Ho smontato un semplice flacone spray per vedere come manteneva il fluido che scorreva dal serbatoio all'ugello in una sola direzione. Questo può essere fatto usando una semplice valvola di ritegno composta da due pezzi di plastica, una molla e una pallina. Questo è un modo semplice per risolvere problemi difficili.
Flusso unidirezionale
Spesso è utile limitare il traffico in una direzione. Un semplice caso d'uso è in un flacone spray. Consideriamo un flacone spray semplificato con tre componenti principali: un contenitore per la conservazione del fluido, un'area di stoccaggio per il fluido da spruzzare e un ugello che lo collega allo spazio esterno dove andremo a erogare il fluido. Dobbiamo estrarre il fluido dal serbatoio, metterlo nell'area di classificazione e quindi distribuirlo all'esterno.
Fluido suona come un termine tecnico, ma in questo caso è un termine importante. Il fluido si riferisce a tutto ciò che scorre, il che significa che le sue particelle non sono fisse. Ciò significa che sia il gas che il liquido sono fluidi. Dovremmo prestare attenzione alle particelle mobili, perché sono particelle che si muovono e si spingono da sole.
L'interfaccia utente principale del flacone spray è il grilletto. Questa è una semplice leva con un'asta di spinta che si estende fino all'area di livellamento. Dopo aver premuto il grilletto, spingerà il fluido nell'area di livellamento e quindi uscirà dall'ugello. Dopo che il grilletto è stato rilasciato, la molla lo spinge indietro, creando un effetto di vuoto, tirando il fluido fuori dal serbatoio nell'area di livellamento e continuando a circolare con il grilletto successivo.
Perché funziona così?
Qui sono successe due cose importanti. Innanzitutto, quando lo stantuffo applica pressione al fluido, può spostarsi solo verso l'esterno attraverso l'ugello. Se il fluido ritorna solo nel serbatoio dell'acqua, avremo una semplice macchina per aspirare l'acqua dal serbatoio e spingere indietro l'acqua. Questo non è molto utile.
Allo stesso modo, quando il grilletto viene estratto, deve riempire l'area di livellamento dal serbatoio (non da alcun liquido dall'esterno). Per i flaconi spray d'acqua, il fluido esterno è l'aria. Se si riempie di aria nell'area di lavoro, il tentativo di spruzzare espellerà solo l'aria dall'ugello. Questa sarà anche una macchina semplice che spruzza solo una piccola quantità d'aria. Ancora una volta, non molto utile.
risolvere questi problemi
Entrambi i problemi vengono risolti utilizzando un semplice collegamento che consente al fluido di muoversi in una sola direzione. Se posizioniamo un serbatoio tra il serbatoio e il serbatoio, non dovremo mai preoccuparci del ritorno del fluido dal serbatoio al serbatoio. Questo ha risolto il nostro primo problema. Se mettiamo anche l'ugello nell'ugello in modo che il fluido possa spostarsi solo dal livellamento all'ugello, quando viene rilasciato il grilletto, l'aria non entrerà mai nell'area di livellamento.
Molto utile. Possiamo costruire una connessione unidirezionale molto semplice utilizzando tre componenti principali: una sfera, una molla e un cilindro con un foro a un'estremità.
La molla spinge la pallina verso il foro circolare. Ciò significa che qualsiasi liquido sul lato della molla non passerà attraverso il foro della sfera perché la sfera bloccherà la sfera. La pressione della molla e l'eventuale pressione del fluido a destra spingeranno la sfera più vicino al foro, assicurando che non ci sia spazio per il flusso del fluido a sinistra.
Ora, usiamo lo stantuffo per applicare pressione sul lato sinistro, che fa sì che il fluido sul lato sinistro spinga verso la palla. Se la pressione è maggiore della pressione dal lato destro (dalla molla e dal fluido dal lato destro), spingerà indietro la sfera, consentendo al fluido dal lato sinistro di fuoriuscire attorno alla sfera attraverso il foro. Ora, il fluido scorre con successo da sinistra a destra. Quando smettiamo di esercitare pressione, la pressione dal lato destro prevale di nuovo e spinge la palla di nuovo saldamente nel foro, formando un sigillo.
Si prega di notare che stiamo parlando di pressione del fluido. La pressione può provenire da acqua, olio, aria o qualsiasi altro fluido. Il concetto generale di stress è lo stesso per tutti; molte piccole particelle rimbalzano sulla superficie.
Se possiamo applicare pressione su un lato, possiamo farlo sotto pressione in modo che il nostro fluido scorra in una sola direzione.
Creiamo una connessione unidirezionale che permetta il flusso dall'area di transizione all'ugello. Quando spingiamo l'acqua nell'area di sosta, forzerà l'acqua a fluire attraverso l'ugello, ma quando rilasceremo il grilletto, l'aria non rientrerà. Qui, la forza che spinge la molla per aprire la valvola è la pressione risultante. Tirare il grilletto da.
Vogliamo anche garantire che i fluidi possano fluire solo dal serbatoio all'area di sosta. Aggiungiamo anche una connessione unidirezionale lì.
Anche questo ha senso. Quando rilassiamo il grilletto, vogliamo che attinga acqua dal serbatoio, ma quando spingiamo la stessa acqua, non vogliamo che ritorni al serbatoio. Qui, la forza che spinge la molla per aprire la valvola è la pressione generata dal vuoto sul lato della molla.
Con queste due valvole di ritegno, ora possiamo controllare con precisione la direzione del flusso del fluido e spruzzare acqua con successo.
Valvola di ritegno dall'ugello. In quale direzione dovrebbe puntare la palla?
E se volessimo essere in grado di aprire la valvola manualmente? In effetti, questo è il principio alla base delle valvole dell'aria sui pneumatici per auto e biciclette. Invece di una palla, una molla forzerà un perno di forma speciale per formare un sigillo. Parte del perno sporge dalla valvola in modo da poterlo spingere dall'altro lato della valvola.3
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