Сифон

Изобретение относится к гидроавтоматическим устройствам. Сифон, содержащий всасывающее и сливное колена и механизм запуска сифона. Всасывающая трубка всасывающего колена снабжена воздушным колпаком и стаканом, а механизм запуска сифона выполнен из упомянутых частей всасывающего колена и сливной трубки сливного колена. 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, а проходное сечение высасывающей трубки всасывающего колена выполнено меньше щелевого проходного сечения стакана, но больше проходного сечения сливной трубки сливного колена. Изобретение позволяет упростить конструкцию сифона, повысить надежность в работе и увеличить диапазон изменения подводимого расхода. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к гидроавтоматическим устройствам и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства для автоматического преобразования непрерывного потока жидкости с небольшим расходом 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 [Патент РФ №2175831, кл. А01G 25/00 (Сифон - позиции 4 и 13 на Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3)].

Недостатком этого сифона является сложность конструкции и невысокая надежность в работе. В этой конструкции сифона функцию эжектора выполняет один из поливных трубопроводов с водовыпусками, что приводит к нестабильной работе сифона в целом из-за возможного засорения водовы-пусков. Быстрота запуска сифона зависит от производительности эжектора, что трудно обеспечивать при небольших подводимых расходах. 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 техническим решением (прототипом) является сифон, содержащий всасывающие и сливные колена, последнее из которых соединено с коллектором, питающую трубку с краном и механизмом зарядки сифона, состоящий из эжектора, упомянутого коллектора и трубки датчика уровня жидкости с всасывающими и сливными частями, при этом 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 [Патент РФ №2306460, кл. F04F 10/00 (прототип)].

Недостатками этого сифона являются сложность конструкции и невысокая надежность в работе. Принцип действия эжектора не позволяет производить быстрый (мгновенный) запуск сифона, что ухудшает параметры расхода слива сифона. Работоспособность в узком диапазоне изменения подводимого расхода резко снижает его применимость в различных отраслях народного хозяйства. 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.

Целью предполагаемого изобретения является упрощение конструкции сифона, повышение надежности в работе и увеличение диапазона изменения подводимого расхода.

Поставленная цель достигается тем, что в сифоне, содержащем всасывающее и сливное колена и механизм запуска сифона, 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, а проходное сечение высасывающей трубки всасывающего колена выполнено меньше щелевого проходного сечения стакана, но больше проходного сечения сливной трубки сливного колена.

Сущность предполагаемого изобретения приведена на рисунках, где Фиг.1 - Общий вид сифона, Фиг.2 - Конструктивная схема сифона, Фиг.3 - Схема установки сифона и питающей трубки к накопительной емкости, Фиг.4 - вид А на Фиг.3, Фиг.5 - Схема зарядки сифона, Фиг.6 - Состояние сифона после его зарядки, Фиг.7 - Состояние сифона перед запуском в работу, Фиг.8 - Состояние сифона после запуска в работу (происходит слив жидкости из накопительной емкости) и Фиг.9 - Состояние сифона после окончания его работы (прекращается слив жидкости из накопительной емкости).

Сифон 1 (Фиг.1) содержит всасывающее 2 и сливное 3 колени. Высасывающее колено имеет выходной штуцер 4 и всасывающую трубку 5, снабженную воздушным колпаком 6 и стаканом 7 с ребрами жесткости 8 и упором 9, а сливное колено 3 состоит из муфты соединения 10 и сливной трубки 11 (Фиг.2). Стакан 7 посредством ребер жесткости 8 и упора 9 жестко закреплен к высасывающей трубке 5. Элементы сифона расположены относительно друг друга следующим образом: нижняя кромка воздушного колпака 6 установлена ниже верхней кромки стакана 7, но выше нижней кромки всасывающей трубки 5, а нижняя кромка сливной трубки 11 сливного колена 3 установлена ниже нижней кромки воздушного колпака 6, но выше нижней кромки всасывающей трубки 5, кроме этого объем воздушного колпака 6 выполнен больше, чем объем стакана 7, а проходное сечение всасывающей трубки 5 выполнено меньше щелевого проходного сечения стакана, но больше проходного сечения сливной трубки 11 сливного колена 3.

Для работы сифона 1 необходимо установить его в емкости 12 с крышкой 13 и отверстием 14, закрепить к боковой стенке емкости питающую трубку 15 посредством крана 16 с регулирующим флажком 17 и произвести зарядку сифона 1.

Установить сифон 1 в емкости 12 следующим образом: Открутить сливное колено 3 от высасывающего колена 2, поместить высасывающее колено 2 в емкость 12 и, направив стакан 7 вертикально вниз, вставить выходной штуцер 4 в отверстие 14. Сливное колено 3 закрутить на выходной штуцер 4 посредством соединительной муфты 10 до конца, и направить конец сливной трубки 11 вертикально вниз (Фиг.3 и Фиг.4).

Произвести зарядку сифона 1 следующим образом: Сливную трубку 11 сливного колена 3 поворотом против часовой стрелки направить вертикально вверх, не допуская отклонения стакана 7 от вертикального положения. Налить рабочую жидкость из стакана в сливное колено 3 до ее появления в емкости 12 (Фиг.5). После появления рабочей жидкости в емкости 12 (зарядка сифона завершена), выход сливной трубки 11 поворотом по часовой стрелке установить вертикально вниз, не допуская отклонение стакана 7 от вертикального положения. Зарядка сифона 1 - это наполнение стакана 7 рабочей жидкостью до его верхней кромки (Фиг.6). Емкость 12 закрыть крышкой 13. Сифон 1 готов к работе.

Работает сифон 1 следующим образом. Рабочая жидкость с небольшим расходом q, задаваемым краном 16 и регулирующим флажком 17, через питающую трубку 15 поступает в накопительную емкость 12 и медленно накапливается в ней до уровня нижней кромки воздушного колпака 6 (нижний уровень НУ), не совершая никакого воздействия на состояние сифона 1. Далее начинается накопление жидкости в емкости выше НУ (начало цикла “накопление”). Уровень жидкости в накопительной емкости 12 медленно поднимается. Поднимается уровень жидкости также в полости воздушного колпака 6, но с большим отставанием от уровня в емкости 12, так как ее повышению препятствуют воздух в колпаке 6 и столб воды в стакане 7. В период повышения уровня жидкости в емкости 12 под действием столба воды в емкости сжимается воздух в колпаке 6 и медленно выжимает жидкость из стакана 7 с ребрами 8 и упором 9 в атмосферу через высасывающую трубку 5, выходной штуцер 4, соединительную муфту 10 и сливную трубку 11. При этом уровень жидкости в колпаке приближается к верхней кромке стакана 6, а уровень жидкости в стакане опускается и приближается к нижней кромке сливной трубки 5. Равновесие сжатого воздуха в колпаке бив стакане 7 поддерживается, с одной стороны, столбом накопленной жидкости в емкости 12, находящийся выше нижней кромки воздушного колпака 6, а с другой стороны - столбом жидкости в высасывающей трубке 5 (Фиг.7). При достижении уровня жидкости в емкости 12 верхнего уровня (ВУ), благодаря тому, что объем воздушного колпака выполнен больше, чем объем стакана, а проходное сечение высасывающей трубки 5 выполнено меньше щелевого проходного сечения стакана 7, но больше проходного сечения сливной трубки 11, уровень жидкости в колпаке 6 по-прежнему остается ниже уровня верхней кромки стакана 7, а сжатый воздух, преодолевая нижнюю кромку высасывающей трубки 5, попадает в нее и снижает плотность жидкости, находящейся в ней. Далее попадание воздуха в полость высасывающей трубки 5 и процесс снижения плотности жидкости в ней принимает нарастающий характер. Равновесие сжатого воздуха в колпаке и стакане резко нарушается, и жидкость под давлением столба в емкости 12, выдавливая воздух из воздушного колпака и стакана в атмосферу, сливается из емкости 12 с крышкой 13 в атмосферу к потребителю с большим расходом Q, превышающим подводимый расход q многократно, через воздушный колпак 6, щелевое сечение между стаканом 7 и наружным диаметром высасывающей трубки 5, высасывающую трубку 5, выходной штуцер 4 и сливную трубу 11 (начало цикла “слив”) (Фиг.8).

Уровень жидкости в емкости 12 начинает снижаться, и при достижении нижнего уровня (НУ), что соответствует уровню немного ниже уровня нижней кромки воздушного колпака 6, происходит попадание воздуха в полость воздушного колпака 6 и резкий срыв вакуума сифона 1. Нижний уровень опускается ниже уровня нижней кромки воздушного колпака 6 и обеспечивает резкий срыв вакуума сифона благодаря тому, что диаметр воздушного колпака выполнен значительно больше диаметра сливной трубки 11. При этом часть рабочей жидкости из полости воздушного колпака сливается обратно в емкость 12, а часть продолжает сливаться в атмосферу через сливную трубку 11. После срыва вакуума и сообщения полости воздушного колпака с атмосферой, сифон 1 продолжает работать до тех пор, пока уровень воды в стакане 7 не опустится до уровня нижней кромки сливной трубки 11. При достижении уровня жидкости в стакане к уровню нижней кромки сливной трубки 11 слив из сифона прекращается (конец цикла “накопление - слив”). Уравновешиваются столбы жидкости в высасывающей трубке 5 и сливной трубке 11, стакан 7 остается заполненный водой до уровня нижней кромки сливной трубки 11. Далее жидкость начинает медленно стекать из сливной трубки 11 в атмосферу, а из высасывающей трубки 5 - в стакан 7, поднимая уровень жидкости в стакане 7 и затапливая нижний конец высасывающей трубки 5 (автоматическая зарядка сифона), тем самым подготавливая сифон к следующему циклу “накопление-слив” (Фиг.9).

Далее рабочие циклы медленного накопления жидкости в накопительной емкости 12 с подводимым расходом q и быстрого его слива с расходом Q автоматически повторяются.

Таким образом, путем снабжения всасывающей трубки сифона воздушным колпаком и стаканом, и выполнения механизма запуска сифона из упомянутых частей всасывающего колена и сливной трубки сливного колена, и соблюдая то, что 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, достигнуто упрощение конструкции сифона и повышена его надежность в работе. Выполнение диаметра воздушного колпака значительно больше диаметра сливной трубки 11 позволило увеличить диапазон изменения подводимого расхода q. По сравнению с прототипом исключены из конструкции сифона и механизма его запуска трубки и отверстия малого диаметра, что практически исключает возможность засорения рабочих каналов.

В условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» в 2012 году были изготовлены экспериментальные образцы предлагаемого сифона в количестве 6 шт.Испытания двух образцов в лабораторных условиях и четырех образцов в теплицах приусадебных участках показали высокую надежность, удобство в эксплуатации и работоспособность в большом диапазоне изменения подводимого расхода. Максимальный подводимый расход этих сифонов превысил максимальный требуемый расход для полива теплицы в 8 раз. Образцы, отработав суммарно более 21000 часов с циклом “накопление-слив” продолжительностью 3 ч 40 мин., не совершили ни одного отказа. При этом время полного запуска сифона составило - до 0,5 сек, а время разряжения сифона после опорожнения емкости 12 - до 1 сек.

Применение предполагаемого изобретения 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.

1. Сифон, содержащий всасывающее и сливное колена и механизм запуска сифона, отличающийся тем, что 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.

2. Сифон по п.1, отличающийся тем, что объем воздушного колпака выполнен больше, чем объем стакана.

3. Сифон по п.1, отличающийся тем, что проходное сечение высасывающей трубки всасывающего колена меньше щелевого проходного сечения стакана, но больше проходного сечения сливной трубки сливного колена.