СИФОН Российский патент 2007 года по МПК F04F10/00 

Изобретение относится к гидроавтоматическим устройствам и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства для автоматического преобразования непрерывного потока жидкости с относительно небольшим расходом в дискретную ее подачу 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 слива жидкости из емкости, состоящий из всасывающего и сливного колен, последнее из которых соединено с гидрозатвором, устройства запуска сифона, выполненного в виде дополнительного сифона с всасывающим и сливным коленями, причем первое из них имеет вход, расположенный ниже уровня входа во всасывающее колено основного сифона, а второе соединено с гидрозатвором, при этом соединение последнего со сливным коленом основного сифона размещено выше уровня входа в его всасывающее колено [SU 1315661 А1 (Молдавский НИИ орошаемого земледелия и овощеводства), 07.06.1987].

Недостатком этого сифона является неудобство в эксплуатации из-за необходимости проведения первого запуска принудительно с участием человека для подготовки сифона к работе после каждой профилактической работы (снятие сифона из емкости с целью промывки как сифона, так и емкости). Принудительный запуск можно осуществить разными путями. Один из вариантов приведения принудительного запуска можно выполнить следующим образом. Необходимо заполнить емкость жидкостью до уровня входа всасывающей части основного сифона, отсоединить выход дополнительного сифона от сливной части основного сифона, заполнить жидкостью полости дополнительного сифона через его выход и обратно соединить его со сливной частью основного сифона. Сифон готов к работе.

Схемная надежность этого сифона невысокая из-за выполнения на его сливной части узла соединения, в районе которого формируется давление ниже атмосферного (вакуум) во время работы сифона. Многократные принудительные запуски за период эксплуатации приводят к разгерметизации узла соединения выхода дополнительного сифона к сливной части основного сифона и, следовательно, к снижению его надежности в работе.

Наиболее близким аналогом изобретения является 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 [RU 2175831 С2 (ГНУ ВНИИ систем орошения и сельхозводоснабжения "РАДУГА"), 20.11.2001]. Сифон содержит также трубку-сапун. В гнезда в крышке коллектора вставлены концы трубки-датчика, проходящей через отверстие в стенке накопительной емкости, и трубки-сапуна, при этом эжектор механизма зарядки сифона выполнен в виде трубки с отверстием в ее стенке.

Недостатками этого сифона являются трудоемкость и относительная сложность монтажа при подготовке его к эксплуатации, так как для монтажа требуется выполнить технологические операции по доработке накопительной емкости (сверление или прошивка в ней ряда отверстий в стенке и реборде) рядовым потребителем, не всегда имеющим соответствующий опыт и оснастку для выполнения подобных видов работ, что в конечном результате приводит к снижению надежности сифона в целом. 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.

Задачей изобретения является повышение надежности сифона и создание удобства в эксплуатации путем исключения выполнения подготовительных работ для монтажа сифона к накопительной емкости и его запуска к работе.

Технический результат достигается тем, что в сифоне, содержащем всасывающее и сливное колени, последнее из которых соединено с коллектором, питающую трубку с краном и механизм зарядки сифона, состоящий из эжектора, упомянутого коллектора и трубки-датчика уровня жидкости с всасывающими и сливными частями, согласно изобретению 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 в нижней полости воздушно-водяного затвора, кроме того, всасывающая часть трубки-датчика уровня жидкости расположена в верхней полости камеры, а на сливной ее части выполнено отверстие выше уровня входа всасывающей части.

Кроме того, нижний торец камеры может быть установлен выше входа всасывающей части сифона, а колени сифона и трубки-датчика уровня жидкости могут быть установлены на одном уровне, и расстояние от нижнего торца камеры до ее перегородки выполнено меньшим, чем расстояние от колена трубки-датчика уровня жидкости до отверстия, выполненного на ее сливной части.

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

Сифон 1 содержит всасывающее и сливное колени - части 2, 3, коллектор 4, питающую трубку 5 с краном 6, основным и дополнительным выходами 7, 8 и механизм зарядки сифона, состоящий из эжектора 9, упомянутого коллектора 4 и трубки-датчика 10 уровня жидкости с всасывающей и сливной частями 11, 12. Трубка-датчик 10 снабжена расположенной под основным выходом 7 питающей трубки 5 камерой 13, разделенной перегородкой 14 на верхнюю и нижнюю полости 15, 16, сообщающиеся между собой, каналом 17 и стаканом 18. Канал 17, стакан 18 и полость 16 образуют в нижней части камеры 13 воздушно-водяной затвор. Всасывающая часть 11 трубки-датчика 10 расположена в полости 15, а сливная часть 12 соединена с коллектором 4 и содержит отверстие 19, выполненное в стенке и расположенное выше уровня входа всасывающей части 11. Коллектор 4 содержит крышку 20, стакан 21 с осевым отверстием, корпус 22, полость 23 и выходные каналы 24. Вход всасывающей части 2 сифона 1 установлен ниже нижнего торца камеры 13, а выход сливной части 3 установлен в полости 23 коллектора 4. Верхняя часть эжектора 9 через осевое отверстие в стакане 21 соосно установлена в полости сливной части 3 так, чтобы отверстие 25 в его стенке расположилось в полости 23 ниже торца сливной части 3. Для обеспечения фиксированного взаиморасположения составных частей сифона камера 13, трубка-датчик 10 уровня жидкости, питающая трубка 5 с краном 6 и сифон 1 жестко закреплены на гребне 26, при помощи которого сифон свободно, без труда, навешивается на стенку любой подходящей накопительной емкости 27.

Для нормальной работы сифона необходимо соблюдать следующие условия:

где h - напор, необходимый для обеспечения слива жидкости расходом q₁, из полости 15 в полость 16;

Н - расстояние от нижнего торца камеры 13 до перегородки 14;

H₁ - расстояние от колени трубки-датчика 10 до отверстия 19;

ω₁ - площадь поперечного сечения камеры 13;

ω₂ - площадь поперечного сечения накопительной емкости 27;

q₁ - расход жидкости через основной выход 7;

q₂ - расход жидкости через дополнительный выход 8;

q - подводимый расход жидкости к сифону;

Q - минимальный расход слива жидкости сифона.

Работает сифон следующим образом. Рабочая жидкость через питающую трубку 5 небольшим расходом q, задаваемым краном 6 (фиг.2), поступает в накопительную емкость 27 через основной и дополнительный выходы 7, 8 соответственно с расходами q₁ и q₂. Часть рабочей жидкостью с расходом q₁ поступает в верхнюю полость 15 камеры 13, далее по каналу 17 перегородки 14 переливается в стакан 18 и после его заполнения жидкость, проходя через нижнюю камеру 16, поступает в накопительную емкость 27, при этом над перегородкой 14 в полости 15 формируется незначительный слой жидкости величиной h. Благодаря условию (3) обеспечивается переток жидкости из полостей камеры 13 в полость накопительной емкости 27, а не наоборот. Уровень жидкости в накопительной емкости 27 медленно поднимается.

После того как уровень жидкости в накопительной емкости 27 достигнет нижнего среза камеры 13, в полости 16 образуется воздушно-водяной затвор, благодаря чему в верхней полости 15 формируется уровень жидкости, опережающий уровень жидкости в накопительной емкости 27 на величину, определяемую суммой h и слоем сжатого воздуха в нижней камере 16.

При дальнейшем поступлении жидкости из питающей трубки 5 уровень жидкости в накопительной емкости 27 и верхней полости 15 камеры 13 будут повышаться. По достижению уровня жидкости в полости 15 горизонтальной части (колена) трубки-датчика 10 уровня жидкости она запустится как сифон и начнет подавать жидкость из камеры 13 в полость 23 коллектора 4 через сливную часть 12. Уровень жидкости в камере 13 резко снизится, практически до уровня отверстия 19, из-за расхода трубки-датчика 10, превышающего q₁. При этом благодаря условию (1) H<H₁ под давлением столба жидкости в накопительной емкости 27 воздух из полости 16 удалится (вытеснится) в полость 15 и далее в атмосферу через стакан 18 и канал 17. Прекратится действие воздушно-водяного затвора и жидкость теперь начнет поступать из емкости 27 через полость 16, стакан 18 и канал 17 в полость 15. Трубка-датчик 10 уровня жидкости начнет непрерывно подавать жидкость из емкости 27 в полость коллектора 4 через камеру 15.

Расход трубки-датчика 10 через сливную часть 12 поступает в полость стакана 21 (часть полости 23) и, затапливая нижний срез сливной части 3 сифона 1, сливается в атмосферу как через выходные каналы 24, образованные с помощью крышки 20 и корпуса 22, так и через эжектор 9, проходя через отверстие 25 в его стенке. При этом возникает эффект эжекции, в полостях сифона 1 возникает вакуум, жидкость из емкости 27 через всасывающую часть 2 подается в сливную часть 3, коллектор 4 и далее в атмосферу. Благодаря эжектору 9 в полости сливной части 3 непрерывно "возрастает" вакуум, и сифон 1 запускается в работу с полным сечением, сливая жидкость из емкости 27 расходом ≥Q, независимо от работы эжектора 9.

Благодаря условию (2) уровни жидкости как в емкости 27, так и в полости 13 начинают снижаться. Со снижением уровня жидкости в емкости 27 снижается расход трубки-датчика 10 и прекращается при достижении уровня жидкости в камере 13 к уровню отверстия 19. Дальнейшее снижение уровня жидкости приводит к сливу жидкости из всасывающей части 11 трубки-датчика 10 обратно в полость 15 и сообщению полости 23 с атмосферой через сливную часть 12 и отверстие 19, тем самым подготавливая трубку-датчик 10 к следующему запуску к работе. Далее уровень жидкости в полости 27, снижаясь ниже уровня нижнего среза камеры 15, обеспечивает поступление воздуха в полость 16 для образования воздушно-водяного затвора в следующем повышении уровня жидкости в емкости 27. После опорожнения емкости 27 сифон 1 разряжается, далее рабочие циклы медленного накопления рабочей жидкости в емкости 27 с подводимым расходом q и быстрого его слива с расходом ≥Q автоматически повторяются.

Таким образом, путем выполнения питающей трубки 5 с основным и дополнительным выходами 7, 8 и снабжения трубки-датчика 10 камерой 13 с воздушно-водяным затвором у нижнего торца, обеспечением фиксированного взаиморасположения составных частей сифона с помощью гребня 26 достигнуто удобство в эксплуатации путем исключения выполнения подготовительных работ потребителем для монтажа сифона к накопительной емкости и его запуска к работе в условиях, не всегда соответствующих для выполнения подобных видов работ. Изобретение позволяет произвести полную сборку сифона в специально оборудованных участках, в заводских условиях, и произвести эксплуатацию в производственных условиях без выполнения каких-либо подготовительных работ по монтажу и первому запуску сифона, что значительно повышает его надежность в целом.

В условиях мастерских ФГНУ ВНИИ "Радуга" в 2005 году была изготовлена опытная партия предлагаемого сифона. Испытания двух образцов из партии в лабораторных условиях показали высокую его надежность и удобство в эксплуатации. Отработав более 2160 часов с циклом "накопление-слив" продолжительностью 32 мин, отказов не наблюдалось. При этом объем слива за цикл составил 10±0,1 л, время полного запуска сифона - 4...6 сек, время опорожнения емкости 27 - 115...125 сек, время разряжения сифона после опорожнения емкости 27 - 2...4 сек.

Применение изобретения в народном хозяйстве повысит эффективность систем гидроавтоматики, где требуется автоматически преобразовать небольшой непрерывный расход жидкости в дискретную ее подачу с большим расходом.

Изобретение относится к гидроавтоматическим устройствам и может быть использовано в пищевой и химической промышленности, в оросительных системах и в устройствах гидросмыва для автоматического преобразования непрерывного потока жидкости с относительно небольшим расходом в дискретную ее подачу с большим расходом. Сифон содержит всасывающий и сливные колени, последнее из которых соединено с коллектором, питающую трубку с краном и механизм зарядки сифона. Механизм зарядки состоит из эжектора, коллектора и трубки-датчика уровня жидкости с всасывающими и сливными частями. Питающая трубка выполнена с основным и дополнительным выходами. Трубка-датчик уровня жидкости снабжена расположенной под основным выходом питающей трубки камерой, разделенной перегородкой на верхнюю и нижнюю полости. Полости сообщены между собой каналом с возможностью образования в нижней полости воздушно-водяного затвора. Всасывающая часть трубки-датчика расположена в верхней полости камеры, а на сливной ее части выполнено отверстие выше уровня входа всасывающей части. Изобретение направлено на повышение надежности сифона и создание удобства в эксплуатации путем исключения выполнения подготовительных работ для монтажа сифона к накопительной емкости и его запуска. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сифон, содержащий всасывающее и сливное колени, последнее из которых соединено с коллектором, питающую трубку с краном и механизм зарядки сифона, состоящий из эжектора, упомянутого коллектора и трубки-датчика уровня жидкости с всасывающими и сливными частями, отличающийся тем, что 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 в нижней полости воздушно-водяного затвора, кроме того, всасывающая часть трубки-датчика уровня жидкости расположена в верхней полости камеры, а на сливной ее части выполнено отверстие выше уровня входа всасывающей части.2. Сифон по п.1, отличающийся тем, что нижний торец камеры установлен выше входа всасывающей части сифона, а колени сифона и трубки-датчика уровня жидкости установлены на одном уровне.3. Сифон по п.1, отличающийся тем, что расстояние от нижнего торца камеры до ее перегородки выполнено меньшим, чем расстояние от колена трубки-датчика уровня жидкости до отверстия, выполненного на ее сливной части.