устройство для предохранения теплообменных установок от замерзания

Формула изобретения

Устройство для предохранения теплообменных установок от замерзания, содержащее частично расположенный в емкости с охлажденной водой корпус, в котором размещена заполненная водой камера, в верхней части которой установлен клапан с опорной частью, примыкающей к камере, отличающееся тем, что камера выполнена в виде установленной с зазором относительно стенок корпуса сферической чаши с размещенной в ней шаровой эластичной емкостью, а клапан содержит тарелку, соединенную с его опорной частью, и примыкающее к стенкам в верхней части корпуса седло, между которыми установлена пружина сжатия, причем в нижней части корпуса выполнено сливное отверстие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, предохраняющим теплообменные установки от замерзания посредством выпуска воды.

Известно устройство для предохранения воды от замерзания (патент СССР 1749690, Мкл. F 28 F 17/00, опубл. 1992). Устройство верхним торцом устанавливается в днище теплообменного аппарата. Клапан расположен в верхней части устройства и соединен штоком с диафрагмой, разделяющей корпус на верхнюю и нижнюю камеры. Нижняя камера заполнена водой, а верхняя соединена каналом для выпуска воды. Резьба на корпусе позволяет устанавливать устройство с различной степенью его погружения в поток рабочей жидкости. Устройство по патенту СССР 1749690 представляет собой наиболее близкое техническое решение и принимается за прототип.

Недостатком устройства является возможность потери плотности затвора при динамических нагрузках большой силы. Например, такой силы динамические нагрузки могут быть в системе вентилятор калорифер, предназначенной для вентиляции и обогрева рудника или шахты.

Цель изобретения расширение области применения.

Цель достигается тем, что камера выполнена в виде установленной с зазором относительно стенок корпуса сферической чаши с размещением в ней шаровой эластичной емкости, а клапан содержит тарелку, соединенную с его опорной частью и примыкающее к стенкам в верхней части корпуса седло, между которыми установлена пружина сжатия, причем в нижней части корпуса выполнено сливное отверстие.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство для защиты теплообменных установок от замерзания содержит корпус 1, установленный торцом в днище 2 защищаемого аппарата, с фиксированием величины погружения корпуса в аппарат контргайкой 3. Седло 4 с уплотнением 5, клапан 6, соединенный с опорной частью 7, расположенной на эластичной шаровой емкости 8, залитой водой через трубку 9, закрытую пробкой 10. С опорной частью соединено кольцо 11 с отверстиями для слива воды и площадкой для опирания нижнего торца пружины сжатия 12, верхних торец которой упирается в седло. Шаровая емкость снизу примыкает к сферической чаше 13, размещенной внутри сферической части корпуса с зазором для протекания воды к сливному отверстию 14, сделанному в нижней точке сферы.

Устройство работает следующим образом. При отрицательной температуре атмосферного воздуха нарушение теплового режима в системе теплообмена (обычно в аварийных случаях) может вызвать понижение температуры воды в аппарате до величины близкой нулю градусов. Однако процесс охлаждения воды в шаровой емкости 8 при этом идет более интенсивно, чем в аппарате. Вода в шаровой емкости начинает замерзать, общий обмен воды и льда увеличится, что вызовет открытие клапана и сброс воды из аппарата. Сброс охлажденной воды приведет к притоку в аппарат более теплой воды, которая согреет шаровую емкость и растопит лед. При исчезновении льда в шаровой емкости затвор полностью закроется усилием сжатой пружины и давлением воды в аппарате.

Устройство предохранит аппарат от разрушения и в том случае, когда из-за повреждений трубопроводов или других частей установки приток воды в аппарат прекратится. Датчик откроет сброс, он будет открыт до тех пор, пока не восстановится циркуляция воды в аппарате.

Таким образом, устройство во всех случаях предотвращает защищаемый аппарат от разрушения льдом.

В устройстве используются законы природы: увеличение объема при замерзании воды, теплопроводность материалов.

Выпуск имеет все признаки автоматического устройства: датчик, обратную связь, настройку. Датчиком является эластичная шаровая емкость, которая при появлении угрозы замерзания аппарата дает импульс на открытие затвора. Тепловое воздействие сбрасываемой по каналам воды и воды, находящейся в аппарате в соприкосновении с корпусом, седлом и клапаном, на воду и лед шаровой емкости создает обратную связь, определяет величину и продолжительность сброса воды. Изменяя величину погружения корпуса устройства в аппарат можно настраивать прибор на различную степень охлаждения воды, при которой начинается ее сброс.

Силы давления льда, возникающие при замерзании воды в жесткой замкнутой полости, достигают 2000 кг/см². Для устройств, предлагаемых в заявке, достаточно усилий меньших на два порядка. Усилия пружины сжатия, обеспечивающие надежное уплотнение затвора при больших динамических нагрузках, легко преодолеваются силами, возникающими в эластичной шаровой емкости при частичном замерзании в ней воды.