Запорное устройство для перекрытия трубопроводов (варианты)
Владельцы патента RU 2359161:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) (RU)
Группа изобретений относится к трубопроводной арматуре и предназначена для перекрытия трубопроводов различного назначения, по которым транспортируется жидкая среда или газ. Запорное устройство для перекрытия трубопроводов содержит цилиндрический корпус, эластичную диафрагму и кран. В устройство дополнительно введен патрубок с сужением и отверстиями. Диафрагма установлена с натягом в корпусе и закреплена по концам патрубка. Кран размещен на выходе патрубка. Сужение расположено в центральной части патрубка. Отверстия выполнены в сужении. Имеется конструктивный вариант выполнения запорного устройства. В варианте вместо патрубка с сужением установлен эжектор. Технический результат группы изобретений заключается в механизации процесса работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для перекрытия трубопроводов различного назначения, по которым транспортируется жидкая среда.
Известно запорное устройство для перекрытия трубопроводов (Патент RU №2015437, F16K 3/00, опубликован 30.06.94), в котором установлен запорный орган в виде тора, заполненного сжатой средой. Сущность изобретения: на сообщенной с корпусом трубе установлен запорный орган в виде тора, заполненного сжатой газовой средой и соединенного с механизмом перемещения. Тор выполнен конусным и по большому торцу охвачен лентами, одни концы которых закреплены на внешней поверхности трубы, другие - на механизме перемещения. Труба разделена перегородкой на две полости, в каждой из которых выполнены радиальные отверстия. Механизм перемещения выполнен в виде приводного вала с барабанами и размещен в корпусе.
Общими признаками с заявляемым устройством является наличие эластичного запорного органа, размещенного в жестком корпусе устройства.
Недостатками этого устройства являются невозможность механизации работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта, т.е. 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.
Известно устройство по GB 1190728 А, кл. F16K 7/10, 06.05.1970. Сущность изобретения: в проходном корпусе установлен конус с отверстиями вершиной, обращенной к входу клапана (навстречу движения 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.
Общими признаками с заявляемым устройством является наличие эластичной диафрагмы, установленной в проходном корпусе.
Недостатками устройства являются необходимость дополнительного источника повышенного давления и сложность конструкции.
В качестве прототипа вариантов заявляемого устройства принято запорное устройство для перекрытия трубопроводов по RU №2278312, МПК 8 F16K 7/07, 20.06.2006, бюл. №17, которое содержит корпус, выполненный в виде проходной трубы, внутри которого установлены эластичный рукав (диафрагма) и усеченный конус с отверстиями. Усеченный конус расположен вершиной к выпускному отверстию корпуса. Эластичный рукав выполнен растягивающимся и установлен внутри усеченного конуса с отверстиями в середине корпуса соосно с ним. На выходе рукава установлен кран, что позволяет создавать повышенное давление за счет скоростного напора в рукаве при закрытии крана.
Общими признаками с заявляемыми вариантами устройства является наличие крана и проходного корпуса с расположенной в нем в качестве запорного органа эластичной диафрагмой.
Недостатки прототипа заключаются в ненадежности закрытия, которое зависит от скоростного напора и возможности самопроизвольного открытия устройства при выравнивании давления по обе стороны диафрагмы.
Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в механизации процесса работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта и упрощении конструкции.
Получение технического результата достигается тем, что в заявляемом запорном устройстве для перекрытия трубопроводов, состоящем из цилиндрического корпуса, эластичной диафрагмы и крана, дополнительно введен патрубок с отверстиями, диафрагма закреплена по концам патрубка и выполнена в размер корпуса с натягом, кран размещен на выходе патрубка, сужение расположено в центральной части патрубка, а отверстия выполнены в сужении.
Получение технического результата может быть достигнуто и тем, что в предложенном запорном устройстве для перекрытия трубопроводов, состоящем из цилиндрического корпуса, эластичной диафрагмы и крана, дополнительно введен эжектор, диафрагма закреплена по концам эжектора и выполнена в размер корпуса с натягом, а кран установлен на выходе патрубка.
Введение патрубка с краном, размещенным на выходе, и упругой диафрагмой, закрепленной по концам патрубка и установленной с натягом в корпусе устройства, позволяет надежно перекрывать запорное устройство при закрытом кране. Выполнение патрубка с сужением и отверстиями в месте сужения позволяет при открытии крана удалять жидкость из упругой диафрагмы за счет снижения давления в зоне сужения и добиваться сжатия диафрагмы, что открывает основное проходное сечение устройства.
Введение эжектора с диафрагмой, закрепленной по концам эжектора и выполненной в размер корпуса с натягом, с установкой крана на выходе эжектора позволяет надежно перекрывать запорное устройство при закрытом кране. При открытом кране эжектор создает разрежение внутри диафрагмы и обеспечивает ее сжатие, открывая основное рабочее сечение устройства.
Отличием от прототипа является установка патрубка с отверстиями в месте сужения в упругой диафрагме, выполненной в виде эластичного рукава, установленной с натягом в корпусе, закрепленной по концам патрубка, и установка на выходе патрубка крана.
Во втором варианте отличием является установка эжектора в упругой диафрагме, выполненной в виде эластичного рукава, установленной с натягом в корпусе и закрепленной по концам эжектора, и установка на выходе эжектора крана.
Заявляемая группа изобретений относится к объектам одного вида, представляющая собой два устройства, обеспечивающих получение одного и того же технического результата. Эти объекты связаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».
В технике широко используются краны с ручным управлением, но в основном для трубопроводов малых диаметров, поскольку при больших диаметрах трубопроводов резко возрастают размеры устройства и усилия закрытия. (Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968 г., с.56.) Известно и использование эластичных диафрагм для различных целей: в насосах, силовых механизмах, в качестве разделительных перегородок, в запорных устройствах в роли запорных органов и др. Так, например, в шланговом клапане (варианты) по RU №2299373, С2, МПК F16K 7/07, 27/00, 20.05.2007, Бюл. №14, упругая диафрагма в виде глухого рукава с помощью патрубков подключается при закрытии проходного сечения к входу клапана и открытии - к выходу клапана. Работа такого клапана может осуществляться только при наличии давления в трубопроводах. При отсутствии давления привод клапана не работает. Кроме того, при выравнивании давления на входе и выходе клапана (при полностью открытом клапане) может произойти частичное закрытие клапана, затем при увеличении перепада давления - снова открытие и т.д., то есть может установиться неустойчивый режим работы (открытия).
Известно и использование эжекторов в самых различных системах и механизмах - в насосах, карбюраторах, системах отопления и др.
В заявляемой совокупности признаков, по пункту 1 формулы изобретения, введение патрубка с краном, размещенным на выходе, и упругой диафрагмы, закрепленной по концам патрубка и установленной с натягом в корпусе устройства, выполнение патрубка с сужением и отверстиями в месте сужения при открытии крана создает разрежение в упругой диафрагме за счет снижения давления в зоне сужения и позволяет добиваться сжатия диафрагмы, что дает возможность открывать и закрывать основное проходное сечение устройства одновременно с открытием и закрытием крана.
В заявляемой совокупности признаков, по пункту 2 формулы изобретения, введение эжектора с краном, размещенным на выходе, и упругой диафрагмой, закрепленной по концам эжектора, установленной с натягом в корпусе клапана, позволяет обеспечивать закрытие и открытие основного проходного сечения устройства синхронно с закрытием и открыванием крана.
Таким образом, только совокупность всех отличительных признаков, а именно: дополнительное введение патрубка с отверстиями в диафрагму, закрепление диафрагмы по концам патрубка и выполнение диафрагмы в размер корпуса с натягом, с размещением крана на выходе патрубка с отверстиями в месте сужения или введение эжектора в диафрагму, закрепление диафрагмы по концам эжектора и выполнение диафрагмы в размер корпуса с натягом, с размещением крана на выходе эжектора 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 изображен вариант заявляемого по пункту 1 формулы изобретения устройства с патрубком в закрытом состоянии, а на фиг.2 - в открытом; на фиг.3 изображен вариант заявляемой по пункту 2 формулы изобретения схемы устройства с эжектором в закрытом состоянии, а на фиг.4 - в открытом.
В первом варианте устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором соосно корпусу 1 расположена диафрагма 2, закрепленная на патрубке 3. Патрубок 3 имеет сужение, в котором выполнены отверстия 4. Патрубок 3 установлен на кронштейнах 5 в корпусе 1 устройства. Кран 6 размещен на выходе патрубка 3. В расправленном состоянии диафрагма 2 с натягом перекрывает рабочее сечение устройства.
Во втором варианте устройство состоит также из цилиндрического корпуса 1, в котором соосно корпусу расположена диафрагма 2, закрепленная на эжекторе 7. В свою очередь, эжектор 7 размещен на кронштейнах 5 в корпусе 1 устройства. Кран 6 установлен на выходе эжектора 7. В расправленном состоянии диафрагма 2 с натягом перекрывает рабочее сечение устройства.
В первом случае устройство работает следующим образом. При закрытом кране 6 диафрагма 2 расправлена, наполнена жидкостью и полностью перекрывает рабочее сечение корпуса 1 клапана. Движение жидкости (газа) через устройство отсутствует. При открытии крана 6 жидкость через патрубок 3 устремляется в правую сторону устройства. В результате движения жидкости в зоне отверстий создается разрежение, за счет которого начинает отводиться жидкость из диафрагмы 2. Диафрагма 2 сжимается, открывая рабочее сечение устройства.
Во втором случае (с эжектором) при закрытом кране 6 диафрагма 2 расправлена, наполнена жидкостью и полностью перекрывает рабочее сечение корпуса 1. Движение жидкости (газа) через устройство отсутствует. При открытии крана 6 жидкость через эжектор 7 устремляется в правую сторону устройства. В результате движения жидкости в диафрагме 2 эжектором 7 создается разрежение. Диафрагма 2 сжимается, открывая рабочее сечение.
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, создает возможность использования запорного устройства для трубопроводов больших диаметров, облегчает и упрощает его обслуживание и эксплуатацию.
1. Запорное устройство для перекрытия трубопроводов, содержащее цилиндрический корпус, эластичную диафрагму и кран, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен патрубок с сужением и отверстиями, диафрагма закреплена по концам патрубка и выполнена в размер корпуса с натягом, кран размещен на выходе патрубка, сужение расположено в центральной части патрубка, а отверстия выполнены в сужении.
2. Запорное устройство для перекрытия трубопроводов, содержащее цилиндрический корпус, эластичную диафрагму и кран, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен эжектор, диафрагма закреплена по концам эжектора и выполнена в размер корпуса с натягом, а кран установлен на выходе эжектора.
