устройство для защиты трубопровода от замерзания

Формула изобретения

Устройство для защиты трубопровода от замерзания, включающее установленный внутри трубопровода корпус с отверстиями, сливной патрубок, кольцевой поршень, клапан с уплотнителями, отличающееся тем, что к кольцевому поршню посредством рычагов прикреплен стержень с проточкой, на который с возможностью перемещения вдоль него надет клапан с выполненной в нем полостью и размещенными в ней термочувствительными элементами, а на стержне выше клапана размещен упругий элемент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водоснабжения и водоотлива и может быть использовано для предотвращения перемерзания водопроводов и их элементов, эксплуатируемых в условиях низких температур окружающей среды.

Известны устройства для выпуска воды из трубопроводов при угрозе их замерзания [1,2] Недостатком их является то, что после опорожнения трубопровода сливной канал остается открытым, вследствие чего имеют место утечки воды при повторном ее пуске.

Известно также устройство [3] обеспечивающее закрывание сливного канала после сброса воды. Недостатками его являются большие вертикальные размеры, наличие герметичной полости, разгерметизация которой существенно снизит эффективность работы устройства, а также то, что при повторном пуске вновь поступающая вода будет в первую очередь омывать верхнюю часть устройства, что может привести к несвоевременному открыванию сливного канала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство [4] (прототип), содержащее корпус с отверстиями, сливной патрубок, надетый на него кольцевой поршень с прикрепленным к нему клапаном, причем клапан со стороны сливного патрубка имеет глухое отверстие, заполненное водой и закрытое эластичным уплотнителем.

Недостатками этого устройства являются большие вертикальные размеры, наличие герметичной полости, а также размещение этой полости выше сливного патрубка, вследствие чего она омывается водой и при повторном ее пуске возможно несвоевременное открывание сливного канала.

Цель изобретения повышение эффективности и надежности работы устройства путем предотвращения утечек при повторном после сброса пуске воды.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем установленный внутри трубопровода корпус с отверстиями, сливной патрубок с упорами, кольцевой поршень, клапан с уплотнителем, к кольцевому поршню посредством рычагов прикреплен стержень с проточкой, на который с возможностью перемещения вдоль него надет клапан с выполненной в нем полостью и с установленными в этой полости термочувствительными элементами, а на стержне выше клапана размещен упругий элемент.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что имеет дополнительно стержень с проточкой, клапан, установленный с возможностью перемещаться вдоль стержня, имеющий внутри полость с размещенными элементами.

Таким образом, заявляемое устройство для защиты трубопровода от замерзания соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипам, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Известен клапан (заявка N 52-30781, Япония), который имеет внутри отверстие, однако оно предназначено для размещения в нем механизма открывания слива.

В предлагаемом решении отверстие предназначено для того, чтобы обеспечить перемещение клапана относительно стержня.

По решению (незамерзающий кран, заявка N 56-16810, Япония) клапан имеет полость. Однако полость предназначена для того, чтобы обеспечить перемещение клапана относительно сливного отверстия при изменении размеров термочувствительного элемента, находящегося вне полости. Устройство не закрывается сразу после сброса.

В предлагаемом устройстве полость предназначена для размещения в ней термочувствительных элементов, фиксирующих клапан относительно стержня до сброса и освобождающих его после сброса воды.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "существенные отличия".

Суть изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена схема устройства в положении, соответствующему нормальной работе трубопровода, на фиг. 2 устройство при аварийном сбросе воды, на фиг. 3 устройство, закрытое после аварийного сброса.

Устройство для защиты трубопровода от замерзания состоит из установленного внутри трубопровода 1 корпуса 2 с отверстиями 3. Внутри корпуса находится сливной патрубок 4 с упорами 5, на патрубок надет кольцевой поршень 6, который рычагами 7 прикреплен к стержню 8, имеющему проточку 9. На стержень надет клапан 10 с уплотнением 11, а в клапане выполнена полость 12, в которой размещены и прикреплены к клапану термочувствительные элементы (например биметаллические пластины) 13. Между рычагами 7 и клапаном 10 на стержне 8 находится упругий элемент 14, между упорами 5 и кольцевым поршнем 6 установлен упругий элемент 15.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе трубопровода вода попадает через отверстие 3 внутрь корпуса 2 в подпоршневую полость. Циркуляция ее препятствует замерзанию. При остановке движения потока в первую очередь лед образуется на стенках трубопровода. В момент, когда ледяная корка перекроет отверстия 3 и подпоршневая полость будет загерметизирована, дальнейшее увеличение объема при расширении замерзающей воды приведет к перемещению вверх поршня 6, который через рычаги 7 поднимет стержень 8. Клапан 10 в этот момент со стержнем 8 связан термочувствительными элементами 13, при температуре выше 0°С имеющими конфигурацию, обеспечивающую сцепление их со стержнем через проточку 9. Он также поднимется. Через образующийся кольцевой зазор между клапаном и краем патрубка вода из трубопровода 1 вытечет, предотвратив тем самым его разрыв.

После опорожнения трубопровода 1 температура внутри него понизится, термочувствительные элементы 13 изменят конфигурацию и выйдут из проточки 9. Упругим элементом 14 клапан 10 прижмется к сливному патрубку 4, перекрывая канал для слива воды.

После повторного пуска вода, имеющая температуру больше 0^oС, растопит лед в подпоршневой камере и упругий элемент 15 возвратит кольцевой поршень 6 в нижнее положение. При изменении температуры термочувствительные элементы 15 вновь войдут в проточку, устройства перейдет в первоначальное состояние.

Анализ устройства или защиты трубопровода от замерзания (прототип) показывает, что для растапливания льда внутри корпуса необходимо пропустить по трубопроводу около 8 м³ с температурой +2^o С, при этом разгерметизация верхней полости через открытый сливной патрубок после повторного пуска воды выливается около 13% или 1,04 м³. При стоимости воды (по данным концерна "Северокузбассуголь") около 190 руб/м³ экономический эффект от применения предлагаемого устройства составит около 200 рублей при каждом срабатывании. Кроме того, сокращение утечек приведет к уменьшению образования льда около трубопровода в месте установки устройства. С учетом того, что устройства необходимо устанавливать на всех участках возможного скопления воды в трубопроводе и что все они будут срабатывать при возникновении угрозы разрыва трубопровода из-за замерзания и прекращения подачи воды экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства на одном трубопроводе длиной порядка 1000 м только за счет предотвращения утечек воды составит около 200000 рублей в год, а с учетом предотвращения случаев разрыва трубопровода при замерзании около 480 000 рублей в год.