Патент на изобретение №2204158
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ И ЕГО ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
(57) Реферат: Изобретение относится к автоматическим устройствам для поддержания без вспомогательных источников энергии постоянного уровня жидкости в емкостях с расходуемой жидкостью и может быть использовано в качестве автономного источника водоснабжения. Технический результат: существенное упрощение конструкции и эксплуатации, использование для изготовления регулятора общедоступных элементов, обеспечение взаимозаменяемости частей регулятора. Регулятор уровня жидкости содержит расходную емкость и установленный в ней сосуд для запаса расходуемой жидкости с герметизированной верхней частью и выходным и впускным отверстиями, выполненными соответственно на дне и боковой поверхности сосуда. Выходное отверстие размещено ниже, а впускное отверстие соответственно выше задаваемого уровня жидкости. Сосуд может быть изготовлен из прозрачной пластиковой бутылки с пробкой, на дне которой выполнено выходное отверстие. Впускное отверстие выполнено на боковой поверхности горлышка бутылки, устанавливаемой в расходной емкости в вертикальном или близком к нему положении. Регулятор может быть выполнен снабженным стаканом, прикрепляемым к сосуду (бутылке). Выходное и впускные отверстия при этом выполнены соответственно на дне и боковой поверхности стакана. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил. Изобретение относится к автоматическим устройствам для поддержания без вспомогательных источников энергии постоянного уровня жидкости в емкостях с расходуемой жидкостью и может быть использовано в качестве автономного источника водоснабжения. Известен регулятор уровня жидкости (см. авторское свидетельство СССР 1257620, кл. G 05 D 9/00, 1985), содержащий расходную емкость и размещенную в ней трубу, внутри которой установлена поплавковая камера в виде стакана с поплавком, связанным с механизмом подачи жидкости в расходную емкость. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного регулятора, относится его конструктивная сложность. Известен регулятор уровня жидкости (см. авторское свидетельство СССР 661518, кл. G 05 D 9/02, 1973), содержащий расходную емкость и расположенный над ней частично заполненный жидкостью герметичный сосуд для расходуемой жидкости с подключенной к нему трубкой. Трубка расположена под углом к вертикали и снабжена торцовой заглушкой, у которой в месте соединения со стенкой трубки выполнены два отверстия, одно из которых находится в зоне контакта трубки с жидкостью. Регулятор имеет систему кранов и перекрываемых шлангов для заполнения сосуда расходуемой жидкостью. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится его относительная сложность конструкции и эксплуатации. Известен также регулятор уровня жидкости (см. авторское свидетельство 1158982, кл. G 05 D 9/02, 1983), который по совокупности признаков наиболее близок заявляемым изобретениям и принят за прототип. Известный регулятор уровня жидкости содержит расходную емкость, над которой на штативе с помощью шарнира установлен сосуд для расходуемой жидкости с герметизированной верхней частью и выходной трубкой с выходным отверстием, размещенным в расходной емкости ниже задаваемого уровня жидкости. Выходное отверстие – конец трубки выполнен с сечением под углом 30-45o по отношению к уровню жидкости в расходной емкости. Расходную емкость заполняют жидкостью до необходимого уровня. Затем сосуд для расходуемой жидкости поворачивают на штативе вокруг шарнира на 180o и заполняют сосуд через выходную трубу жидкостью. Резко возвращают сосуд с залитой жидкостью в первоначальное положение и погружают выходное отверстие в жидкость. При понижении уровня жидкости в расходной емкости открывается верхняя часть выходного отверстия и проникающий через отверстие в сосуд воздух обеспечивает поступление замещаемой воздухом жидкости в расходную емкость до установления жидкостью заданного уровня, перекрывающего поступление воздуха в сосуд. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного регулятора, относится относительная сложность конструкции и эксплуатации. Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является создание простейшего в изготовлении и эксплуатации автоматического средства регулирования уровня жидкости без вспомогательных источников энергии. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретений, заключается: – в существенном упрощении конструкции регулятора и его эксплуатации; – в использовании для изготовления всего устройства и его части простых, общедоступных элементов; – в обеспечении взаимозаменяемости элементов регулятора. Указанный технический результат достигается при осуществлении заявляемой группы однообъектных изобретений, представляющих собой целое устройство и его часть и образующих единый изобретательский замысел. Указанный технический результат при осуществлении изобретения – всего устройства достигается тем, что в заявляемом регуляторе уровня жидкости, содержащем расходную емкость и сосуд для расходуемой жидкости с герметизированной верхней частью и выходным отверстием, размещенным в расходной емкости ниже задаваемого уровня жидкости, в отличие от известного регулятора, сосуд для расходуемой жидкости снабжен впускным отверстием диаметром R, равным 1,5-5 мм и выполненным выше задаваемого уровня жидкости на расстоянии L, определяемом из соотношения L=24-4R Указанный технический результат достигается также тем, что в заявляемом регуляторе сосуд для расходуемой жидкости снабжен пробкой, выходное и впускное отверстия выполнены соответственно в пробке и на боковой поверхности сосуда, а форма и размеры поперечного сечения и высота расходной емкости выполнены с возможностью размещения в ней сосуда и фиксирования его в вертикальном или близком к нему положении. Указанный технический результат достигается также тем, что в заявляемом регуляторе сосуд для расходуемой жидкости выполнен в виде бутылки из прозрачного пластикового материала. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается также тем, что заявляемый исполнительный элемент – часть регулятора уровня жидкости, содержащий выходное и впускное отверстия для сосуда с расходуемой жидкостью, выполнен в виде стакана, открытой частью сопрягаемого с сосудом, а выходное и впускное отверстия выполнены соответственно на дне и боковой поверхности стакана. На фиг. 1 изображен заявляемый регулятор уровня жидкости; на фиг. 2 – исполнительный элемент регулятора; на фиг 3 – график зависимости L – расстояния впускного отверстия до задаваемого уровня жидкости от R – диаметра впускного отверстия. Заявляемый регулятор уровня жидкости содержит расходную емкость 1 с жидкостью 2 и сосуд 3 для расходуемой жидкости с герметичной верхней частью 4 и выходным отверстием 5 на стенке (или дне) сосуда 3. Расходная емкость 1 через патрубок 6 подключена к потребителю 7. Выходное отверстие 5 сосуда 3 размещено в расходной емкости 1 ниже уровня жидкости 2. Впускное отверстие 8 сосуда 3, имеющее диаметр R, выполнено выше задаваемого уровня жидкости 2 на расстоянии L. В случае выполнения сосуда 3 в виде бутылки (как изображено на фиг. 1), выходное отверстие 5 сосуда 3 выполнено в пробке 9, а впускное отверстие 8 выполнено на боковой стенке горлышка бутылки. Форма и размеры поперечного сечения и высота расходной емкости 1 выполнены с возможностью фиксирования сосуда 3 для расходуемой жидкости внутри расходной емкости 1 в вертикальном или близком к нему положении, при этом сосуд 3 своей пробкой 9 опирается на дно расходной емкости 1. Исполнительный элемент регулятора (фиг. 2) представляет собой стакан 10, у которого открытая часть снабжена соединением 11, например, резьбовым, сопрягаемым с сосудом 3 (бутылкой). В дне стакана 10 выполнено выходное отверстие 5, а на боковой стенке – впускное отверстие 8 на соответствующем расстоянии L, зависящем от задаваемого уровня жидкости 2 в расходной емкости 1 и диаметра R впускного отверстия 8. Установленный внутри расходной емкости 1 сосуд 3 с прикрепленным к нему стаканом 10 с выходным 5 и впускным 8 отверстиями также опирается на дно емкости 1. Заявляемый регулятор уровня жидкости работает следующим образом. Сосуд 3 заполняют жидкостью, создавая ее запас для поддержания заданного уровня жидкости 2 в расходной емкости 1, переворачивают его и, погружая выходное отверстие 5 ниже уровня жидкости 2, устанавливают сосуд 3 в рабочее положение в расходной емкости 1. Возникающее во впускном отверстии 8 сосуда 3 или стакана 10 капиллярное давление, обусловленное поверхностным натяжением на границе раздела твердое тело – жидкость, уравновешивается противодавлением, создаваемым столбом жидкости с высотой, равной расстоянию L – расстоянию между уровнем жидкости в расходной емкости 1 и впускным отверстием 8. При снижении уровня жидкости 2 в расходной емкости 1 высота столба жидкости увеличивается, равновесие нарушается и во впускное отверстие 8 на боковой поверхности сосуда 3 или стакана 10 проникает воздух, который, замещая жидкость в сосуде 3, обеспечивает поступление жидкости через выходное отверстие 5 сосуда 3 или стакана 10 в расходную емкость 1 и поднимает в ней уровень жидкости 2 до восстановления равновесия и прекращения поступления воздуха в сосуд 3, т.е. до установления заданного уровня жидкости 2 в расходной емкости 1. Высота столба смачивающей жидкости в капилляре – капиллярное давление при прочих равных условиях зависит от диаметра капилляра в обратной пропорции: высота столба жидкости – капиллярное давление уменьшается с увеличением диаметра капилляра. Для определения зависимости расстояния L от диаметра R были проведены измерения, результаты которых приведены в таблице и представлены на графике (фиг. 3). На графике (фиг. 3) зависимости L от R видно, что значения L для диаметров R в пределах от 1,5 до 5 мм находятся вблизи прямой А, описываемой уравнением L=24-4R В третьей строке таблицы приведены расчетные значения L, определенные по вышеприведенному соотношению, которые отличаются от измеренных значений в пределах погрешности измерений, равной  1 мм.
Выполнение впускного отверстия 8 диаметром R менее 1,5 мм увеличивает время, необходимое для восстановления заданного уровня жидкости, и резко увеличивает L, тем самым уменьшая объем жидкости в сосуде 3, используемой для регулирования уровня в расходной емкости 1, поскольку жидкость в сосуде 3, опустившаяся до впускного отверстия 8, начнет свободно вытекать из сосуда 3.
Впускное отверстие 8 диаметром более 5 мм обуславливает непроизводительный повышенный расход запаса жидкости в сосуде 3 при его установке в расходную емкость 1.
Таким образом, оптимальная величина диаметра R впускного отверстия 8 лежит в пределах 1,5-5 мм, а расстояние L, на котором выполняются эти отверстия от задаваемого уровня жидкости, определяется из соотношенияL=24-4R Расходная емкость 1 по форме и размерам поперечного сечения и высоте выполнена таким образом, чтобы размещенный в ней сосуд 3 для расходуемой жидкости фиксировался бы в рабочем – вертикальном или близком к нему положению. Опустошенный сосуд 3 может быть легко заменен подобным ему заполненным. Сосуд 3 для расходуемой жидкости может быть изготовлен из прозрачной пластиковой бутылки, позволяющей контролировать наличие и уровень расходуемой жидкости в сосуде 3. Расходная емкость 1 также может быть изготовлена из пластиковой бутылки несколько большего диаметра, чем сосуд 3, и высотой не менее половины высоты сосуда 3. Исполнительный элемент регулятора – стакан 10 может быть изготовлен, например, из двух спаянных стандартных “винтовых” пластиковых пробок для пластиковых бутылок с удаленным дном у пробки, сопрягаемой с горлышком бутылки. Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемых изобретений – регулятора уровня жидкости и его исполнительного элемента, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи. Формула изобретения
 5 мм, при этом выходное отверстие выполнено на дне, а впускное отверстие выполнено на боковой поверхности стакана и размещено выше задаваемого уровня жидкости на расстоянии L, определяемом из соотношения L= (24-4R) мм.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 30.03.2006
Извещение опубликовано: 10.06.2007 БИ: 16/2007
|
||||||||||||||||||||||||||
