СИФОН

Полезная модель относится к гидроавтоматическим устройствам и может быть использовано во многих отраслях промышленности для автоматического преобразования непрерывного потока жидкости с расходом, колеблющим в большом диапазоне в дискретный поток с более высоким расходом. Более конкретно, данная полезная модель может найти применение для дозированной подачи жидкости в пищевой и химической промышленности, в оросительных системах и в различных устройствах гидросмыва.
Известна конструкция сифона, входящего в состав устройства для полива [Патент РФ №2015661, кл. A01G 25/02, A01M 7/00 от 15.07.94 г. Бюл. №13].
Недостатком этого сифона является невысокая надежность работы из-за нестабильного срыва вакуума в конце слива жидкости из расходной емкости при приближении значения подводимого расхода жидкости к расходу слива.
Наиболее близким техническим решением является сифон, содержащий всасывающую часть, размещенную в расходной емкости, сливную часть, горловину и механизм срыва вакуума, включающий открытую сверху запорную камеру, сообщенную с расходной емкостью и посредством канала - с горловиной сифона, при этом расходная емкость сообщена с атмосферой, запорная камера закреплена на всасывающей части сифона, а крепление запорной камеры к всасывающей части сифона выполнено с возможностью регулирования расстояния по высоте между горловиной и камерой [Патент РФ №2127833, кл. F04F 10/02, G01F 13/00 от 20.03.99 Бюл. №8 (прототип)].
Недостатками этого сифона являются сложность конструкции и невысокая надежность в работе.
Соединение полости запорной камеры с горловиной через гидравлический канал создает вероятность разгерметизации сифона и нарушение его нормальной работы. При подводимых расходах близко к значению расхода слива сифона уровень воды в расходной емкости снижается очень медленно, и для получения достаточного разрыва уровней между верхней граню запорной камеры и уровня воды в расходной емкости требуется длительное время для опорожнения запорной камеры, что приводит к уменьшению проходного сечения гидравлического канала или увеличению объема запорной камеры. Уменьшение проходного сечения гидравлического канала увеличивает вероятность засорения, снижает резкость срыва вакуума и надежность, а увеличение объема запорной камеры увеличивает материалоемкость и усложняет конструкцию.
Целью предполагаемой полезной модели является упрощение конструкции сифона и повышение надежности в работе путем расширения диапазона изменения подводимого расхода.
Поставленная цель достигается тем, что в сифоне, содержащем всасывающую и сливную части, горловину и механизм срыва вакуума, механизм срыва вакуума выполнен в виде стакана и закрепленной к нему крышки с проходными отверстиями и осевым цилиндрическим направляющим и установлен на конце сливной части посредством двух ограничительных колец с возможностью осевого перемещения.
Сущность предполагаемой полезной модели приведена на рисунках, где
на фиг. 1 - Общий вид сифона;
на фиг. 2 - Сифон в разрезе с механизмом срыва вакуума, расходной емкостью и краном;
на фиг. 3 - Конструктивная схема механизма срыва вакуума;
на фиг. 4 - Положение механизма срыва вакуума при начальной фазе заполнения расходной емкости;
на фиг. 5 - Положение механизма срыва вакуума в промежуточной фазе заполнения расходной емкости;
на фиг. 6 - Положение механизма срыва вакуума при заполнения расходной емкости и слива жидкости из нее;
на фиг. 7 - Положение механизма срыва вакуума при понижении уровня воды в расходной емкости до уровня верхнего среза стакана;
на фиг. 8 - Положение механизма срыва вакуума по отношении уровня воды в расходной емкости после опорожнения стакана и срыва вакуума во всасывающей части с последующим окончанием слива воды сифоном.
Сифон 1 содержит всасывающую 2 и сливную 3 части, соединенные между собой горловиной 4. На конце всасывающей части 2 с возможностью осевого перемещения с ходом h установлен механизм срыва вакуума 5 посредством ограничительных колец 6 и 7 (фиг. 1 и 2). Механизм срыва вакуума 5 состоит из стакана 8 и закрепленной к нему крышки 9 с проходными отверстиями 10 и цилиндрическим направляющим 11 (фиг. 3). Для работы сифона 1 его устанавливают в расходную емкость 12, в которую подается жидкость из крана 13 (фиг. 2 и 4).
Работает сифон 1 следующим образом.
Открывают кран 13, жидкость с расходом q поступает в расходную емкость 12 и накапливается в ней. Уровень жидкости в расходной емкости начинает подниматься, вследствие чего механизм срыва вакуума 5 также поднимается благодаря пустому стакану 8 и цилиндрической направляющей 11 (эффект поплавка), набирая ход h, упирается об ограничительное кольцо 6 и останавливается (фиг. 4). При дальнейшем повышении уровня жидкости в расходной емкости выше уровня верхнего среза стакана 8, жидкость через проходные отверстия 10 заполняет стакан 8 (эффект поплавка исчезает), и механизм срыва вакуума под действием своего веса опускается вниз, упирается об ограничительное кольцо 7, образуя ход h (фиг. 5). При достижении уровня жидкости в расходной емкости 12 уровня горловины 4 (конец периода накопления) сифон 1 срабатывает и сливает жидкость из расходной емкости 12 через сливную часть 3 с расходом Q, превышающим расход q (фиг. 6). Начинается снижение уровня жидкости в расходной емкости 12, при этом механизм срыва вакуума 5 под действием своего веса остается в нижнем положении, не отрываясь от ограничительного кольца 7 (фиг. 6 и 7). Снижение уровня жидкости до уровня верхней грани стакана 8, приводит к прекращению поступления жидкости из расходной емкости 12 в стакан 8 через проходные отверстия 10 в крышке 9, что приводит к резкому опорожнению стакана 8 из-за большого расхода слива Q сифона 1. Механизм срыва вакуума 5, как поплавок, резко всплывает и упираясь об ограничительное кольцо 6 поднимает верхний срез стакана 8 от уровня жидкости в расходной емкости 12 на величину хода h, что обеспечивает гарантированный срыв вакуума и надежный конец слива сифона 1 (фиг. 8), так как расход q за короткое время (1-3 с), необходимое для надежного срыва вакуума не может поднимать уровень жидкости в расходной емкости 12 на величину хода h и поступать в стакан 8 (конец периода опорожнения расходной емкости 12). Далее рабочие циклы накопление - опорожнение расходной емкости 12 продолжаются автоматически, пока жидкость подается из крана 13.
Таким образом, благодаря тому, что механизм срыва вакуума 5 выполнен в виде стакана 8 и закрепленной к нему крышки 9 с проходными отверстиями 10 и осевым цилиндрическим направляющим 11 и установлен на конце сливной части 2 с возможностью осевого перемещения посредством двух ограничительных колец 6 и 7, исключены из конструкции сифона гидравлические каналы связи с малыми проходными сечениями, подвергнутыми большой вероятности засорения, обеспечен резкий срыв вакуума сифона 1 при большом диапазоне изменения подводимого расхода q и повышена его надежность. Даже при подводимом расходе q, близком к расходу слива Q, когда уровень жидкости в расходной емкости 12 снижается с незначительной скоростью при сливе сифона 1, механизм срыва вакуума 5 в конце слива резко всплывает из жидкости и гарантированно (на величину h) отрывает уровень верхней грани стакана 8 от уровня жидкости в расходной емкости 12, что исключает попадание жидкости из емкости 12 в стакан 8 в момент срыва вакуума и тем самым обеспечивает гарантированный срыв вакуума и надежную работу сифона.
В условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» в 2022 году был изготовлен экспериментальный образец предлагаемого сифона. Испытания образца на стенде в лабораторных условиях показали высокую надежность и удобство в эксплуатации из-за упрощения конструкции. Срыв вакуума происходил практически мгновенно в течения 1 с при подводимом расходе q, близком к расходу слива Q.
Применение предполагаемой полезной модели во многих отраслях промышленности повысит надежность и эффективность систем гидроавтоматики, где требуется автоматически преобразовать непрерывный поток жидкости с расходом, колеблющемся в большом диапазоне в дискретный поток с более высоким расходом. Более конкретно, данная полезная модель может найти применение для дозированной подачи жидкости в пищевой и химической промышленности, в оросительных системах и в различных устройствах гидросмыва.