полного запуска сифона - 5…6 сек, время опорожнения емкости 35-110…120 сек, время разрежения сифона после опорожнения емкости 35 - 2…4 сек.

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

1. Сифон, содержащий всасывающую и сливную трубки, трубку-датчик уровня жидкости, питающую трубку с краном и коленом, крышку-приемник и коллектор, состоящий из корпуса, стакана и крышки с выходным патрубком, отличающийся тем, что корпус коллектора выполнен в виде цилиндра, разделенного перегородкой с осевым и радиальным отверстиями на верхнюю с входным патрубком и нижнюю полости, а крышка-приемник разделена перегородкой на верхнюю и нижнюю полости, сообщенные между собой трубкой наполнения, при этом нижние концы всасывающей трубки, сливной трубки и трубки-датчика уровня жидкости установлены в коллекторе, а верхние их концы - в нижней полости крышки-приемника.

2. Сифон по п.1, отличающийся тем, что нижние концы сливной трубки, всасывающей трубки и трубки-датчика уровня жидкости установлены, соответственно, в стакане через осевое отверстие перегородки корпуса коллектора, в коллекторе выше уровня входного патрубка и в радиальном отверстии перегородки коллектора, а верхние концы установлены в нижней полости крышки-приемника, причем верхние концы всасывающей трубки и трубки-датчика уровня жидкости установлены на одном уровне, срез сливной трубки установлен ниже верхнего среза всасывающей трубки, а отверстия на стенках трубки-датчика уровня жидкости выполнены ниже верхнего среза сливной трубки.

3. Сифон по п.1, отличающийся тем, что снабжен механизмом срыва вакуума, выполненного в виде микротрубки, верхний конец которой установлен выше верхнего уровня крышки-приемника, а нижний конец расположен в полости сифона, выполнен в виде петли и направлен вверх, при этом нижний уровень петли установлен выше уровня входного патрубка корпуса коллектора.

4. Сифон по п.1, отличающийся тем, что нижний срез трубки наполнения установлен ниже уровня петли микротрубки для срыва вакуума сифона.