запорное устройство для перекрытия трубопроводов

Формула изобретения

Запорное устройство для перекрытия трубопроводов, содержащее проходной корпус с расширением и эластичный запорный орган, отличающееся тем, что расширение корпуса выполнено в виде колена трубы, установленного поперек корпуса, а в качестве запорного органа установлено заглушенное и закрепленное по концам колено эластичного упругого рукава таким образом, что проходное сечение корпуса пересекает колено трубы в средней части со стороны большего радиуса поверхности колена, а соотношение размеров корпуса и колена трубы выбираются так, что проходное сечение устройства в открытом положении больше или равно сечению соединяемых труб.

Описание изобретения к патенту

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

Известны шланговые или пережимные клапаны, принцип действия которых основан на том, что для перекрытия проходного сечения пережимается труба из эластичного материала (резины), расположенная в корпусе вентиля. Наличие шланга существенно облегчает герметизацию клапана. Как правило, такие устройства снабжены механическими ручными, электромеханическими, гидромеханическими или пневмомеханическими системами для перекрытия (пережатия) шланга [Конструирование и расчет трубопроводной арматуры, Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968, стр.127].

Общим признаком этих клапанов с заявляемым устройством является использование эластичного шланга в конструкции клапана.

Основные недостатки таких клапанов - это сложность привода пережимного устройства и относительная дороговизна. Наиболее слабым звеном таких механизмов является шланг, воздействие жесткого металлического пережимного устройства на который существенно сокращает срок службы шланга.

Известное устройство 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.).

Общим признаком с заявляемым устройством является использование эластичного запорного устройства в виде емкости, заполняемой газом или водой.

Однако это устройство перекрывает полностью трубу, а не шланг клапана или корпус запорного устройства. Такое устройство применяют только во время ремонта трубопроводов, и оно не приспособлено для стационарного использования.

Известна конструкция запорного клапана, работающего путем пережима резинового вкладыша управляющей средой (вода или воздух), давлением в 10-12 кг/см², действующей на наружную поверхность резинового вкладыша [Конструирование и расчет трубопроводной арматуры, Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968, рис.111, стр.132].

Признаком известного устройства, совпадающего с признаком заявляемого, являются эластичные свойства запорного органа.

Недостатком является сложность конструкции и необходимость в дополнительном источнике сжатого воздуха или жидкости.

В качестве прототипа взято устройство по патенту РФ № 2299373 F16K 7/07, 27/00 20.05.2007, охарактеризованное пунктом 7 формулы изобретения, сущность которого заключается в следующем: в шланговом клапане, содержащем криволинейный корпус с проходным шлангом и расширением, в котором установлено пережимное устройство в виде прямого глухого шланга большего диаметра, чем проходной шланг, пережимной шланг соединен с возможностью поочередного перекрытия с входом и выходом клапана.

Общими признаками с заявляемым устройством являются наличие корпуса и запорного органа в виде эластичного глухого рукава.

К недостаткам устройства относится увеличенное гидравлическое сопротивление, обусловленное кривизной корпуса, и наличие проходного шланга, что усложняет конструкцию клапана и требует дополнительных усилий при пережатии шланга для обеспечения герметичности.

Технический результат, на получение которого направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции, повышении надежности, облегчении устройства и улучшении условий эксплуатации и обеспечении минимального гидравлического сопротивления устройства в открытом положении.

Получение технического результата достигается тем, что в запорном устройстве для перекрытия трубопроводов с эластичным запорным органом в расширении корпуса, выполненного в виде колена трубы, установленного поперек корпуса, а в качестве запорного органа установлено заглушенное и закрепленное по концам в расширении корпуса колено эластичного упругого рукава таким образом, что проходное сечение корпуса пересекает колено трубы в средней части со стороны большего радиуса поверхности колена, а соотношение размеров корпуса и колена трубы выбираются так, что проходное сечение устройства в открытом положении больше или равно сечению соединяемых труб.

Выполнение запорного органа в виде глухого колена эластичного упругого рукава, установленного в расширении корпуса поперек рабочего прохода, позволяет легко открывать проходное сечение устройства путем деформации с выпуклой стороны колена за счет давления транспортируемого по трубам продукта без деформаций растяжения эластичной оболочки рабочего органа.

Закрепление по концам заглушенного колена не позволит движущемуся продукту сместить (затянуть) в отверстие оболочку колена и обеспечит при его наполнении жидкостью устойчивое положение (перекрытие проходного сечения) в корпусе устройства.

Пересечение проходным сечением корпуса в средней части колена со стороны большего радиуса поверхности колена позволяет при наименьшей деформации оболочки открыть большую площадь проходного сечения.

Выбор соотношения размеров при условии, что проходное сечение корпуса равнялось или было больше сечения соединяемых труб, обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление устройства в открытом положении.

Таким образом, предлагаемое устройство уменьшает до минимума гидравлическое сопротивление и упрощается за счет исключения проходного шланга, а оригинальное размещение колена шланга относительно корпуса уменьшает усилие открытия устройства, что повышает надежность и улучшает условия эксплуатации.

Отличием от прототипа является выполнение расширения в корпусе в виде колена трубы и выполнение эластичного запорного органа в виде колена рукава (шланга), закрепление его по концам в расширении, пересечение проходного сечения корпуса в средней части колена трубы со стороны большего радиуса его поверхности и выбор соотношения размеров корпуса и колена таким образом, что проходное сечение устройства в открытом положении больше или равно сечению соединяемых труб.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».

В технике широко используют шланги: армированные и неармированные, патрубки, краны в гидропневмоавтоматике и гидроприводах различного назначения для перемещения с помощью поршней и диафрагм разного рода исполнительных механизмов (Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982, с.356). Известно и использование эластичных емкостей (торов, рукавов) в качестве запорных органов.

Однако совокупность признаков заявляемого изобретения, а именно установка в расширении корпуса, выполненного в виде колена трубы, в качестве запорного органа заглушенного и закрепленного по концам колена эластичного упругого рукава таким образом, что проходное сечение корпуса пересекает колено в средней части со стороны большего радиуса поверхности колена трубы, а соотношение размеров корпуса и колена трубы выбирается так, что проходное сечение устройства в открытом положении больше или равно сечению соединяемых труб, обеспечивает создание новых свойств запорного устройства, а именно минимальное гидравлическое сопротивление, упрощение конструкции, повышение надежности работы и улучшение эксплуатационных свойств, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан основной вид устройства с разрезом по оси трубопровода в открытом положении; на фиг.2 показано поперечное сечение устройства (А-А) в открытом положении; на фиг.3 показан основной вид устройства с разрезом по оси трубопровода в закрытом положении.

Конструктивно устройство представляет следующее. В корпусе 1 выполнено расширение в виде колена трубы 2, размещенного поперек проходного сечения корпуса 1. При этом размер диаметра колена трубы 2 превышает величину диаметра корпуса 1, а проходное сечение корпуса 1 устройства пересекает колено трубы 2 в средней его части со стороны большего радиуса колена трубы 2. В колене трубы 2 в качестве запорного органа установлено заглушенное и закрепленное по концам колено упругого эластичного рукава 3. Соотношение размеров колена упругого эластичного рукава 3 и корпуса 1 выбирается таким образом, что проходное сечение устройства в открытом положении больше или равно сечению соединяемых труб. Колено упругого эластичного рукава 3 закреплено по торцам в расширении корпуса 1 с помощью фланцев 4 и крышек 5. Для подачи и удаления рабочей среды из упругого эластичного колена рукава 3 на корпусе 1 установлен штуцер 6.

Устройство работает следующим образом. При закрытии устройства рабочая среда под давлением не менее давления в трубопроводе подается в полость упругого эластичного колена 3, которое расправляется и перекрывает рабочее сечение корпуса 1 устройства. Перекрытие устройства может осуществляться или вследствие упругих свойств материала упругого эластичного колена 3 и давления среды, подаваемого из трубопровода, или за счет большего давления от внешнего источника.

При открытии устройства давление в полости упругого эластичного колена 3 сбрасывается через штуцер 6, и за счет давления среды в трубопроводе эластичная оболочка упругого эластичного колена 3 со стороны большего радиуса колена трубы 2 деформируется и отходит, освобождая проходное сечение.

Таким образом, предлагаемое устройство снижает гидравлическое сопротивление устройства и позволяет существенно упростить конструкцию, исключая использование каких-либо механических систем и, соответственно, необходимость изготовления сложных, дорогостоящих деталей, что повышает надежность, уменьшает металлоемкость и габариты, создает возможность использования устройства в трубопроводах больших диаметров, облегчает и упрощает его обслуживание и эксплуатацию.