ГЕРМЕТИЧНЫЙ ПЕРЕПОНЧАТЫЙ РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК Российский патент 2003 года по МПК F24D3/10 

Изобретение относится к наземному строительству, к бассейнам, точнее к устройствам для циркуляции воды, а также отоплению, точнее к системам жидкостного отопления, к оборотным системам, преимущественно водяным, а именно к расширительным бакам, и к предотвращению загрязнения окружающей среды.

Известен герметичный перепончатый расширительный бак, содержащий жесткий корпус с перепонкой, делящий его на герметичную расширительную и атмосферную полости взаимоизменяющихся объемов (DE 19740674 А, 15.02.1998).

Недостатками прототипа являются сложность изготовления бака, большая высота бака, что затрудняет его установку под потолком, сложность установки бака, ибо перед установкой надо отсосать из полости воздух, присоединить бак в системе и добавить в нее отмеренное количество воды; если перепонка упруга, нужны более сложные операции, ибо она всосет воздух после отсоса; невозможность наблюдать за уровнем воды в баке; возможность прорыва перепонки во время заполнения системы, если в герметичной полости слишком много воздуха или в систему долили слишком много воды, как при сливе воды; сокращение срока службы перепонки из-за ее истирания пылью, всасываемой в атмосферную полость при уменьшении объема герметичной полости.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно упрощение изготовления бака и его установки под потолком, возможность наблюдения за уровнем воды, предотвращение прорыва перепонки и повышение срока службы.

Поставленная задача достигается тем, что в герметичном перепончатом расширительном баке, содержащем жесткий корпус с перепонкой, делящей его на герметичную расширительную и атмосферную полости взаимоизменяющихся объемов, согласно изобретению чертежная форма перепонки выполнена в виде открытой емкости, соответствующей полости корпуса ниже линии закрепления ее края в корпусе; вместимость этой формы равна сумме объемов: под нижним допустимом уровнем жидкости в баке - наибольшему температурному приращению объема жидкости в системе и гарантийному объему, предотвращающему случайное достижение уровнем жидкости края корпуса, расширительная полость снабжена герметизируемой прорезью, недоступной для жидкости; перепонка снабжена герметизируемым трубчатым отростком; корпус выполнен из светопропускающего материала, преимущественно термопласта, кроме того, отверстие в корпусе для сообщения с системой прикрыто упругой предотвратительной пластинкой. "Чертежная форма" - это изображение перепонки на чертеже для ее изготовления, поскольку податливое изделие не держит свою форму, ибо она зависит от взаимодействия изменяющихся сил (тяжести, давления по обе стороны, небольшой упругости и т.д.). "Предотвратительная пластинка" - пластинка, предотвращающая вдавливание дна перепонки в стояк атмосферным давлением с последующим прорывом.

На чертеже представлена конструктивная схема бака.

В открытом широком жестком корпусе 1, состоящем из стенки 2 и днища 3, герметично закреплена герметичная перепонка 4, чертежная форма которой в виде открытой емкости состоит из борта 5 и дна 6 и соответствует стенке 2 ниже линии закрепления края борта 5 в ней и днищу 3. Перепонка 4 делит полость корпуса 1 на герметичную расширительную 8 и открытую сверху атмосферную 7 полости взаимоизменяющихся объемов. Корпус 1 - широкий, т.е. его высота меньше размеров по горизонтали, чтобы он поместился между стояком, для чего есть отверстие 9, и потолком помещения. В настоящем расширительном баке не нужен запас воды, поэтому его объем должен быть возможно меньшим и состоять из 3-х частей, объем ниже допустимого уровня (чтобы судить о наличии воды в системе), наибольшего температурного приращения объема воды в системе, т.е. от нижнего до верхнего допустимых уровней, и гарантийного объема от верхнего уровня до края стенки 2, предотвращающего перелив воды через край стенки 2 из-за случайных причин. Предельно малый объем корпуса 1 дает ему предельно малую высоту. В стенке 2 выше верхнего уровня выполнена герметизируемая воздушная прорезь 10 для сообщения полости 7 с окружающей средой при изменении количества воды в системе. Согласно чертежной форме в определенном месте перепонка 4 переходит в трубчатый отросток 11, свисающий снаружи стенки 2, с отверстием на конце для сообщения с окружающей средой, которое герметизируют перед пуском системы. Корпус 1 целесообразно выполнить из светопроницаемого материала, например термопласта, чтобы зрительно наблюдать за уровнем воды. Отверстие 9 прикрыто упругой предотвратительной пластиной 12 со сходящей на нет толщиной края для предотвращения вдавливания перепонки 4 в стояк атмосферным давлением с последующим прорывом после вытекания воды из корпуса 1. Таким образом, перед заполнением системы борт 5 висит вдоль стенки 2, а дно 6 провисает до пластинки 12.

Подробное описание различных исполнений бака.

Корпус 1 выполнен из любого известного материала формы, соответствующей условиям его работы.

Таким материалом может быть материал, ставший известным после даты приоритета этой заявки. Если уровень воды в корпусе 1 не виден, а определить его, надавливая пальцами на перепонку 4, затруднительно, корпус 1 снабжен известным указателем уровня. Лучше сделать корпус 1 из светопропускающего полимера. "Светопропускающий" означает не обязательно "прозрачный", достаточно, чтобы стенка 2 ниже уровня воды выглядела темнее при прозрачной жидкости. Световой поток, прошедший сквозь стенку 2 над уровнем воды, частично поглощен стенкой 2, а поток под уровнем дополнительно уменьшен поглощением в воде. Корпус может быть прикрыт крышкой. Перепонка 4 выполнена из известного материала, например термопластовой пленки. При серийном изготовлении край борта 5 выполнен толстым и упругим с вертикальным пазом снизу, плотно охватывающим край стенки 2, обеспечивая герметичное соединение, ведь податливая перепонка 4 дает особенность для герметизации - упрощение, ибо по обе стороны перепонки 4 давление одинаково, поэтому нет сил, открывающих край борта 5 от края стенки 2, и нет потока воздуха по границе между ними. Перепонка 4 выполнена из пленки одинаковой толщины, ее край отогнут наружу и вниз по краю стенки 2 и обмотан с натягом клеящей лентой, выступающей внизу за край борта 5 и вверху за край стенки 2, чтобы между ней и краем борта 5 снаружи корпуса не попал конденсат воды.

Автор изготовил корпус из светопропускающей полиэтиленовой 5-литровой канистры: загерметизировал горловину, прорезал отверстие 9 в широкой стенке, которая стала днищем 3, и окно в противоположной стенке канистры. Перепонку 4 изготовил из использованной упаковочной полиэтиленовой пленки, вырезал заготовки с припусками на сварные швы внахлестку, а именно, полосу шириной и высоту борта 5, увеличенной на расстоянии от стенки до края окна по потолку, и дно 6, концы полосы сварил, полученный борт 5 приварил к дну 6, изготовленную перепонку 4 вставил в корпус 1, ее край приварил сверху к краю окна, проверил герметичность и сделал прорезь 10 рядом с окном. Наиболее просто это сделать способом термодиффузионной сварки с прижатием с помощью ручного позисторного сварника (название, соответствующее сути устройства), напоминающего электропаяльник, но имеющего плоский короткий нажимной тепловод, закрепленный одним концом в рукояти, где к нему прикреплен позистор (резистор, способный самоподдерживать заданную температуру), который нагревает полоз тепловода до температуры размягчения полиэтилена, что позволяет движением полоза с нажатием по месту будущего шва сваривать детали из полиэтиленовой пленки (Николаев Ю.Д. и др. Способ сварки термопластов.... и ручной сварочный инструмент, патент РФ 2048985, МКИ В 29 С 65/18). Небольшое увеличение размеров перепонки 4 полезно: она будет работать без натяжений.

Перепонка 4 изготовлена так: большой кусок пленки помещают в корпус 1, заполняют ее водой до выливания через край по пленке (еще лучше: поднять край пленки выше края корпуса 1, а затем слить воду, отпустить край пленки), отливают воду и приваривают пленку к краю окна в корпусе из канистры, приваривая все складки пленки (проваренный шов прозрачен), и отрезают пленку вокруг шва. Относительное температурное приращение объема воды от +20 до 59^oС равно приблизительно 0,015 град^-1, поэтому для системы на 100 л достаточна канистра в 3 л с гарантией против случайностей. Если ограничения по высоте нет, точные расчеты не нужны. Под перепонкой 4 может быть паровоздушная смесь, тогда перемещения перепонки 4 будут больше: от нижнего положения при низкой температуре и наибольшем атмосферном давлении до верхнего при высокой температуре и наименьшем давлении. Отросток 11 - из мягкой полиэтиленовой трубки, вваренной в отверстие в дне 6 или борте 5. Бак оперт на полку, прикрепленную к стене или потолку помещения.

Могут быть использованы другие термопластовые изделия, ставшие ненужными, что отдаляет срок их выбрасывания в окружающую среду. Могут быть использованы другие исполнения баков, не выходящих за пределы формулы изобретения, в том числе использования в других жидкостных системах, например оборотных системах для бассейнов; в объектах, герметичных к атмосфере, перепонка 4 выполнена в виде металлического сильфона с защитным покрытием и т.д.

Подготовка бака к работе после соединения с системой.

Все известные операции, здесь не упомянутые, например герметизация соединений, проверка на течь и т.д., имеются в виду. Заполняют систему через сливной кран, воздух выходит через прорезь 10 или отросток 11, устанавливают уровень в корпусе 1 на высоте, соответствующей имеющейся температуре, наблюдая за ним при светопропускающем корпусе или прощупывая через перепонку 5, отсасывают воздух из полости через прорезь 10 или отросток 11, атмосферным давлением перепонка 4 придавливается к уровню и стенке, герметизируют прорезь 10, если она не была ранее загерметизирована, и отросток 11, например, заваривая его конец упомянутым сварником. Бак готов к работе. Перед сливом воды, хотя бы небольшим, прорезь 10 разгерметизируют (или отросток 11).

Работа бака.

Уровень воды зависит от ее температуры, он не перейдет предельных значений. Наблюдать за уровнем нужно только для определения течи в системе (вытекание или втекание из теплообменника). Наблюдение ведут зрительно, как сказано выше, или по положению конца отростка 11, для чего подвешивают к нему грузик, достаточный для преодоления трения отростка 1 с краем стенки 2 при расширении воды, а подъем грузика обеспечивает атмосферное давление. Можно положить на дно 6 легкий предмет, подобный игрушке "неваляшка", со стержнем, пропущенным сквозь крышку корпуса 1, и по вертикальной шкале на крышке судить об уровне. Если перепонка 4 из пленки, не имеющей изгибной жесткости, то отросток 11 можно загерметизировать, завязав его конец. Но и небольшие испарения могут быть полезны, ибо в помещениях с таким отоплением - недостаточная влажность воздуха, а воду можно добавлять через отросток 11, причем редко. Сливать воду надо медленно, при быстром вытекании под пластинкой 12 образуется поток, давление в нем упадет и пластинку 12 атмосферное давление придавит к днищу 3 через дно 6, поток прекратиться, давление уравновесится, пластинка 12 отойдет, возникнет поток, и все повторится, т.е. пластика станет колебаться, и появится звуковой сигнал. Когда вода уйдет из бака, пластинка 12 предотвратит вдавливание дна 6 в стояк с последующим ее прорывом, а перепонка 4 предотвратит быстрое вытекание воды из системы в случае прорыва системы. В полости 8 может образоваться паровоздушная смесь под перепонкой 4, даже оторвать ее от уровня, дав ложный сигнал о повышении уровня, полезно, ибо это предупредит о повышении температуры в системе. В отростке 11 может образовываться конденсат, который легко слить в полость 8, подняв отросток 11.

Преимущества изобретения:
1. Единственный бак, удовлетворяющий взаимопротиворечивым требованиям (свободное расширение жидкости без ее уменьшения из-за испарения), поэтому его следует устанавливать в помещении.

2. Простота конструкции, изготовления и применения как в серийном производстве, так и в домашних условиях.

3. Простота наблюдения за уровнем в баке.

4. Предотвращение прорыва перепонки 4, ибо на ней нет перепада давления.

5. Повышение срока службы, ибо исключено истирание перепонки 4 о нижнюю часть корпуса 1.

6. Бак можно использовать в различных системах.

7. Отдаление выбрасывания в окружающую среду изделий из термопластов.

Изобретение относится к устройствам для циркуляции воды и может быть использовано в системах отопления. Бак содержит жесткий корпус с перепонкой, делящей его на герметичную расширительную и атмосферную полости взаимоизменяющихся объемов. Расширительная полость снабжена герметизируемой прорезью, недоступной для жидкости, перепонка снабжена герметизируемым трубчатым отростком, при этом в корпусе выполнено отверстие для сообщения с системой, прикрытое упругой предотвратительной пластинкой. Техническим результатом является упрощение изготовления бака и его установки под потолком, возможность наблюдения за уровнем воды и повышение срока службы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Герметичный перепончатый расширительный бак, содержащий жесткий корпус с перепонкой, делящей его на герметичную расширительную и атмосферную полости взаимоизменяющихся объемов, отличающийся тем, что расширительная полость снабжена герметизируемой прорезью, недоступной для жидкости, перепонка снабжена герметизируемым трубчатым отростком, при этом в корпусе выполнено отверстие для сообщения с системой, прикрытое упругой предотвратительной пластинкой. 2. Бак по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из светопропускающего материала, преимущественно, термопласта.