принцип его работы, для чего он нужен? Из чего состоит сифон для ванной и другие модели?

Сифон является важным элементом сливной арматуры и абсолютно незаменим при монтаже моек, ванн и душевых кабин. Прибор характеризуется простотой конструкции, невысокой стоимостью и широкой потребительской доступностью.

Особенности и предназначение

Сифон представляет собой самостоятельный канализационный фитинг, предназначенный для соединения сантехнических приборов с системой канализационных коммуникаций. Помимо сантехники, сифоны устанавливают на сливы стиральных и посудомоечных машин, предотвращая тем самым попадание в общую сеть грязных отложений. Располагаясь между сливным отверстием домашних приборов и канализационной трубой, сифон выполняет несколько важных функций. Он не даёт распространяться неприятному запаху из канализационных коммуникаций, что обусловлено присутствием в нём водной пробки, или гидрозатвора. Вторая, не менее значимая функция сифонов заключается в недопущении попадания в канализационную магистраль пищевых остатков и кухонного мусора, случайно оказавшихся в раковине и смытых водой.

Таким образом, сифоны выступают в роли своеобразных двусторонних фильтров, обеспечивающих относительную чистоту канализационных сетей и оберегающих жилище от вредоносных запахов. Сифоны имеют довольно простую конструкцию и состоят из корпуса, входных и выходных раструбов, резиновых прокладок, защитной сетки для фильтрации, двух отводных труб, соединительного винта и уплотнителей. Некоторые модели дополнительно оснащены системой перелива, предотвращающей сантехнический прибор от переполнения и выплёскивания жидкости через край, а также дополнительными отводами, позволяющими выполнить одновременное подключение сразу нескольких приборов, например, раковины, стиральной машины и ванны.

Принцип работы сантехнического сифона очень прост и основан на простых законах физики.

• В нижней либо средней части прибора постоянно скапливается вода, которая не уходит и поддерживает в приборе постоянное давление. Благодаря этому неприятные запахи блокируются и не поднимаются в помещение.
• Кухонный мусор попадает в сифон, осаждается на дно той части прибора, в которой находится водная пробка и находится там вплоть до очистки сифона. Жидкие же стоки беспрепятственно проходят через этот отсек и сливаются через выходной патрубок в общую канализационную систему.

Классификация сифонов производится по нескольким признакам, главным из которых является тип конструкции. По данному критерию различают три вида приборов, подробное описание которых представлено ниже.

Бутылочные сифоны

Представляют самую многочисленную группу устройств и являются наиболее распространёнными и удобными. Фитинги имеют простое устройство и монтируются без приглашения специалиста. Конструкция сифона состоит из цилиндрического корпуса, к нижней части которого при помощи резьбового соединения прикручивается округлая колба-стакан. Внутри корпуса расположена короткая труба, по которой загрязнённая вода из мойки или раковины поступает в колбу. В верхней его части находится выходящий раструб, соединённый резьбовым соединением с отводящим патрубком, который, в свою очередь, соединяется с канализационной трубой.

Схема работы бутылочной модели выглядит так: грязная вода через сливное отверстие раковины попадает в корпус сифона, оттуда через верхнее отверстие уходит в патрубок, по нему – в систему канализации. Твёрдый мусор при этом оседает на дно колбы-стакана и в общую систему стока не попадает. Именно в колбе происходит накопление воды и формирование гидрозатвора, не пропускающего канализационные запахи в помещение.

Для того чтобы удалить отходы из сифона, следует открутить колбу и вытряхнуть скопившийся там мусор. Также желательно очистить полость между корпусом и короткой трубкой, оно также иногда забивается жировыми отложениями и не позволяет воде подниматься к верхнему сливному отверстию.

По окончании очистки колбу прикручивают на место, включают воду и проверяют герметичность соединения. Мероприятие по очистке бутылочного сифона не требует наличия никаких слесарных инструментов и выполняются исключительно вручную. Роль уплотнителя резьбовых соединений бутылочных сифонов выполняет муфта, что позволяет обходиться без использования прокладок и других материалов, необходимых для формирования плотного соединения. Благодаря этому справиться с прочисткой такой модели под силу даже домохозяйкам.

Гофрированные сифоны

До недавних пор считались самыми популярными и широко использовались при подключении раковин и умывальников. Прибор представлен в виде гофрированной изогнутой трубы, изготовленной из мягких материалов и способной легко изменять свою форму. В разрезе прибор представляет собой полую конструкцию зигзагообразной формы, имеющую на своих концах резьбовые соединения, при помощи которых производится его подключение к сантехнике и канализационной трубе. Процесс установки сифона несложен и заключается в последовательном выполнении нескольких действий.

Сначала к сливу раковины присоединяют узел для отвода воды, используя для этого прокладки, входящие в комплектацию сифона.

Нижний конец гофрированного фитинга фиксируют в тройнике, который уходит в канализационную трубу, а верхний – соединяют со сливным патрубком, выходящим из раковины. Далее сифону придают нужный изгиб, который обеспечивал бы образование водяной пробки – гидрозатвора.

Изгиб рекомендуется делать более крутым, в противном случае нужное давление создать не удастся, а канализационные запахи будут проникать в помещение.

Трубные сифоны

Представляют собой S- или U-образную изогнутую трубу и отличаются компактными размерами.

Конструкция фитинга включает в себя верхнюю часть, закрепляемую к ванне (раковине) с помощью специального болта, среднюю рабочую часть изогнутой формы и нижнюю – предназначенную для соединения сифона с трубой канализации. Сборку и установку приборов выполняют при помощи зажимных гаек и уплотнительных колец. Фитинги такого типа не рекомендованы к установке в кухонные помещения, что обусловлено их склонностью быстро накапливать жировые отложения в неподвижном колене. Разборка и прочистка трубных моделей представляют собой трудозатратный и долгий процесс, из-за чего их чаще используют для ванных комнат.

Плоские сифоны

Предназначены для установки под ванны и душевые кабины и характеризуются простотой конструкции и миниатюрными размерами. Состоят такие приборы из плоского корпуса, на верхней стороне которого размещены входящее и выходящее отверстия. Одно из них соединяется со шлангом, идущим от сливного отверстия ванны, а второе – с патрубком, присоединённым к канализационной трубе. Небольшой высоты плоского сифона вполне хватает для создания эффекта гидрозатвора, а вот для накопления пищевых отходов и твёрдого мусора он категорически не предназначен. Поэтому устанавливать плоские модели на кухню не рекомендуется.

Следующим признаком, по которому классифицируются сифоны, является способ закрывания клапана. По данному критерию выделяют ручные и автоматические модели. У первых клапан закреплён на цепочке, а закрытие/открытие сливного отверстия производится вручную. Сифоны с автоматическим клапаном оснащены системой, которая устроена и работает следующим образом: донный клапан, расположенный в сливном отверстии, соединён рядом подвижных стержней с рычагом управления, размещённым на водопроводном кране. При нажатии на рычаг клапан открывается и вода беспрепятственно уходит в сифон и далее – в систему канализации. Более дорогостоящие модели идут в комплекте с донным клапаном «клик-клак» и оснащены системой перелива.

Критерии выбора

Прежде чем приступить к приобретению сифона, необходимо определиться с типом конструкции. Так, если модель выбирается для кухонной мойки, то лучше остановить свой выбор на приборе бутылочного типа, имеющем диаметр отводного отрезка трубы не менее 40 мм. Данное требование обусловлено тем, что через кухонный сифон проходят большие объёмы воды с высоким содержанием жира и остатков пищи. Это вызывает быстрое засорение прибора и требует частых чисток. Поэтому чем больше будет его внутренний диаметр, тем реже придётся его раскручивать и прочищать.

Если сифон выбирается для ванны на коротких ножках или душевой кабины, то лучше приобрести прямую плоскую модель. Такой прибор прекрасно впишется в узкое пространство и, несмотря на свои небольшие габариты, создаст нужный гидрозатвор.

Следующим критерием выбора является материал изготовления сифона. Самым практичным и надёжным вариантом являются модели из пластика. Они, как правило, укомплектованы необходимым набором прокладок и уплотнителей, имеют простое строение и монтируются без использования сантехнических инструментов. Более того, многие пластиковые образцы снабжены добавочными патрубками, позволяющими подключить к сифону сразу несколько сантехнических или бытовых приборов. Но несмотря на высокие эксплуатационные характеристики и долгий срок службы, пластиковые образцы выглядят простовато и часто могут не вписаться в современный дизайн кухни или ванной комнаты.

В этом случае на помощь придут эффектные модели из нержавеющей стали, имеющие красивое хромовое покрытие и лаконичные формы. Монтируются такие сифоны немного сложнее пластиковых, однако, выглядят куда более стильно и благородно. Не менее привлекательно смотрятся и модели из латуни. Они также часто идут в никелированном исполнении и отличаются долгим сроком службы. Плюсом металлических моделей является абсолютно гладкая внутренняя поверхность, не задерживающая на себе жировые отложения и мелкий мусор.

Грамотный выбор, правильная установка и своевременное обслуживание сифона обеспечат долгую и безаварийную работу сантехнических приборов и всей канализационной системы.

О том, как работает сифон, смотрите в следующем видео.

Как собрать сифон? Особенности правильной сборки полуавтоматического сифона для раковины на кухне и в ванной. Схема сбора сантехнического и других сифонов

Сборка сифона является крайне простым процессом, с которым может справиться практически любой хозяин. Современные сифоны очень просты в сборке и не требуют на это больших усилий и затрат времени.

Назначение

Невозможно представить современную кухню или ванную комнату без этого устройства. Сифон представляет собой изогнутую трубу, по которой вода из раковины или ванной уходит в канализацию. Специальный изгиб на трубе предназначен для предотвращения попадания в помещение неприятных запахов. Кроме того, некоторые модели препятствуют появлению засоров. Обычно они имеют специальные отстойники.

Конструкция

По своей конструкции сифоны делятся на гофрированные, трубные и бутылочные.

Гофрированная модель

Является одной из самых популярных и простых в сборке. Такие сифоны представляют собой шланг, который легко выгибается и принимает необходимую форму. При помощи специальных фиксаторов труба закрепляется в одном положении. Эти модели при необходимости можно легко снять и прочистить.

Плюсы:

• компактность: гофрированная модель занимает незначительное место под раковиной;
• простота в сборке и эксплуатации;
• шланг можно изогнуть как угодно, а также сделать его более длинным или коротким.

Минусы:

• от постоянного воздействия высоких температур гофрированный шланг может деформироваться и потерять необходимую форму;
• в складках трубы может скапливаться жир и грязь, что может привести к засорам.

Трубные сифоны

Представляют собой трубу из различных секций, которые при сборке имеют S-образную форму. Раньше такие модели пользовались большим спросом, но с появлением гофрированных моделей они отошли на второй план. Тем не менее трубные модели до сих пор остаются популярными.

Плюсы:

• имеют четкую фиксацию;
• обладают высокой прочностью;
• стойкость к засорам.

Минусы:

• если возникла необходимость прочистки этого варианта сифона, то трубу приходится частично разбирать;
• занимает много места под раковиной.

Бутылочный сифон

Отличается от предыдущих вариантов тем, что имеет специальный отстойник. При необходимости отстойник легко скручивается. Именно такая модель идеально подойдет для раковины на кухне. На современном рынке сантехники можно подобрать металлический или пластиковый бутылочный сифон.

Плюсы:

• обычно такие модели имеют два отвода — при необходимости к сифону можно подключить, например, стиральную машину;
• если случайно в раковину упал какой-либо предмет, то он попадет в бутылочную часть устройства, где его можно легко достать;
• препятствует появлению засоров.

Другие модели

Помимо вышеперечисленных вариантов конструкций, можно отметить плоские и двойные сифоны. Первые обычно устанавливаются для слива воды из душевой кабины, а двойные предназначены для сдвоенных раковин.

Сифоны с переливом обычно используют для кухонной мойки. Перелив представляет собой устройство, благодаря которому вода не достигает краёв раковины.

Кроме того, сифоны могут различаться по материалу, который применялся для их изготовления.

Одними из самых качественных вариантов сифона являются латунные модели. Цена их ваше остальных, зато срок службы и надёжность превышают другие модели. Такие сифоны покрывают специальным покрытием, которое не дает металлу окисляться.

Стоит отметить изделия из цветных металлов или стали. Медный сантехнический сифон обычно применяется исключительно в качестве дизайнерского хода. Уход за ним является довольно кропотливым. Сюда же стоит отнести и бронзовые модели, которые придают эстетический внешний вид, но требуют ухода и не так уж просты в установке.

Стальные изделия имеют длительный срок эксплуатации и высокую цену. Также для установки подобной модели необходимо знать четкие размеры будущей трубы, потому что сталь в отличие от гофра не выгибается.

Чугунные изделия использовались в прошлом. Надежность таких сифонов очень высока, но сборка является крайне затруднительной. Многие стремятся поменять чугунные изделия на пластиковые. С демонтажем чугунных деталей могут так же возникнуть проблемы. Для их крепления раньше применяли раствор цемента, который при замене необходимо разбить.

Простыми в сборке и привлекательными в ценовом плане являются пластиковые сифоны. Модели из ПВХ имеют довольно продолжительный срок службы.

Автоматические или полуавтоматические сифоны

Являются довольно новым товаром на рынке сантехники. Такие устройства устанавливаются в ванную или в душ. На верхней части сифона имеется специальная крышка, которая при нажатии опускается и происходит набор воды. В автоматических сифонах крышка самостоятельно поднимается при большом количестве воды, чтобы не допустить затопления. В полуавтоматических это происходит при повторном нажатии.

Сифон для круглой мойки ничем не отличается от обычного. Поэтому на кухонную мойку с круглой чашей можно устанавливать любой сифон.

Стандартное устройство

Стандартный сифон состоит из следующих компонентов:

• выпускной патрубок;
• резиновые прокладки;
• крупные гайки для крепежа;
• стяжные винты;
• металлическая решётка слива;
• гофрированный шланг или жесткие трубы.

В зависимости от вида сифона могут быть какие-либо дополнительные детали. Например, автоматические и полуавтоматические модели имеют более сложную конструкцию. Да и процесс их сборки более трудный, чем у стандартных видов сифонов.

Как собрать?

В самой сборке данного приспособления нет ничего сложного. Для сборки современных сифонов не нужно запасаться большим количеством инструментов, ведь нынешние модели легко собираются вручную. На некоторых этапах сборки может пригодиться отвертка.

Желательно не использовать герметик при сборке сифона. Многие конструкции довольно надежны и им не нужны дополнительные средства защиты от протечек. А если применить герметик, то в будущем разборка сифона для чистки может стать трудновыполнимой.

Обычно в комплекте к каждой модели прилагается схема сборки, на которой пошагово указаны все действия. Инструкция сбора наглядно показывает, как крепить детали.

Перед самой сборкой следует убедиться в наличии всех составляющих и отсутствии дефектов на них. Отдельное внимание стоит обратить на резиновые прокладки – на них не должно быть порезов и трещин. Рекомендуется работать в перчатках и держать под рукой на всякий случай респиратор.

1. Сначала на раковину устанавливается решетка со специальной прокладкой.
2. С нижней части раковины устанавливается сливной патрубок, который закручивается винтом.
3. Затем на сливной патрубок устанавливается бутылочная часть сифона.
4. На бутылочную часть снизу устанавливается крышка, которая также имеет резиновую прокладку.
5. После этого осуществляется крепление отвода, который соединяет сифон и канализацию.

Отдельно стоит сказать про сборку полуавтоматического сифона. Поскольку данные модели имеют дополнительные детали, то их сборка становится более сложной. Чтобы правильно собрать такой сифон, нужно следовать определенному алгоритму.

1. Сначала необходимо соединить патрубок и центральный перелив устройства.
2. Затем на перелив монтируется фильтр, а на слив устанавливается двойной уплотнитель.
3. После этого подвижной регулировочный трос соединяется с металлическими крышками.
4. Далее они устанавливаются на сливное отверстие.
5. К переливу конструкция крепится при помощи болтов.

Как видно из вышеперечисленных этапов, сборка сифона – крайне простая процедура, с которой можно легко справиться. Главное – надежно закрепить все детали и не забывать про резиновые прокладки во избежание протечек.

Как прочистить трубу?

На сегодняшний день существует огромное количество различных химических средств от засоров. Но важно обращать внимание на их состав – излишне едкие чистящие средства могут нанести трубе вред. Проверенным народным способом борьбы с засорами является раствор уксуса и соды. При этом сначала насыпается в сливное отверстие раковины примерно 1/2 стакана соды, а потом уж заливается уксус в трубу в том же объеме. Спустя некоторое время слив необходимо промыть горячей водой.

Важно: не вздумайте уксус с содой смешивать до внесения их в слив — это чревато большими неприятностями и, возможно, ожогами, так как реакция их взаимодействия просто непредсказуемая.

Если засор не удаляется никакими средствами, то поможет только демонтаж трубы.

Гофрированные трубы легко скручиваются и выпрямляются. Прямую трубу можно прочистить обычной горячей водой или использовать раствор соды и уксуса.

Трубные модели разбираются по частям. Каждая секция прочищается отдельно.

Бутылочные модели нечасто подвергаются засорам, но при необходимости также легко раскручиваются и прочищаются.

Как видим, в самостоятельной сборке сифона или его обслуживании нет ничего сложного. Нынешние устройства легко собираются вручную и всегда имеют инструкцию по сборке.

О том, как собрать и установить сифон для ванны, смотрите в видео ниже.

Как собрать сифон для раковины на кухне

Для обеспечения быстрого отвода грязной воды в канализационную систему под раковиной устанавливается сифон. Замена и установка этого прибора для некоторых может представлять сложную задачу. В этом обзоре пойдет речь о том, как собрать сифон на кухне. Для того чтобы выполнить установку, необходим правильный подход, и тогда даже непрофессионал справится с работой. Для этого не нужен специфический инструмент, понадобится всего лишь отвертка.

Устройство и предназначение

Схема водяного затвора

Сифон не только удаляет грязную воду, но у него есть и другое предназначение. Благодаря особой конструкции в нем задерживается крупный мусор, поэтому исключается его попадание в канализационную трубу и поэтому уменьшается вероятность засорения. Но главная функция этого устройства заключается в образовании гидрозатвора, служащего защитой помещения от вредных и неприятных запахов.

Особого внимания заслуживает то, что для ванной целесообразно применить сифон, имеющий вид трубы с выполненным специальным S-или U-образным изгибом для образования водяной пробки. Для кухонной мойки он имеет более сложную конструкцию, так как он, главным образом, предназначен для накопления мусора с последующей очисткой.

Сифон для раковины

Сифоны для раковины на кухне имеют следующее устройство:

• Патрубок для подключения к мойке. Конструкция при помощи гайки фиксируется к решетке-фильтру мойки.
• Патрубок для подключения перелива. Используется в случаях, когда возможно подключение слива стиральной или посудомоечной машины.
• Резервуар или стакан является главной частью конструкции. Внутри резервуара образуется гидрозатвор, а благодаря объемной крышке возможно быстрое удаление накопившегося мусора.
• Патрубок отвода предназначен для подключения к канализационной трубе с целью отвода грязной воды.

Комплектация

Конструкция сифона

Выше приведена схема, на которой показано расположение деталей. Но какая бы ни была конструкция сифона, в каждом из них есть небольшое колено или небольшой резервуар, благодаря которому некоторая часть воды задерживается в трубе. Так образуется гидрозатвор, который не позволяет шуму и неприятным запахам проникать в помещение.

Для изготовления данного прибора используют чаще всего пластик (пропилен, полиэтилен, ПВХ) или хромированный металл. Изделие из металла, кроме того, что отличается надежностью, еще и выглядит более привлекательно и солидно. Но со временем происходит окисление металла даже несмотря на гальваническое покрытие. По этой причине в быту предпочтительнее будет использование пластиковых приборов, в процессе эксплуатации не поддающихся коррозии и легко очищающихся от грязи, а также более доступных по цене.

Сифоны

Комплектация пластикового сифона:

• Патрубок для подключения к раковине. При помощи гайки фиксируется устройство к решетке-фильтру мойки.
• Патрубок отвода. Его подключают к канализационной трубе с целью отвода грязной воды.
• Стакан или резервуар является главной частью конструкции. В стакане образуется гидрозатвор. Снизу находится крышка, которая предназначена для быстрого удаления накопившегося мусора.
• Выпускной патрубок. В некоторых моделях добавлен отвод, через который выполняется подключение слива стиральной или посудомоечной машины.
• Защитная решетка, устанавливающаяся в сливное отверстие мойки, не пропускает в канализацию крупные отходы.
• Резиновая пробка, предназначенная для закупорки отверстия слива. В дешевых устройствах такая пробка не предусмотрена.
• Резиновая прокладка для размещения между выпускным патрубком и раковиной. Толщина прокладки может составлять 3–5 мм.
• Резиновая прокладка под выпускной патрубок.
• Гайка из пластика выпускного патрубка.
• Соединительный винт из меди или нержавейки Ø 6–8 мм. Примечательно, что дешевые модели идут в комплекте с металлическими винтами с тонким напылением из никеля или хрома. Винты из такого материала ненадежны, быстро ржавеют и разрушаются. Выбрать устройство с качественным магнитом можно с помощью небольшого магнита, которым проверяется металл. Винты из нержавейки не будут магнититься.
• Гайка из латуни, меди или нержавейки. В этом случае железная гайка не подойдет, так как из-за коррозии она не прослужит даже более года.
• Корпус изделия в виде колена или бутылки.
• Пластиковая стяжная гайка.
• Две конусные резиновые или пластиковые прокладки.
• Канализационный отвод.
• Гайка для крепления пластмассового переходника.
• Стакан или крышка сифона – для прочности прибора.
• Резиновая большая прокладка для плотного прилегания крышки прибора к корпусу.
• Канализационный отвод – стандартная пластиковая или гофрированная труба, пластиковый патрубок, гибкий шланг.

Сифон с переливом

Также может быть сифон с переливом, который устанавливается на раковинах, в конструкции которых предусмотрен перелив.

Сифон бутылочного типа

Прибор бутылочного типа, несмотря на более сложную конструкцию, больше популярен в быту, чем трубный сифон, так как компактен и легок в обслуживании. А если в слив случайно попадают ценные предметы, их можно легко извлечь путем откручивания нижней крышки.

Сборка

Сифон в упаковке

Монтаж сифона может выполнить каждый хозяин дома. Но хотя сборка и монтаж прибора относительно простые, тем не менее, данный процесс требует ответственного подхода. В противном случае халатное отношение приведет к протеканию и возникновению в помещение неприятных запахов из сливного отверстия.

При покупке нужно убедиться, что резиновые прокладки хорошего качества. В присутствии продавца собранный прибор разбирают, чтобы удостовериться, насколько крепления надежные и все комплектующие имеются в наличии. Не стоит игнорировать возможные дефекты (сколы, трещины, заусенцы), так как именно они могут способствовать протечкам.

Выбирая кухонный сифон, следует обращать внимание на некоторые моменты:

• Диаметр отверстия раковины должен совпадать с диаметром решетки-фильтра, идущей в комплекте с прибором.
• Подключение других сантехнических приборов. Если требуется подключить стиральную или посудомоечную машину, требующую отвода воды в канализационную трубу, следует приобрести устройство с дополнительным выводом для подключения сливного шланга.
• Размеры изделия для установки под мойкой нужно свободное пространство. В противном случае необходимо приобретать прибор небольшого размера.
• Диаметр канализационного отверстия. Труба, служащая соединением выходного патрубка и канализации, должна быть соответствующего диаметра. В случае с меньшим диаметром может потребоваться резиновый переходник, но диаметр не должен быть больше канализационного отверстия.
• Эстетическое решение. Если прибор внешне закрыт или спрятан в кухонную тумбу, то не имеет значения, из какого материала он выполнен. А для открытого расположения уместно будет приобрести хромированное изделие, хотя и стоимость его дороже.
• Стоимость изделия. Не всегда качество прибора зависит от его стоимости. Вполне естественно, что эксплуатировать металлический сифон на кухне можно гораздо дольше, чем пластиковый. Но, в принципе, и пластиковое изделие может прослужить весьма длительный срок. Поэтому разница в цене обусловлена внешней составляющей, нежели функциональностью.

Основные рекомендации по сборке

Как правило, в комплекте с прибором прилагается инструкция для сборки изделия. Но даже если она отсутствует, можно без особых трудностей смонтировать самостоятельно. В этом помогут следующие советы:

1. Лучше всего сифон для кухонной мойки собрать вручную, не используя шуруповерт (вместо отвертки). Это позволит контролировать силу зажима, чтобы не нарушалась целостность соединений на резьбе.
2. Перед тем как детали закрутить, на место устанавливают резиновые прокладки. Для надежной герметизации можно использовать сантехнический герметик.
3. Высоту патрубка, соединяющего мойку и стакан, можно регулировать. При изменении положения прокладки-уплотнителя устанавливают оптимальную высоту прибора.
4. Гайки необходимо затягивать, но не переусердствовать, иначе можно сорвать резьбу.
5. Когда все детали соединены, удаляют лишний герметик (если его использовали). Обязательно необходима визуальная проверка качества сборки.

Процесс установки

Установка сифоне на кухне

• Прежде чем установить слив для раковины, нужно выполнить подготовительные работы. В случае соединения со старой чугунной трубой последнюю очищают от грязи и устанавливают резиновую прокладку. У пластиковой трубы оконечник выводится на нужный уровень (максимум 40 см от уровня пола). После этого на оконечник устанавливают переходник.
• Далее производится демонтаж старого оборудования. С помощью отвертки отвинчивается крепежный винт.
• Следующее действие − тщательное очищение посадочного места от ржавчины, грязи и жира.
• Теперь сифон устанавливают и крепят при помощи винта смеситель с ловушкой.
• Необходимо соединить основную часть прибора с трубой под раковиной.
• В некоторых случаях можно подключить бытовую технику (посудомоечную или стиральную машину). Но лучше соединить с канализацией и выполнить первичную проверку. Во время проверки отводы необходимо закрыть заглушками.
• Если в ходе проверки протечек не было, тогда возможно подключение дополнительной техники. Для надежности сливные шланги посудомоечной и стиральной машин крепят хомутами. Следует убедиться, чтобы шланг для слива воды не был изогнут или перекручен, и вода беспрепятственно стекала по нему.

Особенности крепления к мойке

Крепление сифона к мойке

В том случае, если раковина побывала в эксплуатации, и требуется замена сифона на новый, производится демонтаж старого прибора с последующей очисткой поверхности мойки от грязи и налета в местах крепления.

Важно помнить, что при монтаже прибора потребуется отсоединить его от канализационной трубы. Чтобы избежать распространения неприятных запахов, канализационное отверстие необходимо закрыть влажной ветошью, которая будет служить в качестве временной пробки для кухонной мойки. Также можно надеть на трубу целый полиэтиленовый пакет и обмотать веревкой.

Сифоны продаются в комплекте с решеткой-фильтром, которая вначале крепится к мойке при помощи крепежного болта (в более старых моделях эта часть прижимается гайкой снизу), а затем производится крепеж сливного прибора.

Соединение с канализацией

Подключение сифона к канализации

Грамотное подключение сифона под мойкой заключается в соединении отводящего патрубка и основной канализации при помощи гофрированной трубы. Гибкий отвод обеспечит подключение прибора независимо от расположения канализационного отверстия. Если отверстие имеет большой диаметр, то используют дополнительную резиновую прокладку или пластмассовый переходник. Главное, чтобы слив плотно соединялся с канализационной трубой.

По окончании монтажа следует пустить воду в раковину, чтобы проверить, насколько герметичны все соединения. Если протечек воды под мойкой нет, работа считается завершенной.

Таким образом, чтобы установить или заменить сифон, необязательно нужно быть специалистом. Достаточно правильно выбрать прибор и следовать техническим рекомендациям. И тогда это не сложное устройство долго вам прослужит.

Видео

В этом видео показано, как выполняется сборка на кухне:

Инструкция по установке сифона для ванны, как заменить сифон для ванны

Сборка сифона для ванной – дело несложное, если следовать инструкции. А установка и замена сифона под ванной имеют, как и монтаж любых других сантехнических изделий, свои нюансы.

В нашей статье мы рассмотрим сборку, монтаж сифона для ванны и как его заменить.

Как собрать сифон для ванной?

Схема сборки сифона

Сборка сифона для ванны осуществляется для соединения с канализацией любого прибора сантехники.

Конструкция сифона выполнена так, что он накапливает в себе воду, а это, в свою очередь, преграждает путь проникновению канализационного запаха в комнату. Принцип устройства сифона для ванн различных моделей одинаков.

Чтобы собрать сифон под ванну, необходимо строго следовать ниже приведенной инструкции:

1.2.3.

Выставите в необходимое положение прокладку и плотно прижмите патрубок к корпусу сантехнического прибора.

Важно!
Если вы прижмите неплотно прокладку, то может появиться течь

4.5.

1. Наденьте на патрубок стяжную гайку из пластика (8), а под нее установите конусную прокладку (9).

   Важно!
   Крепите конусную прокладку широкой стороной к гайке

2. Насадите колено на патрубок нужной высоты и закрутите гайку.
3. Скрепите колено с переходником при помощи стяжной гайки со вставленной конусной прокладкой. Благодаря переходнику можно изменять высоту сифона.

6.7.8.

Прикрепите прокладку (18) к верхней стороне патрубка перелива.

9.

Вот так, не торопясь, собрали-таки мы сифон для ванны: инструкция закончена.

Как установить сифон на ванну?

Сначала отметим, что ванна имеет два сточных отверстия. Одно из них находится в днище ванны, в другое – в стенке ее лицевой части на высоте – примерно 35−40 см.

Устройство сифона для ванны

Собрав сифон под ванну, мы теперь знаем, что он конструктивно состоит из:

1. Гофрированной трубы из пластика для стока в стенке ванны,
2. Чашки из пластика для стока на дне ванны,
3. Патрубка и колена для соединения с системой канализации.

Приступаем к непосредственной установке сифона на ванну:

1. 2. Так проверяют сифон3. Соединение с отверстиями для слива4.5.6.

После сборки и монтажа сифона для ванны необходимо прикрепить ножки к ванне и установите ее так, чтобы патрубок монтируемого сифона плотно входил в канализационную трубу. Теперь ванна готова к эксплуатации.

В целом, сифон под ванну устанавливается достаточно легко, главное – выполнять все в соответствии с приведенной выше инструкцией.

Как производится установка сифона на ванну, ВИДЕО-инструкцию можно посмотреть здесь.

Подключение к канализации

Установленный сифон

Нюансы установки сифона на ванну

Монтаж сифона для ванны имеет свои тонкости:

1) Принцип действия затвора2)3)4)5)6) Чертеж и схема сборки водяного затвора

Как заменить сифон под ванной?

Чтобы сделать замену сифона в ванной понадобится:

Если у вас в ванне установлен железный или чугунный сифон, то нужна будет

• небольшая болгарка с отрезным кругом либо неширокое и неломкое полотно по металлу и защитная маска,
• плоская и крестовая отвертка,
• плоскогубцы,
• силиконовый герметик,
• если вы хотите установить автоматический сифон, то небольшая плоская отвертка и набор шестигранников,
• если у вас чугунная обвязка, то еще молоток.

А какой лучше марки выбрать новый сифон, читайте в статье на нашем сайте «Популярные марки сифонов для ванн: какой лучше?».

Если вы задумались, как поменять сифон под ванной, то знайте, что работа по его замене состоит из 3 этапов:

I этап – Демонтажные работы,

II этап – Замена сифона в ванной на новый,

III этап – Проведение гидроиспытаний.

Далее рассмотрим более подробно, как заменить сифон под ванной — каждый из этапов.

Демонтажные работы

Замена сифона в ванной должна начинается с работы по демонтажу:

Выкрутите с помощью плоскогубцев против часовой стрелки слив из пластика в ванне, а после и перелив.

Сливное отверстие после демонтажа сифона

Однако, если слив и перелив не пластиковые, а сделаны из чугуна, то:

1. Используя болгарку, наденьте защитную маску, чтобы в глаза не попали частички пыли и металла, и аккуратно сделайте надпилы по кругу слива.

    Важно!
   Глубина надпилов должна быть от 3 до 5 см. То же самое сделайте и с переливом

2. Возьмите молоток и с помощью него расшатайте сифон.
3. Вытащите сифон из отверстий в ванне, а после – из канализации.

Замена сифона в ванной на новый

Старый сифон снят: можно приступать к установке нового.

Наглядная схема, как подключить водяной затвор для ванн:

Схема подключения сифона под ванной

1. Смеситель.
2. Патрубок для смесителя.
3. Прокладка.
4. Гайка для фиксации.
5. Гибкая трубка.
6. Труба для воды.
7. Переливной узел.
8. Шланг для слива.
9. Сливная конструкция.
10. Компрессионное кольцо.
11. Муфта.
12. Сифон с двумя оборотами.

1.

1. Тщательно обработайте силиконовым герметиком поверхность прокладки.

   Важно!
   В комплекте есть еще одна прокладка, которую обрабатывать силиконом не нужно

2. Возьмите прокладку, обработанную силиконом, и установите ее отверстие слива, а после – вмонтируйте вторую. Убедитесь, что они надежно установлены.

2.3.

1) Разберите перелив, т. к. обычно все детали для него продаются уже собранными. В итоге у вас должно получиться 3 изделия: прокладка, решетка с болтом, шланг и конструкция с резьбой.

2) Сделайте герметизацию, чтобы монтаж сифона для ванны прошел качественно. Для этого:

• Тщательно смажьте силиконом посадочное место прокладки.
• Зафиксируйте прокладку на изделие с резьбой.
• Обработайте прокладку силиконом и сверху, что избежать контакта с водой.

3) Аккуратно растяните гофрированный шланг.

4) Наденьте на этот шланг гайку, которая должна быть в комплекте с сифоном.

5) Зафиксируйте деталь с резьбой.

Важно!
Убедитесь, что собрали все правильно и все соединения надежно закручены. Иначе, после установки сифона на ванну будут протечки

6) Аккуратно установите конструкцию из гофрированной трубы в отверстие перелива ванны, используя плоскую отвертку.

Важно!
В ходе этой работы не тяните сильно шланг. Иначе, гофрированные трубы повредятся, ведь они не отличаются высокой прочностью и надежностью

7) С внутренней части ванны установите решетку с болтом и как можно сильнее ее закрутите.

8) Вмонтируйте конец переливной трубы в отверстие слива и затяните пластиковую гайку. Перелив заменен.

9) Следующий шаг – это сборка сифона для ванны, как это сделать описано в самом начале нашей статьи.

10) Вмонтируйте готовую конструкцию к нижней части слива, как сделать установку сифона на ванну смотрите также выше.

Установка сифона завершена

Проведение гидроиспытаний

1. Налейте в ванну воды, чтобы проверить насколько качественно вы смогли сделать замену сифона под ванной.
2. Проверьте все соединения: они не должны протекать. Если нужно – затяните потуже элементы крепежа. А также посмотрите нет ли течи между ванной и переливом. Подробнее о том, как избавиться от течи водяного затвора, читайте в статье на нашем сайте «Течет сифон под ванной: что делать?».
3. Нагнитесь и проверьте с внешней стороны место слива. Иногда в этом месте может просачиваться вода. Если это так, то еще раз пройдитесь силиконовым герметиком.

Проверка работоспособности слива

Итак, теперь вы знаете, как заменить сифон под ванной. И если вы будете выполнять все строго по приведенной выше инструкции, то не только проделайте все правильно, но и довольно быстро. Удачи в сборке и проведении работ по монтажу сифона для ванной!

как собрать сифон для раковины на кухне правильно: видео-инструкция по монтажу своими руками, фото и цена

В этой статье, прежде всего, будет рассматриваться схема – как собрать сифон для раковины стандартного типа. Кроме того будет разобран и такой ключевой момент, как выбор подходящего в той или иной ситуации изделия. Ведь вполне логично – перед тем, как элемент собрать, его нужно сначала приобрести.

Получается, что зная основные сведения касательно типов такой сантехники, вы сможете купить прибор, сборка и эксплуатация которого будет максимально легким делом.

Фото сборки сифона

Итак, с разбора этого вопроса и начнем.

Как осуществить выбор

Тут, прежде всего, важно понимать назначение прибора – если этот элемент не установить, то трубы основной магистрали будут чаще засоряться. Ведь конструкция прибора предусматривает наличие специального изгиба, в полости которого задерживается весь мусор. Кроме того в этом же изгибе постоянно находится вода, благодаря которой неприятные запахи из канализации не проникают в помещение.

Принцип работы гидрозатвора

Так что, как видите, такой слив – элемент действительно необходимый.

Рассмотрим в таблице ниже, какие бывают колена для раковин.

Тип изделий:	Особенности:
Гофрированные.	Инструкция изготовления и установки такого прибора очень проста – по сути,  это просто кусок гофрированной гибкой трубы, на концах которой имеется переходник для вставки в канализацию и крепление для соединения со сливным кольцом умывальника. Получается, что изгиб тут можно создать любого размера, а это удобно в тех ситуациях, когда под мойкой малое пространство.В целом изделие довольно дешевое и простое в монтаже, однако перед тем как установить сифон для раковины, помните, что гофрированный патрубок во время очистки, скорее всего, придется демонтировать полностью.
Бутылочные.	Это самый популярные колена, так как тут очень легко очищать систему – достаточно открутить так называемую чашу прибора, вытряхнуть с нее мусор и можно вкручивать «накопительную» емкость обратно. То есть получается, что в случае установки такого прибора – его необязательно снимать полностью для очистки от накопившейся грязи.В принципе это очень хороший вариант, однако, элемент требует определенного свободного пространства под мойкой, кроме того монтаж изделия требует навыков и аккуратности.
Трубные.	Вариант представляет собой несколько как бы вставленных друг в друга трубочек и обычно применяется для ванн. Однако при необходимости трубный прибор может быть установлен и под умывальником. Это решение может быть актуально, например, в том случае, когда не хочется ставить гофру, но и бутылочный слив не помещается.

Трубный вариант

В целом, с типами изделий разобрались.

Обратите внимание! Цена сливных колен напрямую влияет на качество их эксплуатации. Ведь чем дешевле будет купленная сантехника, тем ниже будет качество уплотнительных прокладок, а значит, их придется чаще менять. Кроме того, дешевые конструкции тяжелее монтировать, потому что очень легко сорвать резьбу на соединениях – пластик ведь в таких случаях используется далеко не самой лучшей прочности.

Теперь можно приступить к практической части.

Самостоятельная сборка системы

В качестве наглядного примера, рассмотрим, как правильно установить сифон под раковиной, который относится к типу «бутылочных» изделий.

Взяли мы именно эту классификацию потому, что именно она собирается в большинстве случаев и в принципе как раз тут имеется больше всего нюансов.

Стандартное «бутылочное» колено

Для выполнения работ понадобится такой набор инструментов и расходных материалов:

• разводной и газовый ключ;
• крестовая и плоская отвертка;
• тюбик сантехнического силикона;
• защитные перчатки и желательно запастись и респиратором.

Ну и поскольку мы будем рассматривать и то, как заменить сифон в раковине, то получается, что перед тем, как поставить новый прибор, нужно будет снять старый. Если он такой же – современного типа, то хватит и вышеописанного инструмента. А вот если требуется демонтировать советский «агрегат» из чугуна, которые обычно ставили в ванной комнате и на кухне, то тут уже одними отвертками обойтись не получится.

Чугунный слив

С этого момента и начнем.

Демонтаж старой сантехники

Итак, как снять сифон с раковины, который сделан из чугуна – пошаговая схема работы:

1. Отверткой или ножом выковыриваем замазку или уплотнитель (чаще всего это обычные тряпки или куски резины)
2. Пробуем немного расшатать все составные элементы. Если это получается, то можно пробовать разбирать. Если же изделие «мертвое», то есть не поддается расшатыванию и разборке, то переходим к следующему пункту.
3. Берем болгарку и просто напросто срезаем колено.

Работа с болгаркой

Совет: можно обойтись и без болгарки – надрежьте чугун с помощью полотна по металлу, а потом разбейте его молотком на куски. Только помните, что такое агрессивное механическое воздействие чревато вылетом осколков металла и попаданием их на стену с плиткой. Поэтому действуйте максимально аккуратно, чтобы не повредить отделку.

Ну а что касается того, как открутить сифон в раковине, который относится к современному разборному типу, то тут все очень просто:

1. Выньте патрубок из канализационной трубы.
2. Возьмите отвертку и открутите винт со стороны раковины, на котором держится конструкция.

Если все сделано, то можно приступать непосредственно к сборке.

Монтаж нового колена

Перед началом работы важно убедиться в том, что все элементы прибора есть в наличии. Для этого возьмите схему (как правило, она прилагается ко всем сифонам) и проверьте, действительно ли наличие совпадает с заявленным в инструкции.

И если все в порядке, то можно приступать к монтажу.

1. Сначала подготавливаем канализационную трубу к вводу патрубка от сифона. Тут нужно убедиться, что гофра входит достаточно плотно. Если есть зазоры, то придется сходить в магазин купить специальный уплотнительный фитинг переходник и уже в него потом мы вставим патрубок.

Резиновый переходник

2. Теперь следует подготовить отверстие в раковине под установку верхней части слива. То есть нужно очистить все от грязи, лишних прокладок и т.п. И потом нужно попробовать вставить кольцо колена в отверстие – если диаметр совпадает, то ситуация у вас стандартная, а это значит, что можно смело действовать по инструкции дальше.

Совет: если диаметры элементов все-таки не совпадают, то этим моментом нужно заняться вплотную, потому что нельзя допускать скопление воды вокруг кольца слива – это негигиенично. Вариантов решения проблемы тут два – обратиться в магазин с просьбой подобрать более подходящее кольцо, либо же «сажать» кольцо на силиконовый герметик.

Сливной патрубок и кольцо

3. Собираем сифон своими руками по схеме, при этом обрабатываем силиконом те соединения, в которых нет уплотнительных прокладок. Те же места, где резиновые кольца есть – как правило, дополнительно обрабатывать не нужно. При этом обязательно следите за тем, чтобы между плоскостью прокладок и пластиком не было никаких «заусениц» – обрезайте их ножом, так как из-за таких нюансов может нарушиться уровень герметичности.

Элементы для сборки конструкции

Важно! Перед тем, как обработать плоскость силиконом, убедитесь в том, что поверхность сухая. В противном случае после высыхания герметика между ним и пластмассой останутся щели.

4. Приставляем верхнюю трубку конструкции к нижней части раковины и скручиваем трубу с металлическим сливным кольцом. Обычно это делается с помощью болта.
5. Вставляем прикрепленную трубу в сифон и закручиваем большую соединительную гайку.

Закрутка соединительной гайки

6. Вставляем гофру в канализацию, ждем несколько часов, пока схватится силикон (если он есть где-либо), затем проверяем систему на предмет протечек.

Если во время проверки все в порядке, то значит системой можно начинать пользоваться полноценно.

Ну и что касается того, как почистить сифон под раковиной в случае необходимости, то тут все просто – откручиваете «чашу», чистите ее и вкручиваете обратно. Только не забудьте, что если соединение ранее было обработано силиконом, то старый герметик нужно будет удалить при сборке и нанести новый.

Очистка чаши

На этом все – обзор завершен и переходим к подведению итогов.

Вывод

Мы достаточно подробно разобрались в том, как поставить сифон на раковину, а также в том, как его выбрать и как снять старое изделие, перед сборкой нового. Надеемся, что вам все относительно понятно и теперь данный процесс удастся выполнить легче и правильнее.

Если же вопросы таки остались, то просмотрите еще и обучающее видео в этой статье.

Как собрать сифон для раковины на кухне: установка своими руками

Как собрать сифон для раковины на кухне

Схема и устройство

Необходимый набор инструментов

Процесс установки

Нестандартные случаи

Установка на мойку с переливом на кухне

Видео сборки

Сифон расположен под кухонной мойкой и подсоединен к ее сливному отверстию. Устройство нужно, чтобы выталкивать крупные частицы мусора из потока, которые могли бы вызвать засор трубы. Такой способ очистки не избавит от засоров полностью, но определенная польза есть. Кроме того, он препятствует проникновению неприятных запахов и вредных бактерий из сливного трубопровода. Прежде, чем мы поговорим о том, как собрать сифон для раковины на кухне, разберемся, какие существуют разновидности, и как все это работает.

В качестве материала используется пластик — полиэтилен или полипропилен, либо металл — хромированная сталь, медь, латунь, бронза. Материал не ржавеет и не разрушается под воздействием влаги и агрессивной среды. Пластиковые изделия — самые дешевые. Они удобны в эксплуатации и абсолютно надежны. Если выбирать корпус из полимеров, лучше отдать предпочтение полипропилену, так как он менее гибок и в меньшей степени подвержен деформации под воздействием горячей воды. Металл стоит дороже. Высокую цену оправдывает отсутствие деформаций, жесткость соединений и длительный срок службы. Масса в данном случае роли не играет.

Многообразие форм и технических решений поначалу немного сбивает с толку, однако задачи и принцип работы одни и те же. Устройство представляет собой гидравлический затвор — изогнутую к низу трубу или другую емкость, в которой постоянно находится некоторое количество воды, не позволяющей проникнуть запахам из канализации. 

С инженерной точки зрения устройства можно классифицировать следующим образом:

• трубный — представляет собой изогнутую трубку, сделанную из металла. Бывает сборным и сплошным. В последнем случае в нижней части на сгибе должен быть ревизионный люк для удаления жирового налета и крупных частиц мусора; 
• гофрированный — разновидность трубного. У него нет ревизионных отверстий, и прочистить его сложно, так как гофрированный шланг имеет неровную поверхность, и в складках легко накапливаются отложения;
• бутылочный или колбообразный отличается наличием колбы, создающей гидрозатвор. Колба (бутылка, стакан) имеет легко откручивающееся дно, делающее прочистку гораздо удобнее по сравнению с первым вариантом. Может быть двух видов. В первом случае гидрозатвор работает благодаря трубке внутри корпуса, во втором — благодаря перегородке;
• плоский — вместо колбы в нем установлен широкий плоский патрубок-отстойник. Используется в случаях, когда под мойкой необходимо сэкономить место, например, если там расположена стиральная машина.

Выпускаются также модели для двойных раковин, в которых два отвода присоединены к одному корпусу. Существуют разновидности с одним и двумя дополнительными отводами, обеспечивающими слив от стиральной и посудомоечной машины. Система слив-перелив защищает мойку от переполнения. Все эти устройства могут работать только с бутылочными корпусами: как с пластиковыми, так и с металлическими. Подсоединение к канализационной трубе и к выпуску, куда поступает вода из чаши, во всех случаях производится одинаковым образом, поэтому все нюансы установки можно рассмотреть не примере колбообразного устройства.  

Чтобы понять, как крепится сифон к раковине на кухне, следует разобраться с набором деталей, из которых он состоит. Чаще всего в комплекте поставляются следующие изделия:

• решетка, закрывающая сливное отверстие раковины;
• резиновые прокладки;
• отводной патрубок;
• гайки и винты для соединения мойки и корпуса;
• корпус;
• сливной патрубок;
• гайка для соединения с канализационной трубой.

Из инструментов понадобится только отвертка. Возможно, придется воспользоваться герметиком, но такая необходимость возникает не часто, поскольку мировые производители выпускают сантехнику и детали к ней по стандарту, чтобы все изделия друг к другу подходили.

Начать следует с проверки, все ли детали на месте. Их список есть в инструкции, и даже если недобросовестный производитель укомплектовал набор не полностью, в инструкции будет полный перечень всех составляющих. Кроме того, изучив алгоритм действий заранее, работать будет гораздо проще. 

На этой стадии не помешает проверка качества комплектующих, особенно, если набор стоил недорого. К браку относятся острые края, заусенцы, которые могут повредить прокладки. Их лучше срезать ножом. Неровности становятся причиной того, что сборные элементы прилегают друг к другу не плотно, позволяя воде просачиваться наружу.

Установка производится сверху вниз в следующем порядке

1. В чашу на сливное отверстие крепится защитная решетка. Обычно она поставляется с двумя прокладками. Если их толщина менее 4 мм, имеет смысл купить более массивные. Белая ставится с лицевой стороны чаши, черная — с нижней. Через эти прокладки к ней подсоединяется отводной патрубок. Он крепится к решетке с помощью металлического винта, расположенного в ее центре. Винт затягивается отверткой туго, но так, чтобы не сорвать резьбу. В некоторых моделях прокладки уже вклеены. Есть и модификации, в которых крепление осуществляется без винтов посредством пластиковой гайки, надевающейся снизу.
2. В патрубок вставляется колба — на только что привинченную трубку надевается стяжная гайка диаметром 32 мм резьбой вниз, затем — конусная прокладка. Широкой стороной она должна быть обращена к гайке. Высота расположения корпуса при этом регулируется в значительных пределах. Если поднять его до упора, слив, возможно, будет затруднен. Если опустить слишком низко, появится риск падения колбы. Когда высота отрегулирована, гайка затягивается. Инструментов для этого не понадобится — данная операция не требует практически никаких усилий.
3. К корпусу снизу прикручивается крышка, выполняющая функцию ревизионного люка. При засоре она снимается и вычищается.
4. На сливное отверстие колбы надевается гайка патрубка. Другая его сторона с вытянутым черным уплотнителем на конце помещается в канализационную трубу. Уплотнитель нужен для предотвращения проникновения запахов из канализации и сточной воды при ее засоре.
5. Необходимо убедиться, что все соединения герметичны. Для этого следует подать воду под небольшим напором, предварительно подставив ведро. Если протечек нет, напор можно увеличить.

В процессе сборки сифона под раковиной на кухне важно не затягивать пластиковые гайки слишком сильно, иначе резиновые прокладки в них сомнутся, что снизит их срок службы. Если их не дотянуть, падение прочности соединений будет постепенно нарастать, пока через некоторое время вся конструкция не развалится со всеми вытекающими последствиями.

В обычном комплекте использовать герметик не стоит. Во-первых, в нем нет необходимости, во-вторых, если придется ставить другой комплект, герметик придется счищать для придания соединениям плотности, а сделать это не так просто.

Если требуется поставить новый патрубок на старую мойку, придется избавиться от старого. За несколько лет службы он прикипает к поверхности. При демонтаже лучше сначала убрать нижнюю часть, затем открутить винт. Важно не форсировать события — иначе можно погнуть мойку. Пластиковую трубку нужно постепенно расшатать, и тогда она отвалится сама. Перед тем, как прикрепить новую, следует очистить поверхность от налета.

В тех редких случаях, когда элементы системы плохо стыкуются между собой, лучше попытаться найти им замену. Сделать это удается не всегда, и тогда на помощь приходят ножовка, комплект гаечных ключей, герметик и уплотняющая лента. Использовать данную технологию можно на всех этапах вплоть до подключения сифона к канализации.

Чтобы облегчить себе задачу, раковину лучше снять. Канализационную трубу на время проведения работ желательно заткнуть ненужной тряпкой. 

Приступать к работе стоит только после окончания всех замеров. Если трубка слишком длинная, обрезать ее можно простой ножовкой. Важно не забыть очистить края от заусенцев с помощью наждачной бумаги.

Бывают ситуации, когда надежность соединения вызывает сомнение, и тогда без герметика не обойтись. Им покрывают резьбу непосредственно перед монтажом. Если используется прокладка, ее тщательно обмазывают густым слоем с расчетом, что все зазоры будут закрыты герметизирующим составом. Этот же метод применяется, если решетка не вполне подходит для чаши. 

Металлические стыки ни в коем случае не должны быть ржавыми. Для уплотнения резьбовых соединений лучше использовать пеньку.    

Схема монтажа системы для раковины с переливом немного сложнее. В данном случае у чаши сверху предусмотрено отверстие с гидроклапаном, в которое стекает вода, когда она переполняется. Такая система используется со всеми разновидностями систем. Лишняя вода по специальному патрубку отводится в корпус колбы либо в изогнутую трубу или гофрированный шланг, в зависимости от конструкции, с которой мы имеем дело. При покупке важно учесть длину патрубка — ее должно хватить чтобы дотянуться от гидроклапана до сливного отверстия. Если она окажется слишком длинной, не факт, что излишек спрятать будет просто. Подобрать правильную длину по типоразмеру чаши помогут продавцы. Их помощь не понадобится, если купить сборную телескопическую трубку или гофрированный шланг.

Клапан оснащен прокладками, однако перед установкой поверхность необходимо тщательно очистить и обезжирить. Крепление производится с помощью прижимной гайки.

• Материал подготовил: Артем Филимонов

---

Выбор и установка сифона для раковины: разновидности методов

Сифон является неотъемлемой частью таких сантехнических приборов как раковина и  ванна. Он обеспечивает сток воды в канализационную трубу, при этом препятствует проникновению канализационных запахов в квартиру. В силу привычки, современный человек начинает интересоваться устройством таких приборов только тогда, когда возникает вопрос ремонта. Правильно подобранный и установленный слив будет исправно выполнять свои функции и служить долгие годы.

Устройство различных сифонов

Для предотвращения попадания в помещение запахов из канализационных труб используются устройства гидрозатвора, так называемые сифоны. Устройство сифона делится на два типа конструктивного решения: в виде загнутой как буква S, трубы и в виде бутылки. Называются они соответственно бутылочный или стаканный, и двухоборотный или коленчатый. Все остальные разновидности, это всего лишь дизайнерские решения этих двух конструкций.

Преимуществом бутылочного сифона является простота очистки. Достаточно открутить крышку в нижней части сифона. Раньше в квартирах устанавливались стальные или чугунные сифоны. Устройство сифона дополнялось в верхней части колена ревизией (отверстием с крышкой), подобной той, что устанавливалась в канализационных трубах. Благодаря этой ревизии и проводилась чистка от засора.

Для примера рассмотрим устройство сифона для ванной. Сифон для ванны состоит из двух труб: сливной и переливной. Перед гидрозатвором они соединяются в одну трубу, и уже по одной трубе вода уходит в канализацию. У качественного, хорошего сифона трубы, должны легко регулироваться по длине и подходить к любому сливному отверстию независимо от того, как оно расположено. Также существуют сифоны с автоматическим сливом.

 

Существуют также и специальные конструкции сифона для душевой кабины. Вот одна из таких конструкций. В отверстие слива вставляется трубка по высоте немного меньшая от высоты самого поддона. В верхней части трубки есть отверстие для слива воды.

Благодаря такому усовершенствованию поддон, во время приема душа, наполняется теплой водой и, естественно, ногам не холодно пока вы принимаете душ.

Еще есть специальный трап, монтируемый прямо в пол. В выдолбленную канавку помещается канализационная труба и трап, сверху все покрывается плиткой.

Как было сказано выше, сифоны для раковины различаются на коленчатые, бутылочные и гофрированные. Последний, для получения эффекта водяного затвора, нужно согнуть в форму буквы U. Этот изгиб фиксируется пластиковой лентой. Свободный конец подвижен и может сгибаться в любом направлении. К недостаткам такого сифона относится то, что складки гофрированной трубы, к сожалению, быстро забиваются жиром и грязью.

Второй из приведенных примеров – это всем знакомая жесткая, пластиковая конструкция, которая по форме напоминает бутылку. Такой сифон есть практически в каждой квартире. С ним можно быть спокойным за сохранность соскользнувших с руки при мытье колец – дальше дна сифона они от вас не убегут, в отличии от гофрированного сифона – в нем ничего не задерживается. Поэтому, как альтернативу, можно купить комбинированный вариант – бутылочный сифон с гофрированной трубой. У коленчатого сифона никаких характерных особенностей практически нет: он представляет собой изогнутую трубу. Все эти сифоны для раковин занимают под ней столь дефицитное пространство в, и без того небольших, наших с вами ванных комнатах. Для экономии места можно приобрести сифон который помещается в специальную коробку. Для этой коробки в стене проделывается небольшая ниша. В следствие чего на слив будет идти только небольшая труба.

Конструкция слива для раковины

Само устройство слива для раковины выглядит как изогнутая трубка, в составе которой находятся сифон и собственно, сама сливная труба. Когда включается и кран и спускается вода в раковине, она сначала поступает в сифон, далее проходит по изогнутой трубе, и только потом входит в общий водяной сток. Чтобы защитить сифон от засорения, были придуманы специальные металлические защитные сеточки, которые устанавливаются в раковину и предотвращают слив от попадания мелкого мусора и волос.

Благодаря своему изгибу сифон выполняет основные задачи: вода уходит не вся сразу, а немного задерживается, образуя затвор, который и не дает проникнуть неприятных запахам из канализации в помещение.

Слив обычно комплектуется корпусом, выпускным патрубком, манжетами, накладкой на отверстие, резиновой пробкой, а также гайками и креплениями. Специалисты рекомендуют приобретать слив с переливом. В такой конструкции добавлена гофрированная труба, которая соединяется с сифоном немного выше. Такой слив менее подвержен засорению.

Виды сифонов

В зависимости, от того, к какому прибору будет подключен слив, их можно поделить на сифоны для раковины, для душевой кабины и сифоны для ванной. Первый вариант в свою очередь делится еще на несколько видов, различных по строению. Сифон для душевой кабины устанавливается в нижней ее части или в пол. Слив для ванной оснащен переливом, чтобы избежать затопления.

Сифоны для раковины различаются по своей конструкции и могут быть:

• Трубные. Такой тип слива устанавливают в раковинах для ванной комнаты, так как если его установить в кухне, он будет подвержен частому засорению. Внешне это труба, при изгибе которой создается водный заслон. Для прочистки такого сифона, снимается его нижнее колено. Основными плюсами данного типа сливов являются его компактность, эстетичный внешний вид, быстрый доступ для очистки.

Недостатком такого типа сифонов является не очень глубокий водный затвор, который в будущем при испарении может выдавать неприятные запахи. Это может случаться, когда раковиной долго не пользуются: вода накапливается, застаивается и образуется испарина. Также минусом можно считать усложненный монтаж,  и невозможность использования на кухне. Поэтому такие сифоны сегодня потеряли свою популярность, уступив место следующему виду сливов.

• Гофрированные. Данный слив является усовершенствованным видом трубного слива. К основной конструкции подключена гибкая гофрированная труба из пластика. С одной стороны слив подсоединяется к сливному отверстию в раковине, а с другой – к канализационной трубе. Гофра достаточно хорошо гнется и принимает любые изгибы, что выгодно для раковин, установленных нестандартно. Уклон трубы для создания гидрозатвора формируется вручную. Такой сифон отличается своей дешевизной и простотой установки. Благодаря отсутствию соединений на трубе, риск протечки воды сведен к нулю. В силу своей способности к растяжению, данный вид слива позволяет перенести раковину, при этом, не отсоединяя ее от выпуска воды. Это очень удобно при ремонте. Гофрированный сифон подойдет для раковин, имеющих маленькое пространство для установки слива.

Минусами сифона с гофрой можно назвать трудность, возникающую при очистке от мусора. Из-за наличия мелких складок, в трубе будет оседать большое количество жира и грязи. Для вычищения трубы, придется ее полностью снимать, или же воспользоваться химическими средствами.

• Бутылочные. Являются наиболее популярными среди потребителей на сегодня. По своей форме, такие сифоны напоминают бутылку, из-за чего и получили свое название. Такой прибор устанавливается непосредственно под раковиной и в конструкции содержит колбу, а также отстойник, куда стекают все отходы. Изнутри, колба оснащена гнущейся трубкой, в связи с этим в колбе практически постоянно находится вода.

Если возникает необходимость монтажа нескольких сливов к одному сифону, то для этого устанавливается специальный переходник. В этот переходной элемент поступает основной сток воды, а с боковой части вливается аварийный слив, например подсоединенный к стиральной машине.

К преимуществам данного типа сифонов можно отнести легкость очистки. Для этого всего лишь необходимо открутить нижнюю часть колбы и прочистить ее. Еще один плюс: если в раковину случайно была выронена мелкая вещь, она не уйдет сразу в канализационную трубу, а задержится в отстойнике, и позже ее можно будет оттуда извлечь. Бутылочный сифон обладает возможностью подключения других сантехнических приборов: посудомоечной машины, стиральной машины, а также некоторые модели оснащены дополнительными функциями.

Минусом бутылочного слива является более усложненная установка, нежели в случае с гофрированным сифоном, а также недвижимость мойки без замены самого прибора.

• Сухие сифоны. Такие сливы являются современным изобретением на рынке сантехнических приборов. Сухой слив популярен в силу невозможности накапливания воды, так как вместо водяного затвора он содержит прорезиненные прокладки. Они исполняют роль заслона и препятствуют появлению запахов из канализации. Когда спускается вода, резинки открывают отверстие, когда вода выключается – резинки снова закрывают сливной проход для воды.

Такая конструкция сифона позволяет монтировать прибор в загородных домах, где хозяева уезжают на долгое время и помещение бывает неотапливаемым. В связи с отсутствием гидрозатвора, при морозе вода не заледенеет и не повлечет за собой деформацию трубы слива.

Плюсом также является отсутствие изогнутых элементов, занимающих некоторое пространство, сухой сифон имеет прямую форму и поместится даже под самую миниатюрную раковину. Монтаж такого слива может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Также сифоны разнятся по материалу, из которого они изготовлены:

Современные производители изготавливают пластиковые сифоны, покрытые специальным антибактериальным веществом изнутри, которое препятствует оседанию грязи на трубе.

Изделия из пластика имеют небольшой вес, они устойчивы к химическим средствам, обладают простой конструкцией и просты в установке.

На что обратить внимание при выборе сифона?

Выбирать сифон для раковины необходимо с учетом следующих факторов:

• Обычно сифоны продаются в комплекте с раковинами, однако если комплектация иная, измерьте диаметр горловины раковины. Диаметры у раковины и умывальника обычно разные;
• Позаботьтесь о пропускной способности сифона. Заранее решите, будут ли подключены к сифону другие сантехнические приборы. При подключении дополнительных приборов, пропуск воды должен быть увеличен. Делается это с помощью увеличения количества выходов в канализационную трубу;
• Определите, насколько удобно расположена канализационная труба. Если она находится слишком низко – возникнет необходимость ее поднятия. В таком случае лучше приобрести гофрированный сифон;
• Вычислите, сколько свободного пространства имеется под раковиной, от этого будут зависеть габариты будущего сифона;
• При выборе слива, тщательно осмотрите его на наличие сколов, проколов и другого вида брака. Также проверьте качество резиновых прокладок – возможно придется приобрести более надежные детали;
• Возможно, будет важна эстетичная сторона будущего сифона, поэтому приобретайте тот сифон, который визуально также будет подходить в ванную комнату.

Порядок самостоятельного монтажа бутылочного сифона

В связи с особой популярностью сифона бутылочного типа, стоит рассмотреть схему его установки. Самостоятельная сборка и установка сифона не предполагает возникновение проблем, поэтому с данной задачей может справиться и новичок. Чаще всего, в комплекте идет инструкция по сборке, которой необходимо следовать.

В случае: подтекания, повреждения, брака, допускается применение силиконового герметика.

Основные этапы установки включают:

На первом этапе необходимо соединить сифон со сливным отверстием раковины. Для этого закрепите защитную сетку для раковины снаружи, на отводной патрубок установите резиновую прокладку и плотно прижмите его к сливному отверстию изнутри раковины. В гайку патрубка закрутите соединительный винт с помощью отвертки. Обратите внимание, что защитная решетка должна быть утоплена в чаше раковины и не выступать из нее. Это поможет избежать скапливания воды в раковине.

Обязательно установить конусное кольцо

 

Второй этап предполагает сбору основной части сифона. На конец отводного патрубка одевается пластиковая гайка и конусовидная прокладка, после чего он вставляется в колбу и гайка закручивается. Далее закручивается верхняя часть колбы, при этом соединяется она с помощью резиновых прокладок.

Обратите внимание на наличие и конус уплотнительного кольца

На последнем этапе, сифон подключается к канализационной трубе. Делается это с помощью гофротрубы или жесткой сборки. Важно, чтоб входной диаметр канализационной трубы соответствовал подключаемой трубе, иначе придется использовать резиновую манжету для герметичности.

После того, как сифон установлен, проверьте качество сборки. Для этого включите воду до полного напора и подложите под раковину бумагу, чтоб были видны капли.

Сборка сифона

 

Видео:

Видео:

Сифоны | sciphile.org

Рис. 1: Схема сифона. Жидкость из левого стакана поднимается по трубке, поднимается через край и опускается в стакан справа.
Рис. 2: Сифон с одной толстой ножкой и одной тонкой ножкой. Несмотря на то, что в трубке, поступающей из верхнего резервуара, больше жидкости, чем в трубке, ведущей к нижнему резервуару, сифон все равно будет перемещать воду из верхнего резервуара в нижний резервуар.
Рис. 3: Сифон с пузырьком в трубке. Этот сифон будет тянуть пузырек вправо и вниз в нижний резервуар, в то же время втягивая больше жидкости в трубку из верхнего резервуара.Для работы сифона не требуется сцепление жидкости в двух половинах трубки.
Рис. 4: Вишневый сок, удерживаемый в трубочке давлением воздуха.
Рис. 5: Водяной сифон с закрытым клапаном. Воздух находится под атмосферным давлением на поверхности верхнего резервуара и на выходе из трубки справа. Как указано, давление изменяется примерно на 1% атмосферы на каждые 10 см высоты воды. Следовательно, давление на левой стороне клапана выше, чем на правой. Когда клапан открыт, вода будет течь через клапан слева направо.

Чтобы сделать сифон, наполните стакан водой и поставьте его на стол. Поставьте на пол еще один пустой стакан. Возьмите пару метров прозрачной виниловой трубки и наполните ее водой. Один конец воткните в стакан на столе, а другой конец в стакан на полу. Если вы не позволили слишком большому количеству воздуха попасть в трубку, она должна начать откачивать воду из стакана на столе вверх через край и вниз к стакану на полу (см. Схему на рисунке 1). Вы даже можете протянуть сифон до потолка и спуститься обратно на пол, если хотите (при условии, что у вас достаточно трубок).Сифон должен работать.

Сифоны существуют по крайней мере с 1500 г. до н.э., когда они были изображены на египетских рельефах. Может показаться, что они бросают вызов силе тяжести, позволяя жидкости течь вверх, и предлагают поразительное представление о том, как работают гравитация и давление воздуха, но их часто неправильно понимают.

Сифоны работают не так

Одно из распространенных (вводящих в заблуждение) объяснений сифонов предполагает, что, поскольку жидкость на нижней стороне сифонной трубки (правая сторона на рис. 1) перевешивает жидкость на верхней стороне сифонной трубки, жидкость в трубке течет вниз по склону.Однако это объяснение неверно, поскольку сифоны работают даже тогда, когда вес воды на подъеме больше (см. Рисунок 2). Это объяснение также предполагает, что сифон должен работать при любой высоте трубки, если одна сторона трубки сифона длиннее другой. Однако сифоны не будут работать выше определенной высоты трубы, в зависимости от плотности жидкости и давления окружающего воздуха (см. Ниже).

Другое неверное объяснение утверждает, что сифоны зависят от когезии (см. Наш урок по когезии и поверхностному натяжению) между молекулами жидкости, протягивающими жидкость через сифонную трубку.Это объяснение может быть доказано ложным, если оставить пузырь воздуха в верхней части сифонной трубки и наблюдать, как сифон протянет пузырь через трубку и продолжит откачивать жидкость из верхнего резервуара (рис. 3).

Настоящий механизм за сифоном зависит от давления воздуха, выталкивающего жидкость в сифонную трубку.

давление воздуха

Давление — это сила, действующая на площадь поверхности. На уровне моря существует постоянное давление около 100 000 Ньютонов / м ² (= 1 атмосфера) от молекул воздуха, бомбардирующих поверхность.Ниже поверхности моря давление выше, как из-за давления воздуха на поверхность, так и из-за веса воды над поверхностью. Давление зависит от глубины, увеличиваясь примерно на 0,1 атмосферы на каждый метр под поверхностью моря.

В закрытой соломке, наполненной жидкостью, давление может быть ниже одной атмосферы. Воткните трубочку в стакан с вишневым соком (или другой цветной жидкостью) и положите палец на конец соломинки. Когда вы вытаскиваете соломинку из стакана, в соломинке будет оставаться жидкость (рис. 4).Чтобы жидкость оставалась на месте, все силы, действующие на нее, должны уравновешиваться. Давление воздуха ниже отверстия соломинки толкает жидкость вверх с давлением в одну атмосферу. Воздух в верхней части соломинки, прямо под вашим пальцем, давит на жидкость сверху. Кроме того, жидкость тянет вниз сила тяжести. Чтобы уравновесить силу тяжести, давление воздуха в верхней части соломинки должно быть ниже, чем давление воздуха снаружи. Еще раз, если вы используете воду, давление воздуха в соломке снизится примерно на 0.1 атмосфера на каждый метр воды в соломе под ней. (См. Наш урок «Перевернутая вода» для соответствующего эксперимента.)

Из этого описания должно быть ясно, что существует максимальная высота столба воды, который может поддерживаться атмосферным давлением. Если столб воды в соломке настолько велик, что давление силы тяжести превышает одну атмосферу, тогда давление воздуха снизу не может удерживать воду, даже если в верхней части соломинки не было воздуха. Для воды эта максимальная высота составляет немногим более 10 метров (примерно 34 фута).Для ртути, которая является самой плотной жидкостью при комнатной температуре и давлении, максимальная высота составляет около 76 см. Ртутные барометры используют этот факт для измерения колебаний атмосферного давления.

лучшее объяснение сифонов

На рисунке 5 показано, как работает сифон с точки зрения перепада давления воздуха. На этом рисунке в сифонную трубку вставлен клапан, который закрыт, чтобы вода не протекала. На поверхности верхнего резервуара, открытой для воздуха, давление составляет одну атмосферу.В сифонной трубке слева от клапана, на 10 см выше этой поверхности, давление составляет около 0,99 атмосферы; уменьшается на 10 см опускания воды под нее. На выходе из сифонной трубки справа, также подверженной воздействию воздуха, давление снова составляет одну атмосферу. В сифонной трубке справа от клапана, на 25 см выше выхода, давление составляет около 0,975 атмосферы; уменьшается на 25 см воды, опускающейся ниже нее.

Когда клапан открывается, более высокое давление слева направляет воду через клапан вправо.Сифон начнет перекачивать воду из верхнего резервуара слева в нижний резервуар справа.

дополнительные ресурсы

В свете максимальной высоты сифона в 10 метров может показаться загадкой, как дерево может переносить воду на высоту более 10 метров к своим листьям. Группа Veritasium предоставляет занимательное и информативное объяснение этого явления на http://www.youtube.com/watch?v=BickMFHAZR0.

Как работает сифон?

Вы когда-нибудь пробовали опорожнить большую емкость с жидкостью? Например, допустим, у вас есть надземный бассейн.Когда наступает осень и начинают опадать листья, вероятно, самое время опорожнить бассейн, чтобы подготовить его к зиме.

Если в бассейне нет слива, вам может потребоваться использовать ведра для его опорожнения. Или вы можете просто положиться на науку и откачать воду! Если вы когда-либо использовали сифон, вы уже знаете, что все, что вам нужно, — это простой садовый шланг и немного времени, и вскоре этот бассейн опустеет.

Как это работает? Все, что вам нужно сделать, это поместить один конец шланга в бассейн, а другой конец за пределами бассейна, ниже уровня воды в бассейне и в том месте, где вы хотите, чтобы вода стекала.

Вы можете использовать свой рот, чтобы всасывать воду через шланг, чтобы запустить поток воды, или вы можете использовать небольшой насос. В любом случае, как только сифон начнет работать, он будет продолжать сливать воду из бассейна до тех пор, пока вода не уйдет или конец шланга не будет поднят над уровнем воды, чтобы остановить сифон.

Историки проследили, чтобы сифоны использовались еще в Древнем Египте. Древние египтяне использовали сифоны в сельском хозяйстве для перекачки воды из каналов в оросительные каналы.Сегодняшние фермеры, выращивающие хлопок, по-прежнему используют сифоны аналогичным образом для полива урожая.

Древние египтяне (наряду с людьми сегодня) также использовали сифоны в процессе виноделия. Сифоны помогли им перелить вино из большой емкости в емкости меньшего размера. Размещение сифонного шланга в середине контейнера позволило им повысить чистоту вина, избегая частиц, которые плавают вверху или опускаются на дно контейнера.

Первый раз, когда вы используете сифон, это может показаться волшебством.Однако это просто принципы науки в действии. Однако, какие именно принципы работают, все еще остается предметом споров. Несмотря на то, что сифоны использовались тысячи лет, современные ученые все еще спорят о том, какие именно силы заставляют сифоны работать.

На протяжении большей части истории науки ученые полагали, что сифоны работают благодаря силе атмосферного давления. Базовый сифон состоит из трубки в более крупном контейнере, которая поднимается над выступом (краем контейнера) и опорожняется в контейнер на более низком уровне.

Когда жидкость всасывается через трубку над выступом и начинает стекать в другой контейнер, в самой высокой точке трубки (там, где она проходит по выступу) происходит снижение атмосферного давления. Это уменьшение приводит к тому, что атмосферное давление на поверхности жидкости выталкивает жидкость вверх в трубку в направлении области более низкого давления.

Хотя теория атмосферного давления кажется разумной, некоторые ученые отметили, что она требует наличия воздуха.При испытании в вакууме сифон все еще работал, поэтому казалось, что должна действовать какая-то другая сила.

Совсем недавно ученые, изучавшие сифоны, предположили, что ключевой силой является гравитация. Когда жидкость всасывается по трубке и проходит через горб, сила тяжести продолжает тянуть жидкость через трубку. Эта теория основана на когезии жидкости, что означает, что в жидкости должна существовать непрерывная цепочка когезионных связей.

Некоторые ученые называют это цепной моделью, потому что вы можете думать о воде, как о цепочке, протаскиваемой через трубку, а не о жидкости.Когда вы начнете протягивать цепь через трубку и через горб, сила тяжести возьмет верх и продолжит протягивать цепь по всей длине через трубку.

К сожалению, большинство жидкостей не обязательно имеют сильные когезионные связи, чтобы заставить их действовать таким образом. Другие ученые создали сифоны с летающими каплями и сифоны с углекислым газом, которые представляют собой пузырьки газа, которые существуют между молекулами жидкости.

Может случиться так, что атмосферное давление, сила тяжести и сцепление жидкости работают вместе, заставляя сифоны работать так, как они работают.Ученые продолжат изучение сифонов, чтобы раз и навсегда выяснить, как они работают. Может быть, ты вырастешь ученым, который разгадывает загадку!

Siphons and the Siphon Effect: That Sucking Sound

Примечание редактора: Эта статья впервые появилась в ноябрьском номере журнала Pumps & Systems за 2007 год.

Прошлым летом я получил предложение от читателя Pumps & Systems обсудить сифоны и их влияние на напор насоса и поток в трубопроводе.Если вы похожи на меня, ваш первый опыт работы с одним из этих устройств, вероятно, привел к вашему первому — и, надеюсь, последнему — вкусу бензина. Сифон — это пример естественной и чрезвычайно простой машины, которой мы пользуемся ежедневно.

Самое раннее известное их использование относится к египтянам около 1500 г. до н.э., но принцип сифона не был описан примерно до 240 г. до н.э. Автором этой работы был греческий математик и изобретатель Тезибий Александрийский. Он был известен тремя крупными изобретениями: поршневым насосом, водяными часами и гидравликой, которая была предком органа.Все его письменные работы были утеряны, но его преемники называют его в своих трудах «отцом пневматики».

Истинные сифоны

Существует несколько определений сифона. В справочнике по насосам приводится пара: один объясняет это как «трубу или другой закрытый трубопровод, который поднимается и опускается», в то время как более конкретное определение относится к «струйному насосу, который использует конденсируемый пар в качестве движущей жидкости». Оба могут быть примерами сифонного эффекта, но ни один из них не описывает точно, как мне удалось перекачать бензин из машины моего отца в нашу газонокосилку (и в свой рот).

Я определяю «настоящий» сифон как трубу или трубу, по которой жидкость может перемещаться с более высокого уровня на более низкий за счет атмосферного давления, заставляя ее подниматься по более короткой (или верхней) ноге, в то время как вес жидкости в более длинной ( или вниз) нога вызывает непрерывный нисходящий поток. Одна из ключевых фраз в этом определении — «непрерывный поток» — это отделяет настоящий сифон от сифонного эффекта, который может возникнуть в системе трубопроводов.

Хотя сифон кажется довольно простым, до сих пор ведутся споры о том, как он на самом деле работает.Очевидно, сила тяжести заставляет жидкость течь через нижнюю ногу, но что заставляет ее перемещаться по верхней ноге?

Если погрузить конец длинной трубки в емкость с водой, вода внутри трубки поднимется до уровня, равного уровню ее поверхности в емкости. Если бы вы удалили весь воздух из трубки, уровень внутри повысился бы до уровня, равного атмосферному давлению, давящему на поверхность контейнера.

Традиционное объяснение сифона гласит, что поток в нижнем колене из-за силы тяжести создает частичный вакуум в самой верхней части трубопровода.Этот частичный вакуум позволяет атмосферному давлению инициировать поток через верхнюю часть ноги. Это звучит разумно, но есть довольно много споров о влиянии сил сцепления молекул жидкости на поддержание потока. Я думаю, что разумно ожидать, что здесь играют роль и сплоченность, и частичный вакуум.

Рисунок 1. Схема простого сифона. (Рисунки любезно предоставлены ирригационным проектом Центральной Аризоны)

Здесь мы видим воду, текущую из верхнего резервуара и сливающуюся в нижний.Чтобы сифон работал непрерывно, высота верхней части (h) должна быть меньше атмосферного давления, а выходное отверстие нижней части (L ₂ ) должно находиться ниже поверхности верхнего резервуара (L ₁ ). . Сифонный канал также должен быть полностью заполнен и не содержать воздуха и паров жидкости. При нарушении любого из этих условий сифон перестанет работать. В идеальных условиях и при атмосферном давлении 34 фута (уровень моря) максимальная высота верхней части ноги ограничена примерно 33 футами.

Итак, если вы догадались, каково одно из наиболее распространенных применений сифона, которое мы видим каждый божий день? Это «Бесшумный бесклапанный фильтр для предотвращения сточных вод», запатентованный в Англии в 1819 году и более известный сегодня как унитаз со смывом.

Если вы посмотрите на многие современные туалеты сбоку, вы действительно сможете увидеть контур сифонной трубы. Высота верхней части ножки определяет статический уровень воды в чаше. При открытии промывочного клапана вода перетекает из бака в чашу, уровень воды поднимается, и вода начинает стекать в нижнюю ножку.Когда нижняя ножка полностью заполнена, система становится настоящим сифоном и заканчивается этим всасывающим звуком, когда резервуар и чаша пусты.

Сифон в форме буквы «J» под унитазом в ванной комнате часто называют «перевернутым» сифоном, но это совсем не сифон. Он полагается на вес воды в более длинной опускающейся ноге, чтобы заставить воду проходить через более короткую верхнюю ногу. После того, как унитаз полностью осушен, в нижней изогнутой части сифона остается немного воды, что предотвращает утечку канализационных газов обратно через канализацию.

Некоторые из лучших примеров перевернутых сифонов можно найти на Гавайях. Построенные в конце 1800-х — начале 1900-х годов, они переносят воду из оросительных канав через красивые долины, которые были слишком широкими для водных акведуков. Перевернутые сифоны также довольно распространены в линиях передачи воды и сточных вод, которые должны опускаться вниз, чтобы пройти под шоссе или какое-либо другое препятствие, а затем снова подниматься с другой стороны.

Неудивительно, что настоящие сифоны широко используются для перемещения воды из одного места в другое.В конце концов, энергия, необходимая для их работы, бесплатна, и зачастую строительство наземной системы трубопроводов обходится дешевле. На двух фотографиях ниже показано инновационное приложение, использующее несколько сифонов для перекачки воды из оросительной канавы. Каждый сифон питает отдельную борозду и исключает необходимость в шлюзовых затворах или других методах отвода воды.

Рис. 2. Система трубопроводов, демонстрирующая сифонный эффект. Рис. 3. Трубопровод с восходящими и нижними ветвями.

Большие сифоны широко используются во всем мире при больших объемных расходах.В США многие водные и ирригационные акведуки используют комбинацию трубопроводов, туннелей, сифонов, перевернутых сифонов, каналов и канав для перемещения воды на много миль от источника к месту использования.

Эффект сифона

Пока трубопровод заполнен, напор насоса, необходимый для поддержания потока, равен напору из-за трения и увеличения высоты между выпуском насоса и выпуском трубопровода. Это правило остается в силе, даже если какая-то промежуточная точка имеет отметку больше, чем выход из трубопровода.

На рисунке 3 показана простая система трубопроводов, иллюстрирующая это правило. Причина того, что большая высота (h ² ) между насосом и выпуском трубы не влияет на напор насоса, связана с восстановлением напора, обеспечиваемым «сифонным эффектом».

Теперь, h ² необходимо учитывать при заполнении линии, но как только линия будет заполнена полностью, нижняя ветвь аннулирует свою дополнительную высоту, и высота, наблюдаемая насосом, будет равна h2. Если нижняя ветвь не протекает полностью, требуемый напор будет равен величине трения плюс сумма h ¹ и h ² .Основное различие между настоящим сифоном и сифонным эффектом заключается в том, что последний сам по себе не поддерживает поток.

Трубопровод с несколькими последовательно соединенными ветвями вверх и вниз. В этом примере каждая нижняя ветвь создает сифонный эффект, и общий напор, наблюдаемый насосом после заполнения линии, равен h ¹ плюс трение в линии из-за потока.

Хотя системы трубопроводов, которые поднимаются и опускаются, могут использовать эффект сифона, они также уязвимы для скопления увлеченного или растворенного воздуха в верхних точках.При неправильной вентиляции воздушные карманы могут уменьшить, а в некоторых случаях полностью перекрыть поток через систему. Вероятность этого увеличивается в системах трубопроводов с несколькими опорами вверх и вниз. Если в этих верхних областях остается некоторое количество воздуха, но поток сохраняется, высота подъема, необходимого для поддержания потока, будет равна h ¹ плюс сумма высот воздушных карманов в каждой нижней части.

Отпечатки классических статей Pumps & Systems заполняют пробел в нашей отрасли: основная информация для начинающих пользователей насосов.Если у вас есть полезная статья для обучения новых сотрудников или освежения знаний основам, сообщите нам об этом по адресу [email protected].

Дезинформация о сифонах.

Учебники и веб-сайты иногда содержат неполные или вводящие в заблуждение утверждения о сифонах.

• Некоторые утверждают или подразумевают, что давление воздуха управляет потоком жидкости.
• Некоторые предполагают или подразумевают, что это разница в весе жидкости в двух рукавах сифона, которая вызывает и поддерживает действие сифона.
• Некоторые предполагают, что вода поднимается (вытягивается) вверх по входной трубе какой-то загадочной силой.
• Веб-сайт утверждает, что сифон не может работать на Луне (или в вакууме), потому что внешнее давление равно нулю.

Какие из них верны, а какие нет? «Информационная магистраль» — богатый источник дезинформации по этому поводу.

Словарь Meriam Webster (Encyclopedia Britannica Corp.) определяет сифон: «Трубка, изогнутая, образуя две ветви неравной длины, с помощью которых жидкость может перемещаться на более низкий уровень через промежуточную высоту под давлением атмосферы, заставляющей жидкость вытесняться. вверх по более короткому ответвлению трубки, погруженному в него, в то время как избыток веса жидкости в более длинном ответвлении при заполнении вызывает непрерывный поток.»

Бесплатный онлайн-словарь дает определение сифона: «Труба или трубка, сформированная или развернутая в форме перевернутой U-образной формы и заполненная до тех пор, пока атмосферное давление не станет достаточным, чтобы вытеснить жидкость из резервуара на одном конце трубы через барьер, расположенный выше резервуара, и выйти из него. другой конец.»

Wikionary понимает это в основном правильно: «Изогнутая труба или труба с одним концом ниже другого, в которой гидростатическое давление, создаваемое силой тяжести, перемещает жидкость из одного резервуара в другой.»

Я часто думал, что «Объясните, как работает сифон», было бы хорошим вопросом для доктора философии. устные экзамены по физике. Готов поспорить, большинство кандидатов ошиблись бы.

Также интересно отметить, сколько современных учебников вообще не упоминают сифоны.

Рис. 1. Сифон. Из Википедии.

Что такое сифон?

Во-первых, давайте определимся с «сифоном».

Сифон представляет собой резервуар для жидкости с перевернутой U-образной трубкой.Жидкость изначально заполняет трубку. (Есть несколько методов для достижения этого начального состояния.) Назначение сифона — слив жидкости из резервуара потоком жидкости, который проходит над уровнем выше, чем поверхность жидкости в резервуаре. В конечном итоге жидкость проходит из резервуара на более низкий уровень и делает это постоянно и без поступления внешней энергии, пока уровень резервуара не упадет ниже выходного конца U-образной трубки. Практическое различие между сифоном и протекающим ведром заключается в том, что жидкость переходит на более высокий уровень, прежде чем стечь на более низкий уровень.

Итак, нам нужно объяснить несколько вещей. (1) Почему жидкость продолжает полностью заполнять сифонную трубку, даже если для этого требуется, чтобы вода поднялась до более высокого уровня, чем уровень жидкости в резервуаре? и (2) Почему жидкость продолжает движение по трубке?

Вода поднимается во входной трубке. Жидкостный барометр — это пример воды, поднимающейся над уровнем резервуара. Трубка, закрытая с одного конца, заполняется жидкостью, затем закрытый конец поднимается вверх, а нижний конец погружается в резервуар для жидкости.Жидкость в трубке остается там до тех пор, пока высота трубки не станет больше определенной высоты, которая зависит от плотности жидкости и давления воздуха вне трубки. Затем над водой в трубке образуется почти вакуум, и уровень воды больше не поднимается.

Давления воздуха достаточно, чтобы выдержать высоту жидкости около 34 футов для воды и только около 32 дюймов для жидкой ртути. Выше этой высоты над жидкостью в закрытой трубке образуется почти вакуум.Фактически, давление есть давление пара жидкости. При 20 ° C давление пара воды составляет 2,3 паскаль, или 17,5 мм рт. (Давление паров ртути 0,2729 мм рт. Ст.)

Это говорит нам о том, что если бы высота U-образной трубки сифона была слишком большой, то произошло бы то же самое, и почти вакуум был бы создан в верхней части U-образной трубки. Это нарушит непрерывность потока жидкости в трубке, и действие сифона прекратится. Именно это и происходит. Древнеримские инженеры, которые встраивали сифоны в свои водопроводы, хорошо знали об этом ограничении сифонов.

В этом случае мы должны четко понимать причину того, что сифон выйдет из строя, если U-образная трубка окажется слишком высокой. Это просто потому, что давление воздуха на входе недостаточно, чтобы поднять столб жидкости на входе до верха трубы. Если он не дойдет до вершины, он не потечет и не упадет в выходную трубку. Таким образом, для сифонов важно давление воздуха, поскольку они ограничивают высоту подъема воды, а без подъема воды до верха U-образной трубки поток сифона невозможен.

Что поддерживает поток жидкости?

Но это еще не все. Поддерживает ли поток воды поток в сифоне давление воздуха? Нет.

Если анализируется поток сифона с (почти) несжимаемой жидкостью, такой как вода, работа, выполняемая на каждом конце сифона против давления воздуха, равна нулю NET, поскольку равные объемы воздуха вытесняются на каждом конце. Оба конца (поверхность воды в ведре и выходной конец трубы) находятся под одинаковым атмосферным давлением, p , поэтому pdV имеет одинаковый размер для равных смещенных объемов, но знаки противоположны.Таким образом, давление воздуха не влияет на сифон.

Сифонирование в вакууме. Мог ли сифон работать, если бы не было давления воздуха? Да, по крайней мере, для некоторых жидкостей, но потребуется что-то еще, чтобы жидкость образовала непрерывный путь через приподнятую U-образную трубку. Это могут делать очень когезионные жидкости: молекулы притягиваются друг к другу настолько сильно, что могут сохранять цепочку вверх и поперек U-образной трубки, при этом сохраняя свойства жидкости. Это было продемонстрировано в лаборатории.См .: Сифон в вакууме.

Таким образом, непрерывность жидкости в U-образной трубке важна для сифона. Непрерывность может поддерживаться внешним давлением воздуха, но даже в отсутствие окружающего воздуха сил сцепления в некоторых жидкостях достаточно, чтобы пройти через U-образную трубку небольшой высоты. Таким образом, можно сделать вывод, что давление воздуха не всегда необходимо для создания условий, необходимых для сифона. Но давление воздуха никогда не является причиной того, что жидкость поддерживает поток через сифонную трубку для любого вида жидкости.

Рис. 2. Наивная цепная аналогия . Из Википедии.

Поддержание потока. Предположим, у нас есть условия, необходимые для сифона, когда жидкость из резервуара заполняет трубку. Выходная часть U-образной трубки обязательно длиннее, чем длина входной части (измеряется от уровня жидкости до верха U-образной трубки). Так что слишком заманчиво думать об этом как о чем-то вроде шкива и веревки с разными весами, прикрепленными к веревке с обеих сторон.Затем более тяжелый вес «тянет вниз» другой. Это заблуждение усиливается, если рассматривать жидкость в трубке по аналогии с гладкой и гибкой цепью, проходящей через шкив. Но в этом опасность наивных аналогий, они в конечном итоге разрушаются, поскольку эти две ситуации никогда не бывают полностью одинаковыми.

Неисправная модель сифона. Несколько лет назад журнальная статья вызвала разногласия в журналах и в Интернете. Хьюз, Стивен В. (2010) Практический пример работы сифона.Физическое образование, 45 (2), стр. 162-166. Хьюз обнаружил серьезную ошибку в словарных определениях «сифона», особенно в определении Оксфордского словаря английского языка : «Труба или трубка из стекла, металла или другого материала, изогнутая так, что одна нога длиннее другой, и используется для отвод жидкости за счет атмосферного давления, которое заставляет жидкость подниматься по более короткому отрезку и проходить через изгиб трубы ». Это определение вводит в заблуждение по нескольким причинам. Но Хьюз предложил сплоченность и «цепную модель» как причину сифонного потока, игнорируя роль градиентов давления жидкости.

Эта цепная модель была опровергнута. См .: Повторение сифонов. Алекс Ричерт и П.-М. Биндер, Гавайский университет в Хило. Учитель физики, т. 49, февраль 2011 г.

Рис. 3. Обратный сифон? Из Википедии.	Рис. 4. Мельница Витторио Зонка 1607 года. Из Диркса (1861 г.).

Цепная модель рассматривает поток сифона как результат разного веса жидкости в двух рукавах сифона.Если бы это был вес в плечах U-образной трубки, который вызывает и поддерживает поток жидкости, тогда этот гипотетический обратный сифон (рис. 3) должен работать, вызывая поток справа налево, поскольку левая сторона трубки содержит больше жидкости. и явно должен быть тяжелее. Фактически это должно позволить сифону поднимать жидкость с более низкого уровня на более высокий. Витторио Зонка (1568-1602), в своем фолио Novo Teatro di Machine et Edificii (Падуя, 1607) даже предложил эту идею, как если бы это могло быть полезным устройством для подъема воды, чтобы приводить в движение водяное колесо (или турбину) мельницы. .(Рис. 4.) Конечно, это никогда не сработает. Фактически, этот сифон с избыточным балансом течет слева направо, с верхнего уровня на нижний, как и обычный сифон.

Самотечная колба Роберта Бойля.

Это отступление, которое читатель может пропустить.

Роберт Бойль (1627–1691) обсудил «гидростатический» парадокс, чтобы раскрыть связанное с этим заблуждение. Его умным примером была «самотечная» колба (рис. 5). Почему больший вес жидкости в колбе не заставляет жидкость подниматься на более высокий уровень в узкой трубке, чтобы она переливалась и текла обратно в колбу?Вечное движение! Добавьте небольшое водяное колесо чуть ниже выпускного отверстия, и вы сможете извлечь энергию из потока жидкости. Если бы был какой-нибудь поток.

Рис. 5. «Самотечная колба Бойля». Гидростатический парадокс.

Даже сегодня есть люди, которые видят эту фотографию колбы и не могут представить, почему она не работает. Студенты колледжей часто озадачены этим и не могут объяснить свою ошибку. Зонку можно простить, поскольку он жил в то время, когда концепция силы не была хорошо понята, и задолго до того, как векторный анализ сил стал стандартным инструментом для анализа физических систем.У сегодняшних студентов-физиков нет такого оправдания.

Короче говоря, заблуждение состоит в том, чтобы предположить, что весь вес жидкости в колбе должен поддерживаться меньшим весом жидкости в пробирке. Это кажется невозможным, поэтому можно представить, что жидкость должна течь слева направо.

Но вес жидкости частично поддерживается наклонными стенками колбы. Стена действует нормально (перпендикулярно) стене, и они имеют восходящие компоненты.Жидкость в колбе не полностью поддерживается массой жидкости справа, а в основном стенками колбы. Игнорирование этого факта приводит к очевидному парадоксу.

Первым это объяснил фламандский ученый Саймон Стевин (1548–1620). Французский математик Блез Паскаль (1623–1662) проиллюстрировал это демонстрационным устройством, вазами Паскаля, в которых стеклянные колбы различной формы и ориентации были подключены к общему резервуару с водой. Уровень воды в каждой колбе, независимо от формы колбы, был на одной высоте.Конечно, в этом суть принципа Аристотеля: «Вода ищет свой уровень».

Рис. 6. Вазы Паскаля (слева). Давления в A и B одинаковы. Показывает силы от стенок сосуда (справа).

Перепады давления жидкости поддерживают поток сифона. Мы видели, что поток возникает не из-за разницы в весе U-образных трубок. Это происходит из-за разницы давлений в жидкости.Это помогает понять фундаментальный факт о гидростатике. Разница давлений между двумя точками в жидкости равна ρgH , где ρ — плотность жидкости, g, — ускорение свободного падения и H — разница высот. Это верно до тех пор, пока жидкость имеет непрерывность между двумя точками, то есть, если между точками может быть проведена непрерывная линия, проходящая только через жидкость.

Рис.7. Через жидкость можно провести непрерывную линию, точки соединения A и B. Следовательно, перепад давления между этими точками равен ρgH, где ρ — плотность жидкости.

Читатель может возразить, что поток жидкости в сифоне — это не статическая ситуация, а динамическая (движущаяся). Истинный. Но когда сооружается сифон, сначала заполняют трубку и закрывают нижний конец трубки, предотвращая протекание жидкости.Это статическая ситуация, и устанавливается разница давлений между нижним концом трубки и уровнем жидкости в резервуаре. Давление внутри закрытого конца выше атмосферного. (Фактически, оно выше, чем где-либо еще в системе.) Как только нижний конец открывается, давление там падает до атмосферного, и импульс более низкого давления проходит вверх по трубке со скоростью звука в жидкости. Когда импульс достигает максимума, понижая давление до уровня ниже атмосферного, жидкость во входной трубке поднимается по мере инициирования потока.Очень быстро в трубке устанавливается новый градиент давления, обеспечивающий непрерывный поток. Чтобы проанализировать это, одержимый читатель может пожелать применить уравнение Бернулли для пересчета измененных давлений. Или обратитесь к этой статье «Сифон» А. Поттера и Ф. Х. Барнса, Physics Education, 42 , 488 (1971), чтобы узнать, как это делается.

Итог.

Сифонный поток поддерживает не атмосферное давление. Разница в весе жидкости в рукавах трубок не является причиной сифонного потока.Течение сифона является результатом гравитационной разности потенциалов между уровнем жидкости в резервуаре и в отверстии выпускной трубы. Гравитация — это , необходимая для работы сифона. Сифон — это неуравновешенная система с накопленной потенциальной гравитационной энергией, которая поддерживает поток жидкости.

(Критически настроенный читатель правильно заметил, что сцепление между частицами важно для сифонов. Он говорит, что «вы не можете откачивать песок».)

Автор хотел бы поблагодарить нескольких людей, которые предоставили пространные и полезные советы, которые помогли разобраться с моей мысленной паутиной по этому вопросу.Но они предпочитают оставаться анонимными. Я могу понять нежелание углубляться в темы, которые вызывают горячие (и часто плохо информированные) споры в сети.

---

© 2014 Дональд Э. Симанек. Последние изменения: октябрь 2013 г., январь 2014 г.

Присылайте комментарии, исправления и дополнительные идеи по адресу, указанному справа.

---

Вернуться наверх.
Вернитесь в главную галерею музея.
Вернитесь на главную страницу Дональда Симанека.

Схема резервного антисифона — Plast-O-Matic Valves, Inc.

Резервный антисифонный потенциал: совместное использование предохранительного клапана и вакуумного выключателя

Инженерная фирма недавно определила два, казалось бы, не связанных между собой клапана, чтобы обеспечить избыточную защиту от сифона в системе трубопроводов хлорида железа.

Во многих системах трубопроводов, когда насос отключен, возникает разрежение, поскольку жидкость стекает из самой высокой точки в самую низкую точку в системе трубопроводов.Этот поток ниже по потоку создает вакуум, и по мере продолжения потока он часто создает эффект сифона и опорожняет резервуар подачи.

Клапан обратного давления / сброса давления RVDT серии Plast-O-Matic является ведущим клапаном для предотвращения сифона. Это был первый утвержденный государством термопластический клапан для антисифонного использования в муниципальных системах очистки воды, выбранный из-за его диафрагмы из ПТФЭ и нормально закрытой конструкции.

Как это работает

RVDT использует несмачиваемую пружину для удержания клапана в закрытом состоянии.Установленное давление (или давление открытия) определяется предварительной установкой регулировочного болта. Когда насос активируется и давление поднимается выше заданного значения, RVDT открывается и пропускает поток. Уставка основана на общем количестве футов напора в резервуаре плюс коэффициент безопасности. Когда насос выключен, давление падает ниже заданного значения. Это приводит к тому, что RVDT автоматически закрывается, и предотвращается сифонирование из-за давления в головке резервуара.

Защита от избыточного сифона

Из-за критического характера приложения проектировщикам системы потребовалась резервная копия RVDT — на всякий случай.Клапан выбран? Вакуумный выключатель серии VBM… и вот почему:

Наиболее разумный план состоял в том, чтобы использовать нормально закрытый вакуумный прерыватель, который будет надежно герметизировать пузырьки даже при самом низком давлении, но открываться при минимальном вакууме в случае выхода из строя основного антисифонного клапана. Plast-O-Matic Series VBM, благодаря своей запатентованной диафрагме, был единственным продуктом, отвечающим этому требованию. В большинстве конструкций вакуумных выключателей для закрытия используется плавающий шар, но они очень подвержены деформации и утечкам.Конструкция серии VBM протестирована более чем в 1 000 000 циклов в лабораторных условиях, и диафрагма легко заменяется при необходимости.

Для получения дополнительной информации и спецификаций, серия RVDT / RVDTM нажмите здесь

Для получения дополнительной информации и спецификаций, серия VBM / VBS нажмите здесь

Предел высоты сифона

Хотя сифон использовался с древних времен, способы его работы были предметом разногласий ^1,2,3,4,5,6 .Были предложены две конкурирующие модели: одна, в которой считается, что сифоны работают под действием силы тяжести и атмосферного давления, а другая — в силу гравитации и сцепления жидкости. Ключевым доказательством атмосферной модели является то, что максимальная высота сифона приблизительно равна высоте столба жидкости, который может выдерживать атмосферное атмосферное давление. В этой модели сифон считается двумя расположенными спина к спине барометром. Еще одним свидетельством в пользу атмосферной модели является тот факт, что сифонный поток может происходить с воздушным пузырем внутри трубки, так что между молекулами воды нет физической связи.Доказательством в пользу модели гравитационного сцепления является то, что сифоны, как было показано, работают в условиях вакуума ^7,8,9 , и эта модель может объяснить любопытную водопадообразную особенность, когда сифон работает близко к барометрическому пределу ¹⁰ .

Обе модели сифона — атмосферная и когезионная — предсказывают, что максимальная высота сифона зависит от атмосферного атмосферного давления. В случае атмосферной модели давление атмосферы требуется, чтобы удерживать столб воды вместе.В модели когезии предел объясняется тем, что давление в верхней части сифона падает ниже давления водяного пара при данной температуре, так что возникает кавитация, то есть вода начинает кипеть, тем самым разрушая столб.

Однако модель когезии предсказывает, что, если кавитацию можно предотвратить, предел барометрической высоты может быть нарушен. Причина сплоченности в том, что поверхности требуют энергии, и поверхность вода / воздух ничем не отличается. Для воды поверхностную энергию часто называют поверхностным натяжением.Поверхностная энергия границы раздела вода / воздух составляет 0,072 Дж / м ² . Создание пузырьков в воде требует затрат энергии из-за энергии поверхности пузырьков. Чтобы пузырь был устойчивым, он должен поддерживаться либо внутренним давлением газа, либо эквивалентным напряжением (отрицательным давлением) в воде. Для газа в пузырьке давление ( P ) определяется формулой (1). Это уравнение ¹¹ является точным для идеального газа, но является приближением для реального газа.

где γ — поверхностная энергия (Дж / м ² или Н / м), а r (м) — радиус пузырька.Хорошим эталонным давлением является атмосферное давление, равное 1,013 × 10 ⁵ Па (Н / м ² ). Внутреннее давление в одну атмосферу (или эквивалентное натяжение в воде) может поддерживать пузырь с радиусом r , где:

То есть внутреннее давление в одну атмосферу создается пузырьком радиусом 1,42 мкм (диаметром 2,8 мм). мкм). Эквивалентно натяжение, равное поддержке одной атмосферы, будет иметь место для пустого пузырька диаметром 2,8 мкм. Меньший пузырь будет поддерживать большее натяжение воды, а больший пузырь — меньшее натяжение воды.Пузырь диаметром 2,8 нм мог выдерживать давление воды, равное 1000 атмосфер (100 МПа).

Было проведено множество экспериментов для измерения прочности на разрыв воды ^{12,13,14,15,16,17,18,19,20} , и были достигнуты значения до -150 МПа ²¹ . Все эти эксперименты проводились на статических образцах. В этой статье мы впервые сообщаем о сифоне, работающем при превышении барометрического предела при атмосферном давлении окружающей среды. Таким образом, мы демонстрируем объемный поток воды под напряжением.

В первоначальном эксперименте 60 мл обычной водопроводной воды с 4-миллилитровым слоем силиконового масла выдерживали под вакуумом <10 ^-3 Па в течение более трех недель. Во время начального процесса дегазации значительные объемы газа были выделены как из воды, так и из защитного слоя. Этот процесс обычно связывают с кипением, но, как указано в последующих разделах, этот эффект полностью обусловлен выходящими из воды растворенными газами. Небольшое количество воды (~ 2 мл) испарилось из исходного объема, в основном за счет обнажения поверхности воды при прохождении крупных пузырьков через покровный слой.

После того, как вода и защитный слой были полностью дегазированы, дальнейших потерь ни одной жидкости не происходило. После того, как сосуд на короткое время вернулся к атмосферному давлению, последующие откачки не привели к выделению большего количества газа из воды (видеоряд 1). Однако возвращение контейнера к давлению окружающего воздуха на несколько часов действительно позволило газу реабсорбироваться в масляном покрывающем слое и в течение более длительного периода в воде под ним. Этот газ снова был выпущен при повторном вакуумировании контейнера.

В следующем эксперименте когезионная сила воды была проверена с использованием простой перевернутой U-образной трубки с основанием, подвергнутым воздействию вакуума, наподобие барометра (рис. 1). Первоначально U-образная трубка была установлена ​​ниже уровня поверхности жидкости, в то время как стеклянный сосуд был откачан и все газы полностью удалены сверху и внутри жидкости. Когда парциальное давление внутри сосуда снизилось до 7,5 ± 0,05 · 10 ^-1 Па, U-образная трубка была поднята путем подъема вершины трубки на высоту 300 мм над поверхностью масла.При плотности, немного меньшей, чем у воды, предполагалось, что поверхность нефти близка к поверхности гипотетической границы раздела воды и вакуума. Было замечено, что вода образовывала непрерывный столб без пузырьков / полостей, образующихся в верхней части трубы (рис. 2). Затем перевернутая U-образная трубка находилась в этом положении более четырех недель. По истечении этого времени U-образную трубку наклонили еще больше, так что вершина оказалась на 400 мм над поверхностью, при этом парциальное давление над жидкостью снизилось до 5 ± 0.05 × 10 ^-3 Па. В этом положении наблюдалось, что столб воды стабилен, и пузырьки, появляющиеся в U-образной трубке, не наблюдались даже через несколько часов.

Рисунок 1

Изображение вверху: экспериментальный аппарат для дегазации воды; Изображение справа: увеличенный вид шкалы Маклеода; Нижняя диаграмма: мерный стеклянный мерный цилиндр объемом 100 мл, наполненный 60 мл воды и покрытый 5 мл масла, установлен на небольшой лотке из плексигласа над турбомолекулярным насосом. Манометры имеют маркировку 1) APG-M-NW16, 2) AIM-S-NW25 и McLeod.

Рисунок 2

Схема водонаполненного барометра с U-образной трубкой.

На нижнем рисунке показано положение во время откачки и дегазации воды с помощью масляного покрытия, а на верхнем рисунке показана U-образная трубка, наклоненная в положение, когда основание находится в вакууме.

Чтобы проверить способность воды сохранять сцепление в условиях потока, стеклянный сифон был сконструирован таким образом, что оба резервуара можно было поддерживать в высоком вакууме (рис. 3), аналогично тому, как это было ранее выполнено Ноаксом ⁸ .В этой схеме во время процесса дегазации с U-образной трубкой, установленной ниже масла, уровень жидкости в обоих резервуарах был одинаковым при половинном заполнении каждого. Когда U-образная трубка затем поднималась в вертикальное положение, смещение в положении позволяло одному резервуару подниматься дальше, чем другому, что приводило к небольшой разнице в высоте. Когда U-образная трубка изначально находилась в нижнем положении, вода дегазировалась до парциального давления 9,5 ± 0,05 × 10 ^-1 Па. Верхняя часть U-образной трубки была приподнята на 300 мм, и вода текла из более высокого камеру в нижнюю камеру через сифонную трубку в нижнюю камеру (видеоряд 2).

Рисунок 3

Фотография U-образного барометра в вакууме.

Показания давления даны в Па, а высота вершины составляет 300 мм над поверхностью жидкости.

Хотя поток был инициирован независимо от атмосферного давления внутри сифона, было отмечено, что движение резервуаров между статическими и текущими условиями обнажило поверхности, которые ранее были покрыты водой. Когда это произошло, давление в области вакуума поднялось выше 10 ³ Па.Понимая, что это представляет собой фундаментальный недостаток в этой и в предыдущих попытках создания сифона для воды в условиях вакуума, было сочтено, что сифон умеренной длины не может окончательно исключить влияние давления пара на опору колонны.

Чтобы не учитывать влияние внешнего давления, действующего на столб жидкости, был построен второй сифон, работающий в атмосферных условиях, с высотой выше номинального барометрического предела 10 м, с использованием воды, дегазированной с помощью вакуумного эксикатора (рис.4).

Рисунок 4

Схема сифона для воды под вакуумом.

На нижнем рисунке показано положение во время откачки и дегазации воды с масляным покрывающим слоем, а на верхнем рисунке показано положение сифона под наклоном, когда жидкость течет из верхнего резервуара в нижний, в то время как каждый резервуар находится под вакуумом.

Высота сифона, определяемая как расстояние по вертикали между поверхностью воды в верхнем резервуаре и вершиной трубы, начиналась с 1498 ± 2 см и увеличивалась до 1504 ± 2 см (рис.5). Атмосферное давление во время эксперимента составляло 99,8 ± 0,1 кПа. Эксперимент повторяли несколько раз, и пример показан в соответствующем дополнительном видео (видеоряд 3). После открытия обоих кранов в основании предварительно залитого сифона вода вытекала только из нижней из двух ветвей сифона (видеопоследовательность 4). Приблизительно 400 мл воды вытекло из верхнего резервуара в нижний за 850 с, что соответствует расходу 4,7 ± 0,05 × 10 ⁻⁷ м ³ с ⁻¹ и средней скорости 1.7 ± 0,05 × 10 ⁻² м с ⁻¹ .

Рисунок 5

Схема сифона выше барометрического предела с резервуарами, открытыми для воздуха.

Вода в верхнем резервуаре покрыта 5-миллиметровым слоем силиконового масла. Шкив используется на вершине, чтобы поддерживать длину трубы и предотвращать перегибы в трубе.

Для измерения влияния капиллярного действия на подъем воды внутри сифонной трубки, один конец пустой сифонной трубки был погружен в дегазированную воду, которая была открыта для воздуха, а другой открытый конец трубки. удерживался выше уровня жидкости.Поскольку не наблюдали разницы между высотой жидкости внутри нейлоновой трубки и снаружи, капиллярное действие не принималось во внимание как играющее какую-либо существенную роль в сифонном процессе.

Возможность полностью дегазировать воду всегда представляла серьезную проблему при проведении экспериментов по исследованию прочности жидкости на разрыв. Широко известно, что большие различия, наблюдаемые как внутри, так и между разными методами исследования свойств воды, связаны с непредсказуемой природой газов, растворенных в пределах ²² .В воде, свободной от всех растворенных газов, пузырьки образуются только тогда, когда энергия, полученная при образовании полости, превышает энергию связи окружающих молекул.

Таким образом, образование каверн в полностью дегазированной воде представляет собой предел сцепления молекул воды. Из используемых методов, таких как кипячение, обработка ультразвуком, мембранная дегазация и оттаивание с помощью замораживающего насоса, наиболее эффективными для удаления всех растворенных газов обычно считаются те, в которых вода подвергается воздействию вакуума. Это можно понять, экстраполировав на предел закона Генри

, где C — растворимость газа при фиксированной температуре в конкретном растворителе, k — постоянная Генри и P _gas парциальное давление газ над жидкостью.Соответственно, при нулевом давлении количество растворенного газа также должно быть равно нулю. Однако из-за практических ограничений трудно достичь давления над поверхностью, намного ниже давления пара, которое для воды при 20 ° C составляет приблизительно 2,33 кПа, и, следовательно, всегда будут присутствовать некоторые растворенные газы.

При температурах выше точки замерзания и ниже точки кипения связи между соседними молекулами воды на границе раздела жидкость-воздух постоянно нарушаются и преобразовываются.Этот постоянный обмен между молекулами, покидающими и воссоединяющимися, обычно находится в равновесии при атмосферном давлении и комнатной температуре, поэтому мы так часто видим жидкую воду на Земле. Однако, как только давление над границей раздела уменьшается или температура жидкости ниже повышается, равновесие смещается, и молекулы воды в среднем теряются из объема жидкости.

Простым методом преодоления потери воды является изменение энергетического барьера на поверхности воды путем нанесения слоя несмешивающейся жидкости над поверхностью.Плавая над водой жидкость с низким удельным весом и сверхнизким давлением пара, молекулы на границе раздела не могут покинуть воду и мигрировать через покрывающую жидкость на поверхность. Таким образом, потери при испарении, которые обычно возникают при давлении ниже давления водяного пара, значительно уменьшаются, если не полностью исключаются.

После первоначальной дегазации воды не было дальнейших потерь на испарение или кавитации в объеме жидкости или на какой-либо границе раздела, когда давление окружающей среды было ниже 10 ^-3 Па.Хотя можно было бы утверждать, что масло оказывало направленное вниз усилие на воду, повышая давление выше точки парообразования, с защитным слоем всего 5 мм, масло будет способствовать понижающему давлению менее 43 Па.

Также было замечено, что с поверхностью воды, покрытой маслом на стадии дегазации, было только падение температуры, измеренное с помощью ртутного термометра, когда поверхность воды подвергалась воздействию вакуума, как это произошло, когда большие пузырьки взорвались на поверхность.Затем температура воды со временем будет постепенно повышаться, возвращаясь к температуре окружающей среды в лаборатории. Это очень медленное повышение температуры отчасти объяснялось некоторой лучистой энергией, проходящей через переднюю часть камеры из плексигласа, но в основном за счет теплопроводности через устройство. Наблюдалось, что в течение 3 недель в вакууме температура воды оставалась стабильной и составляла приблизительно 21 ° C.

Это удивительное поведение объясняется рассмотрением динамики испарения, когда в среднем наиболее энергичные молекулы стремятся первыми покинуть поверхность.В этом случае из-за увеличения энергетического барьера на поверхности испарение не может происходить, поэтому чистая потеря энергии в системе незначительна или отсутствует, а температура остается постоянной. Следовательно, хотя масло действует как эффективный барьер для потерь воды при испарении, оно не препятствует транспортировке газа в любом направлении и не изменяет существенно градиент давления в жидкости. Следовательно, эти эксперименты показывают, что, хотя открытая вода действительно испаряется при низких парциальных давлениях, как и следовало ожидать, внутренняя кавитация или пузырьковое кипение не происходит при комнатной температуре даже при чрезвычайно низких давлениях окружающей среды.

Для сифона с растворенными газами максимальная высота ( h _м ) сифона составляет

, где P ₀ — атмосферное давление окружающей среды, P _v — давление водяного пара, v — средняя скорость воды, а остальные символы соответствуют определению, приведенному ранее в этой статье. Выражение для атмосферной модели такое же, как уравнение (3), за исключением того, что в нем нет члена P _v .

Сифон в эксперименте, описанном в этой статье, явно работал выше барометрического предела, который при данном атмосферном давлении составлял 10,18 ± 0,01 м для модели атмосферы и 9,94 ± 0,01 м для модели сцепления (игнорируя пренебрежимо малый член скорости ). Следовательно, очевидно, что атмосферное давление не играет роли в переносе воды через вершину сифонной трубки. Поэтому ясно, что новое уравнение для максимальной высоты сифона требуется для ситуаций, когда кавитации не происходит.

Новое уравнение намного проще:

, где TS _w — предел прочности воды на разрыв. Так, например, если предел прочности образца воды составляет 1 МПа, максимальная высота сифона будет около 100 м. В случае сифона в этом эксперименте мы можем сказать, что предел прочности воды на разрыв был больше -0,15 МПа.

Экстраполируя эти результаты даже самых консервативных экспериментальных измерений напряжения, при котором возникает кавитация, можно предположить, что когезионная сила полностью дегазированной воды способна поддерживать непрерывный вертикальный столб длиной более нескольких сотен метров.Хотя проведенный здесь эксперимент не приблизился к предсказанному абсолютному пределу, он действительно проливает свет на стабильность текущей воды при растягивающем напряжении и возможность создания устройства подходящих размеров для проверки такого предела. Эти эксперименты также подтверждают теорию сцепления-напряжения при восхождении сока на деревьях. Было бы интересно провести дальнейшие эксперименты, чтобы увидеть, можно ли использовать проточный сифон на высоте более 100 м. Если на вершине сифона может поддерживаться напряжение, достигающее кратковременного напряжения в несколько сотен бар, то в принципе сифон должен работать на высоте до нескольких километров.Однако было бы сложно проверить это экспериментально, требуя вертолета или БПЛА с потолком в несколько километров, способного выдержать несколько килограммов заполненных водой труб и кабелей, поддерживающих сифон. Также было бы интересно повторить эксперимент с трубкой большего диаметра. Ввиду множества аномалий объемной воды ²³ было бы интересно изучить физические свойства воды в режиме отрицательного давления сифона выше 10 м.

Исследование границы между сифоном и барометром в гипобарической камере

Помимо проблем с пузырьками, поток оставался более или менее постоянным во время подъема, указывая на то, что поток сифона не зависит от атмосферного атмосферного давления, по крайней мере, до тех пор, пока давление не станет низким достаточно, чтобы вызвать кавитацию.В этом эксперименте кавитация начала происходить на высоте 39 000 футов, а между 40 000 и 41 000 футов сифон сломался и разделился на две колонны с разницей в высоте ~ 40 см. Между первыми признаками кавитации и полным разделением колонки сифон продолжал течь через явление водопада (рисунок 4). Тот факт, что высота водопада была примерно такой же, как разница высот между верхним и нижним уровнями резервуара (с учетом того, что разница в высоте могла незначительно изменяться на протяжении всего эксперимента), предполагает, что сифон был частично сифоном и частично барометром. .Когда поток прекратился, сифон превратился в два барометра, соединенных спиной к спине.

Рисунок 4

Принципиальная схема сифона на границе между сифоном и барометром при действующем водопаде.

Следует отметить, что высота водопада ( H ) примерно равна разнице высот между верхним и нижним уровнями воды в водохранилище.

Явление водопада было вызвано закипанием воды в верхней части сифона.На высоте 40 000 футов давления воздуха достаточно, чтобы поддерживать столб воды высотой 1,86 м. На высоте 40 000 футов давление на вершине сифона эквивалентно давлению на высоте 78 000 футов, что объясняет, почему сифон перестал работать на высоте 0,34 м менее 1,86 м.

Давление в сифоне над уровнем верхнего резервуара всегда меньше атмосферного давления окружающей среды в соответствии с уравнением Бернулли

где P — давление в точке сифона на высоте h над уровень верхнего резервуара, P ₀ — атмосферное давление окружающей среды, ρ — плотность воды в сифоне, g, — ускорение свободного падения и v — средняя скорость потока в сифоне.

Атмосферное давление на заданной высоте можно определить с помощью различных калькуляторов. Для этого эксперимента использовался Калькулятор стандартной атмосферы 1976 года ^12,13 . Давление пара воды ( P _v ) как функция температуры ( T ) в ° C определяется уравнением Антуана: log ₁₀ P _v = A — B / ( C + T ), где A , B и C — константы, которые для воды равны 8.07131, 1730.63 и 233.426 соответственно. Давление паров воды при 25 ° C (температура, при которой проводился этот эксперимент) составляет 23,68 мм рт. Ст. (3,15 кПа, 0,03 атм). Уравнение для максимальной высоты ( h _м ) сифона может быть получено путем приравнивания давления в сифоне к давлению пара ( P _v ) воды при заданной температуре между ноль и 100 ° C

Когда v = 0, уравнение дает максимальную высоту барометра, а когда v > 0, максимальную высоту сифона.В этом эксперименте расход воды в сифоне на высоте 40 000 футов составлял около 4 л / мин ^-1 . Для внутреннего диаметра трубы 12 мм это соответствует средней скорости 0,59 м / с ^-1 . На уровне моря максимальная высота сифона при 25 ° C и скорости потока 0,59 м с ⁻¹ составляет 10,0 м. На высоте 40 000 футов максимальная высота составляет 1,57 м, а на высоте 41 000 футов — 1,48 м. В этом эксперименте сифон перестал работать на высоте от 40 000 до 41 000 футов, что хорошо согласуется с теорией с момента 1.52 м находится между 1,48 и 1,57 м.

Поток воды в трубке снижает давление жидкости на величину, равную 1/2 ρv ² . Для скорости 0,59 м / с ^-1 это дает снижение давления на 0,174 кПа, что эквивалентно 1,3 мм рт. Ст. Или 1,77 см водяного столба. Как можно убедиться, просмотрев видео с водопадом, падающий столб воды представляет собой смесь воды и водяного пара. Эта смесь падает через край и падает в нижний столб воды, который действует как бассейн с водой.Кажется, что вода находится в свободном падении.

Когда водопад работал, между входом и выходом не было постоянного водяного столба, и все же сифон, казалось, работал нормально с лишь небольшим уменьшением потока. (Во время эксперимента водопад заметили некоторое время, так как не было явного уменьшения потока). Высота бассейна оказалась постоянной, в то время как поток был постоянным, аналогично тому, как вода из крана переливается в раковину с той же скоростью, что и сток через пробку, так что уровень воды в раковине остается постоянным.

Понятно, что когда в сифоне возникло явление водопада, сифон должен работать не так, как обычно. Важно отметить, что стабильность верхнего и нижнего уровней резервуара во время работы сифона указывает на отсутствие передачи энергии между сифоном и атмосферой (т. Е. Векторное произведение силы и расстояния равно нулю). Другими словами, давление атмосферы не толкает воду в сифон, как и вода в нижнем резервуаре не толкает атмосферу.

Однако, поскольку атмосферное давление уменьшается с высотой, атмосфера в камере оказывала бы очень небольшое замедляющее воздействие на поток, поскольку давление над нижним резервуаром было немного выше, чем над верхним резервуаром — разница давлений составляла ρgh , где ρ — плотность воздуха при заданном атмосферном давлении, г, — ускорение свободного падения и ч, — разница высот между верхним и нижним уровнями резервуара.

Когда водопад работал на полную мощность, уровень бассейна находился примерно на 40 см ниже вершины, а сифон фактически служил частичным барометром.Когда сифон остановился и разделился на две колонны, вес двух колонн по обе стороны от вершины уменьшил давление на вершине на величину, равную ρgh . Две колонны с водой фактически представляли собой два установленных спиной к спине шприца, тянущих за собой пространство между ними, содержащее в основном водяной пар. Разница в высоте между двумя колоннами была равна разнице в высоте между ведрами, то есть 40 см.

Когда высота снизилась с 40 000 до 39 000, водопад постепенно закрылся.Разница в давлении между 40 000 и 39 000 составляет 0,924 кПа, что эквивалентно 0,9 м водяного столба, более чем достаточно, чтобы закрыть зазор в 40 см. Интересным аспектом закрытия водопада является то, что по мере увеличения давления, что привело к закрытию водопада, поток оставался постоянным. Из этого можно сделать вывод, что повышение давления окружающей среды не влияет на восходящую часть сифона.

Ключевой вопрос заключается в том, как вода поднимается от входа к верхней части сифона, когда водопад работает.Если эксперимент проводится с простым « кухонным » барометром, например, соломинка опускается в воду, а затем поднимается с помощью пальца, надетого на конец, при изменении уровня воды в стакане уровень воды в соломинке остается постоянным. Это демонстрирует, что хотя атмосферное давление удерживает восходящий столб в равновесии, оно не может протолкнуть воду во входное отверстие сифона.

Из соответствующего дополнительного видео видно, что водопад начинается чуть ниже по течению от вершины сифона.Похоже, что чуть ниже по потоку от вершины сифона находится язычок с водой длиной несколько сантиметров (известный диаметр трубки можно использовать в качестве шкалы). Хотя кажется, что язык воды смешан с пузырьками, в остальном он цел.

Интересный вопрос: почему край водопада появляется сразу после вершины сифона? Поскольку самое низкое давление в сифоне возникает наверху, можно ожидать, что кавитация произойдет на вершине и сразу же разорвет столб воды.Одна из возможностей объяснить это явление состоит в том, что, хотя кавитация возникает на вершине, из-за скорости воды пузырьки не расширяются в достаточной степени, чтобы прервать циркуляцию до тех пор, пока не будет ниже по потоку от вершины.

Предлагаемая здесь гипотеза состоит в том, что вес язычка воды, падающего за край водопада, достаточен для всасывания воды в сифон и поддержания потока, сопоставимого с нормальной работой сифона. Эта гипотеза предполагает наличие связи между водой в водопаде и входом в сифон, при этом столб воды действует как цепь.По сути, водопад похож на мини-сифон, но с одним ключевым отличием в том, что выходящий из сифона поток находится ниже по потоку от вершины.

В обычном сифоне высота слива или высота воды в нижнем резервуаре должна быть ниже верхней поверхности верхнего резервуара. Однако, когда водопад работает, выходное отверстие сифона на самом деле выше, чем приток. По сути, сифон стал комбинированным сифоном и барометром. Восходящая секция представляет собой сифон с выходом выше притока, а нисходящая секция представляет собой барометр, хотя и динамический барометр, поскольку вода, вытекающая из нижней части, заменяется водой, капающей в верхнюю часть.

Чтобы проверить гипотезу, мы можем оценить длину водяного столба ниже по потоку от вершины (Δ h ), необходимую для движения потока через восходящую часть сифона при измеренной скорости потока. Мы будем предполагать, что вода приближается к ньютоновской жидкости, несжимаема, не ускоряется, а течение ламинарное. Число Рейнольдса ( Re ) для экспериментальной установки составляет

, где ρ и v определены ранее, а характеристическая длина ( d ) принимается как диаметр трубы, поскольку труба горизонтальна в точке верх сифона.Наблюдение за пузырьками показало, что поток имел достаточно пластинчатый характер, то есть пузырьки не перемещались в вихрях, характерных для турбулентного потока.

В связи с этим кажется разумным применить уравнение Пуазейля для оценки длины водяного столба за вершиной сифона, необходимой для создания того же потока, что и неповрежденный сифон. Вертикальный столб воды в восходящей части сифона поддерживается атмосферой, поэтому он подобен горизонтальной трубе.Следовательно, градиент давления, управляющий потоком в восходящей части сифона, когда водопад работает, равен давлению ( P ), создаваемому водяным столбом высотой Δ h , падающим за край водопада, т. Е.

Уравнение Пуазейля (6) дает поток (Q) вязкой жидкости через трубу круглого сечения для заданного градиента давления (Δ P ).

, где r — радиус трубки, l — длина трубки и вязкость η (значение для воды принято равным 10 ⁻³ Па · с).Подстановка выражения для Δ P в уравнение (5) в (6) и перестановка дает

Это значение согласуется с длиной языка воды, наблюдаемой на видео, и поэтому гипотеза кажется разумной. Исследования показали, что вода может демонстрировать высокую прочность на разрыв, и поэтому водная трубка такой длины легко способна тянуть вверх вертикальный столб воды ^14,15,16,17 .

Сифонный водопад имеет сходство с тем, что мы могли бы назвать сифоном для промывки , как показано на рисунке 5.Этот тип сифона используется в некоторых системах смыва унитазов и встраивается в стенки канала, чтобы предотвратить прорыв. Например, этот тип сифона был встроен в стены канала дю Миди на юге Франции, чтобы предотвратить прорыв стены канала во время сильных дождей. Принцип сифона для промывки также используется в чашке Пифагора, которая содержит сифон с центральной колонной, который сливает напиток из чашки, если чашка наполнена выше верха сифона.

Рис. 5

Принципиальная схема, иллюстрирующая принцип работы сифона для промывки, в котором сифон работает, когда уровень воды в емкости достигает вершины трубки.

(Видео о работе этого типа сифона доступно в дополнительных материалах).

В сифоне для промывки, когда уровень воды за пределами сифона повышается, уровень в восходящей части сифона повышается, пока не достигнет вершины. В восходящей части сифона столб воды фактически невесом, поскольку он поддерживается водой вне трубы, и для его подъема требуется лишь небольшое количество энергии, достаточное для преодоления трения. Когда водяной столб проходит над вершиной, небольшого количества воды сразу после вершины достаточно для втягивания воды во входное отверстие сифона.Важно отметить, что сифон для промывки будет продолжать промывать, даже если уровень воды за пределами восходящей трубки ниже. В сифоне водопада столб воды, проходящий через вершину, не может опуститься ниже определенного уровня из-за кавитации. Когда происходит кавитация, водяной столб разрушается и находится в свободном падении, пока не погрузится в бассейн в верхней части секции барометра.

В случае сифона с постоянным потоком, использованного в этом эксперименте, можно утверждать, что, хотя верхний и нижний уровни резервуара стабильны и, следовательно, атмосферное давление не выталкивает воду в сифон, вся система подобна резервуару под давлением, поэтому что вода, поступающая в верхний резервуар, выталкивает воду в сифон.

Интересный вопрос, какое влияние обратный поток оказывает на сифон. Если конец обратной циркуляции был направлен на вход сифона, дополнительное давление будет действовать как насос и увеличивать атмосферное давление, так что сифон перестанет работать при более низком давлении окружающей среды или, наоборот, перестанет работать на большей высоте, если высота сифон можно было поднять. Нам все равно придется объяснять, как вода переваливает через край водопада.

В этом эксперименте сифонная трубка поднималась вертикально из ведра, тогда как возвратная трубка была направлена ​​вниз на стороне, противоположной входному отверстию ведра.Следовательно, любой эффект повышения давления был бы небольшим, что подтверждается тем фактом, что сифон перестал работать при ожидаемом давлении окружающей среды. Общий эффект обратного потока — небольшое возмущение поверхности воды в верхнем резервуаре. Небольшой подъем поверхности вокруг восходящей сифонной трубки немного увеличивает поток, а небольшая капля уменьшает поток. Возмущения усреднятся на определенном уровне. И снова этот эффект был бы очень мал, поскольку поток сифона был стабильным.

Можно установить сифон с непрерывным потоком (как на рисунке 1), в котором обратный насос отключается, а затем снова включается. При выключении насоса уровень воды в верхнем резервуаре падает и сифонный поток уменьшается. При повторном включении насоса уровень воды в верхнем резервуаре повышается, а поток сифона увеличивается.

Существенным моментом здесь является то, что на любом заданном уровне в верхнем резервуаре поток сифона будет одинаковым независимо от того, включен ли насос и уровень повышается, или выключен и уровень падает.Следовательно, поток сифона не зависит от потока в верхний резервуар или из него и зависит только от уровня воды. Тот же эксперимент можно провести с помощью устройства, показанного на рис. 5, в котором приток можно регулировать путем включения и выключения водопроводного крана.

Из приведенного выше анализа следует, что должна существовать прямая когезионная связь между молекулами воды, поступающими в сифон и выходящими из него. Это верно при всех атмосферных давлениях, при которых давление в верхней части сифона выше давления пара воды, за исключением ионных жидкостей.Боутрайт и др. ¹⁸ описывают работу сифона для ионной жидкости в высоком вакууме [5 × 10 ^-9 Па].

Было бы интересно повторить эксперимент, описанный в этой статье, с ионной жидкостью.