запорное устройство для перекрытия трубопроводов

Формула изобретения

Запорное устройство для перекрытия трубопроводов, содержащее цилиндрический корпус, конус с отверстиями и эластичным рукавом, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен запорный кран, эластичный рукав выполнен проходным, конус с отверстиями выполнен усеченным и установлен вершиной к выпускному отверстию корпуса, а кран размещен на выходе рукава в вершине конуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для перекрытия трубопроводов различного назначения, по которым транспортируется жидкая среда.

Известно следующее устройство (авторское свидетельство RU № 2015438, МПК 5 F 16 К 3/00, 30.06.94, Бюл. № 12), в котором в качестве запорного органа используется вывернутый рукав из эластичного материала, заполненный сжатой газовой средой, закрепленный одним концом в корпусе, а другим намотанный на барабан. При открытии или закрытии устройства рукав наматывается или сматывается с барабана, открывая или закрывая впускное и выпускное отверстия. Общим признаком аналога с заявляемым устройством является эластичный рукав и корпус с входным и выходным отверстиями.

Недостатками устройства являются невозможность механизации работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта - для закрытия (открытия) устройства используется отдельный механизм перемещения, а также большие габариты, необходимость герметизации в местах выхода подвижных деталей из корпуса, расход энергии для работы приводного механизма.

Известно устройство (авторское свидетельство SU № 1789812, МПК 5 F 16 К 3/00, 23.01.93, Бюл. № 3), сущность которого заключается в следующем. В качестве запорного органа в известном устройстве используется конический клапан. Клапанный узел соединен с эластичной диафрагмой. Диафрагма выполнена в виде вывернутого наизнанку и закрепленного по окружности корпуса с впускным и выпускным отверстиями эластичного рукава, к свободному концу которого соосно выпускному отверстию посредством троса прикреплен грузовой конический клапан. Выпускное отверстие снабжено ответным коническим седлом. Общим признаком аналога с заявляемым устройством является эластичный рукав и корпус с входным и выходным отверстиями.

Процесс работы данного устройства частично механизирован за счет энергии транспортируемого продукта, но существенным недостатком является то, что для открытия (закрытия) запорного устройства необходимо изменять (уменьшать или увеличивать) давление в сети, что практически осуществить весьма сложно. Также недостатками устройства являются: необходимость точной обработки и сложность поддержания в исправном состоянии при эксплуатации клапанного механизма.

Известно устройство по авторскому свидетельству SU №1796832, МПК 5 F 16 К 3/00, 23.29.93, Бюл. № 7. Сущность изобретения: внутри корпуса с патрубками установлен запорный орган, выполненный в виде гибкого рукава, один конец которого вывернут наизнанку и закреплен по периметру на стенке корпуса, другой соединен с механизмом перемещения, представляющим собой приводной барабан. Герметичная полость, образованная рукавом и глухим торцом корпуса, в котором расположен барабан, заполнена сжатым газом. Механизм перемещения снабжен вторым приводным барабаном и тросом, каждый конец которого намотан на один из барабанов. Трос пропущен через свободный конец гибкого рукава, прикрепленного к тросу между барабанами.

Недостатками этого устройства являются невозможность механизации работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта - для открытия (закрытия) устройства используется специальный приводной механизм с внешним источником энергии, а также большие габариты, необходимость герметизации в местах выхода подвижных деталей механизма перемещения.

В качестве прототипа взято устройство по GB 1190728 А, кл. F 16 K 7/10, 06.05.1970. Сущность изобретения: в проходном корпусе установлен конус с отверстиями вершиной к входу клапана (навстречу движению жидкости). Конус полностью перекрывает сечение корпуса. Внутри конуса установлена эластичная диафрагма в виде глухого рукава с разной толщиной стенки. Для подачи рабочей среды под давлением от внешнего источника в диафрагму выполнен специальный канал.

Недостатками устройства являются необходимость дополнительного источника повышенного давления и сложность конструкции.

Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в механизации процесса работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта и упрощение конструкции. Получение технического результата достигается тем, что в предложенном запорном устройстве для перекрытия трубопроводов, состоящем из цилиндрического корпуса, конуса с отверстиями и эластичного рукава, дополнительно введен кран, эластичный рукав выполнен проходным, конус с отверстиями выполнен усеченным и размещен вершиной к выпускному отверстию корпуса, а кран установлен на выходе рукава в вершине конуса.

Выполнение рукава проходным с установкой крана на выходе позволяет пропускать транспортируемую жидкость при открытом кране, снижая общее сопротивление запорного устройства. При закрытии крана на входе и внутри рукава создается дополнительное давление за счет скоростного напора и снижения общего проходного сечения, которое обеспечивает раздутие рукава и перекрытие сечения клапана.

Выполнение конуса усеченным с размещением вершиной к выпускному отверстию корпуса позволяет установить на выходе конуса кран и обеспечить надежное закрытие отверстий за счет перепада давления по обе стороны поверхности конуса.

Отличием от прототипа является выполнение эластичного рукава проходным, выполнение конуса усеченным и размещение его вершиной к выпускному отверстию корпуса и установка на выходе рукава запорного крана. Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».

В технике широко используются краны для перекрытия трубопроводов. При увеличении диаметров трубопроводов возрастает величина хода запорного органа и величина усилия необходимого для перемещения запорного органа. Это вызывает необходимость включать в конструкцию крана (запорного устройства) механический или элекромеханический привод запорного органа, что увеличивает размеры и сложность крана (Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968 г., с.56). Известны устройства для перекрытия трубопроводов во время ремонта (пневмозаглушки) кордовые или эластичные, представляющие из себя емкости, заполняемые сжатым воздухом или водой (Бестраншейные методы восстановления водопроводных и водоотводящих сетей: Учеб. пособие для вузов /С.В.Храменков, О.Г.Примин, В.А.Орлов - М.: ТИМР, 2000-179 с.). Однако эти устройства применяют только во время ремонта и не приспособлены для стационарного использования.

В заявляемой совокупности признаков введение крана в проходной эластичный рукав в вершине усеченного конуса позволяет при помощи перепада давления перекрывать (рукав в растянутом положении) и открывать (рукав не растянут) запорное устройство.

Таким образом, только совокупность всех отличительных признаков, а именно: дополнительное введение крана, выполнение эластичного рукава проходным, выполнение конуса усеченным и размещение его вершиной к выпускному отверстию корпуса и установка на выходе рукава в вершине конуса крана обеспечивает создание новых свойств запорного устройства - механизацию процесса работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство для перекрытия трубопроводов иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена схема устройства в открытом состоянии, а на фиг.2 - в закрытом.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 (Фиг.1), в котором соосно корпусу установлены усеченный конус с отверстиями 2 и эластичный проходной рукав 3. Рукав 3 установлен внутри усеченного конуса 2. Выход проходного рукава 3 - отверстие 5 перекрывает запорный кран 4, стрелка 6 показывает направление движения жидкости.

Устройство работает следующим образом. При перекрытии запорного крана 4 (Фиг.2) за счет скоростного напора и уменьшения проходного сечения давление в рукаве 3 возрастает. Кроме того, проходное сечение корпуса 1 устройства уменьшается, в результате скорость жидкости вокруг рукава 3 повышается с соответствующим снижением давления (уравнение Бернулли). Возникает перепад давления внутри и вне рукава 3. Рукав 3 растягивается до внутренней поверхности конуса 2, перекрывая сечение запорного устройства. Вследствие перепада давления по обе стороны конуса 2 за счет «присасывания» рукава 3 к конусу 2 обеспечивается надежное закрытие устройства. При открытии запорного крана 4 (Фиг.1) перепад давления по обе стороны стенки рукава 3 снижается или исчезает и рукав 3 приобретает исходную форму, открывая запорное устройство.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет использовать энергию и давление транспортируемого продукта для переключения запорного устройства, что упрощает его конструкцию, исключая необходимость источника дополнительного давления, уменьшает его габариты до размеров трубы, что позволяет использовать запорное устройство для трубопроводов больших диаметров, облегчает и упрощает его обслуживание и эксплуатацию.