Сифон для слива жидкости Советский патент 1993 года по МПК F04F10/00 

. Л5

Использование: в насосостроении при проектировании сифонов для переливания жидкости. Сущность изобретения: сифон содержит трубопровод со всасывающим 1 и сливным 3 коленами и герметичную емкость 4 с отверстием 5 в нижней части, подключенную через пневмораспределитель 6 к источнику 8 сжатого газа и к атмосфере В отверстии 5 могут быть установлены насадки или обратный клапан 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

(Л

С

|00

IhO 00 Ю

ел -N

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к устройствам для слива агрессивных и ядовитых жидкостей и может быть использовано для слива расплавов солей или щелочей.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности запуска сифона.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что емкость установлена на всасывающем трубопроводе и подключена к источнику сжатого газа. Именно заявляемые соотношения, по которым производится определение размеров емкости, обеспечивают надежный запуск сифона.

На фиг. 1 изображен общий вид сифона; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сифон с коническим расходящимся насадком; на фиг.4 - сифон с насадком Борда; на фиг.5 - сифон с обратным клапаном.

Сифон содержит всасывающий трубопровод 1, колено 2, трубку слива 3, герметично закрытую сверху емкость 4 с отверстиями 5, пневмораспределитель б, вентиль 7, источник сжатого газа (пара) 8. (8 качестве источника 8 могут быть использованы пнев- момагистраль, компрессор, баллон со сжа- 1ым газом, напорный паропровод и др.). Отверстия 5 размещены в нижней части емкости 4, а сама емкость установлена на всасывающем трубопроводе 1 и через пневмораспределитель 6 и вентиль 7 под ключена к источнику сжатого газа 8.

Для уменьшения размеров емкости 4 на отверстии 5 может быть установлен насадок, коэффициент расхода ft которого при вводе жидкости в емкость 4 больше коэффициента расхода ц0 в противоположном направлении,

Насадок может быть выполнен а виде конического расходящегося насадка 9 или насадка Борда 10. Для уменьшения размеров емкости 4 на отверстии 5 может быть установлен обратный клапан 11 в положении, пропускающем жидкость в емкость 4.

Сифон работает следующим образом.

При установке сифона в бак 12 вентиль 7 закрывают, а пневмораспределитель б переводят в положение, при котором емкость 4 соединяется с атмосферой. Жидкость, находящаяся в баке 12, через отверстия 5 поступает в емкость 4 и вытесняет воздух через пневмораспределитель 6 в атмосферу. Для запуска сифона открывают вентиль 7, п осле чего переключают пневмораспределитель 6. Сжатый газ (например воздух) от источника 8 через вентиль 7 и пневмораспределитель 6 поступает в емкость 4 и начинает вытесняет жидкость. Через затопленные отверстия 5 жидкость вытесняется в бак 12 и одновременно через всасывающую трубу 1 в колено 2 и трубу слива 3 сифона.

Условием работы сифона в режиме за

пуска является

- - Qo + Qc,

0)

где Ve - обьем емкости 4, участвующий в запуске сифона;

Qo - расход жидкости через отверстия 5 (при вытеснении жидкости из емкости 4);

Qc - расход жидкости через сифон (в режиме запуска);

t - время запуска сифона, Время запуска сифона

25

1 ттг Qc

30

где Vc - обьем трубопроводов сифона, непогруженных в жидкость.

Vc fc (L - In),

где fc - площадь отверстия трубопровода сифона;

L - общая длина трубопровода сифона; }л - длина всасывающей трубы сифона, погруженной в жидкость;

Расход жидкости через отверстия 5 в режиме запуска

Qo Ц0 fo п V2gP ,

- коэффициент расхода для отверстия 5 (при вытеснении жидкости из емкости 4);

fo - площадь отверстий 5;

п - число отверстий 5;

д - ускорение свободного падения

Р - давление (напор) сжатого газа, по- даваемого в емкости 4 в период запуска.

Расход жидкости через сифон в режиме запуска

Qc fic fc 2дР ,

rAe,wc - коэффициент расхода трубопровода сифона;

fc - площадь отверстия трубопровода сифона. Время запуска сифона

Ь ( L In ) ic tr

L

Запуск сифона считается оконченным, как только сливаемая жидкость появится на выходе трубы слива 3. При этом уровень жидкости в емкости 4 будет на расстоянии Z от уровня жидкости в баке 12

После запуска сифона пневмораспреде- литель 6 переключают в исходное положение, при этом емкость 4 (через пневмораспределитель 6), соединяется с атмосферой Жидкость из бака под действием перепада уровней Z поступает в емкость 4. Сифон автоматически переключается в режим слива.

Условие работы сифона в режиме слива

где QO - расход жидкости ерез отверстия 5 в режиме слива;

Qr - расход жидкости через сифон в режиме слива.

Расход жидкости через отверстия 5 Б режиме слива

Qo ri{2qZ,

где {{ - коэффициент расхода жидкости для отверстия 5 (вход жидкости в емкость 4);

Z0 перепад уровней жидкости в емко- с-ти 4 и баке в установившемся режиме слива. (Z выбирается из условия Z Z)

Расход жидкости через сифон в режиме слива

fc42qH,

где Н - расстояние от уровня жидкости в емкости 4 до уровня торца сливной трубы или до уровня жидкости в приемном баке, если сливной трубопровод погружен в жидкость.

Из условия (2) определяем площадь отверстий 5

f.UJliH

цЈ п fz

При отсутствии насадков на отверстие 5, тогда объем емкости 4 может быть определен из соотношения

V k (Qo + Qc) t

V - k ( и,- t,, n , qr i //

X V 2qP ) u, I jP

( «„4

//o 7

+ fc ) ( L -- In ) .

V -k ( L -In ) fr (1-111

//

15 где k - конструктирный коэффициент k 2 учитывающий запас жидкости и г 4 необходимый для запуска сифона

В тех случаях, когда на отворгтиг гч уг танавливается насадок с различными ктф

20 фициентямп рас-:;да

ft / о ,

объем емкости 4 определяется из coot ноше 25 ния

(L - In) fc

% lta/

1 /f

f o

1)

30В случаях, когда на отверстии 5 установлен обратный клапан 11 в положении пропускающем жидкость в емкость 4 Qr О объем емкости 4 определяется из соотношения:

35

V k fc (L - In).

Коэффициент расхода через круглое отверстие 5 в прямом и обратном направлении составляет 10 «0 - 0,62

При использовании внутреннего цилиндрического насадка (насадок Борда) в направлении из емкости коэффициент расхода равен 0,707

При движении жидкости в противоположном направлении насадок выполняет функцию внешнего цилиндрического насадка (насадка Вентури) с коэффициентом расхода// 0,82.

Конический расходящийся насадок с углом конусности 7° при движении жидкости из емкости 4 дает коэффициент расхода

о 0,5 .

При движении жидкости в противоположном направлении наездок выполняет функцию конического сходящегося нзсялка с коэффициентом расхода

//.i

- 0.93

Таким образом, каждый из насадков выполняет функцию обратного клапана, что и оГ еспРчипает уменьшение размеров емкости 4

Предлагаемый сифон имеет преимуществ по сравнению с прототипом т.к. позволяет производить запуск при сливе тяжелых жидкостей (с удельным весом р 2 г/см , например, расплавов солей), а также производить надежный запуск при предельной высоте расположения колена над уровнем жидкости. Кроме того, при нарушении (в определенных пределах) герметичности емкости сифон может быть запущен (необходимым условием для этого является компенсация утечек газа за счет увеличения его расхода). Увеличивая давление сжатого газа, можно значительно сократить время запуска сифона в аварийной ситуации.

Формула изобретения

V-k (L-ln) fc( 1) где k конструктивный параметр, k 2;

L - общая длина трубопровода: In - длина погруженной в жидкость час ти всасывающего колена трубопровода. fc - площадь сечения трубопровода: Н - расстояние между уровнем жидкости в емкость и уровнем нижнего среза сливного колена (или уровнем жидкости в приемном баке при погруженном сливном колене):

Z - расстояние между уровнями жидкости в емкости и сливном баке.

Цо о ,

где ,«о коэффициент расхода насадка при входе жидкости в емкость;

//о коэффициент расхода насадка при выходе жидкости из емкости, при этом объем емкости определяется из соотношения

30

V k(L-ln)fc().

Борда.

45

V k fc (L - In).

10

$/г.4