Устройство для защиты трубопровода от разрушения при замерзании воды


 


Владельцы патента RU 2487977:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" (RU)

Устройство содержит трубопровод с исполнительным механизмом для слива воды с клапаном и винт с герметизирующей прокладкой. Клапан перекрывает седло корпуса. Корпус выполнен с крышкой в нижней части и сливными отверстиями в стенках корпуса и крышки. Верхняя часть корпуса исполнительного механизма выполнена с направляющей. На направляющей установлен поршень с уплотнительными кольцами с возможностью вертикального перемещения. Нижняя поверхность направляющей находится в центре внутренней полости поршня. Поршень подпружинен относительно крышки корпуса исполнительного механизма. Внутренняя полость поршня заполнена тяжелой водой. Донышко поршня является клапаном. Корпус исполнительного механизма закреплен внутри защищаемого трубопровода. Такое конструктивное выполнение позволит повысить надежность функционирования устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к области отопления и водоснабжения и может быть использовано для защиты от разрушения при замерзании трубопровода.

Известно устройство для защиты резервуара от разрушения при замерзании воды, содержащее размещенный в нижней части резервуара корпус, подпружиненный запорный клапан, установленный в корпусе с образованием замкнутой и выпускной полостей и впускной полости, сообщенной каналом с резервуаром, и теплоизоляционную оболочку с выпускным отверстием, обеспечивающее слив воды из резервуара при замерзании в нем воды (RU №2037605, E03B 7/10, 19.06.1995).

Недостатком устройства является то, что начало срабатывания клапана слива жидкости происходит при повышении давления в защищаемом объеме, которое происходит при уже начавшейся кристаллизации воды в защищаемом объеме, что не гарантирует более раннее образование льда не в резервуаре, а в устройстве защиты, и блокирование его льдом до момента срабатывания и, соответственно, повреждения защищаемого объекта. При наличии конденсата воды в самом устройстве, а также при начале слива кристаллизующейся жидкости через сливные каналы устройства, возможно намерзание льда в сливных проходах, закупорка льдом сливного отверстия, что приведет к невозможности слива и снижает надежность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для защиты трубопровода от замерзания, содержащее теплоизолированный трубопровод с исполнительным механизмом для слива воды из трубопровода (RU №2343247, E03B 7/10, 12.04.2007). При этом исполнительный механизм состоит из водопроводного вентиля, закрепленного на резьбе патрубка, вваренного в трубопровод горячей воды и выполненного с возможностью микроциркуляции в патрубке горячей воды для поддержания в вентиле положительной температуры. Головка водопроводного вентиля выполнена в виде сильфона, внутренняя поверхность которого выполнена в виде конуса, одним концом к которой присоединены, по крайней мере, два витка гофрированной нержавеющей трубы, а другим концом витки присоединены к донышку. Причем последнее соединено со штоком, который содержит клапан, перекрывающий седло вентиля.

Недостатком прототипа является то, что температура срабатывания исполнительного механизма устройства и температура кристаллизации воды в защищаемом трубопроводе одинаковые, что не гарантирует более раннее образование ледяных пробок в защищаемом трубопроводе, а не в устройстве, исполнительный механизм находится вне защищаемого трубопровода и температура его срабатывания, в значительной степени зависит от температуры окружающей среды, а не от температуры воды, находящейся в трубопроводе. Нарушение микроциркуляции воды в исполнительном механизме повлечет преждевременное срабатывание или несрабатывание исполнительного механизма. Также возможны как ложные срабатывания, так и несрабатывание исполнительного механизма из-за повреждения теплоизоляции трубопровода, что предусматривает не только наличие надежной теплоизоляции трубопровода, но и необходимость постоянного контроля состояния теплоизоляции защищаемых трубопроводов. При эксплуатации конструкции, в которой весь исполнительный механизм находится снаружи трубопровода вне контролируемой жидкости, возможно намерзание льда на наружной поверхности механизма и блокирование его работы. Начало образования льда в исполнительном механизме будет происходить на внутренней поверхности полости сильфона, что также может привести к блокированию льдом и отказу исполнительного механизма до момента срабатывания. Конструкция устройства не предусматривает многократные срабатывания, рекомендуется заменить устройство после трех-четырех срабатываний. Для повторного использования устройства (после срабатывания) необходимо применить несколько ручных операций по его подготовке. Данные конструктивные особенности полностью не обеспечивают надежного функционирования устройства.

Техническим результатом, на решение которого направлено данное техническое решение, является устранение недостатков аналогов, то есть повышение надежности функционирования защитного устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для защиты трубопровода от разрушения при замерзании воды, содержит трубопровод с исполнительным механизмом для слива воды с клапаном, перекрывающим седло корпуса, винт с герметизирующей прокладкой, отличающееся тем, что корпус выполнен с крышкой в нижней части и сливными отверстиями в стенках корпуса и крышки, верхняя часть корпуса исполнительного механизма выполнена с направляющей, на которой установлен поршень с уплотнительными кольцами с возможностью вертикального перемещения, причем нижняя поверхность направляющей находится в центре внутренней полости поршня, подпружиненного относительно крышки корпуса исполнительного механизма, внутренняя полость поршня заполнена тяжелой водой, причем донышко поршня является клапаном, а корпус исполнительного механизма закреплен внутри защищаемого трубопровода.

Сущность изобретений поясняется чертежом.

Устройство для защиты трубопровода от разрушения при замерзании воды смонтировано на заполненном водой, защищаемом трубопроводе 1 и содержит исполнительный механизм для слива воды, состоящий из корпуса 2 с крышкой 3, сливными отверстиями 4, промежуточной полостью 5 и седлом корпуса 6, направляющей 7 с нижней поверхностью 8, уплотнительными кольцами 9, подпружиненного пружиной 10 поршня 11 с донышком 12, выполненным в виде клапана с уплотнительной прокладкой 13 и заполненной тяжелой водой внутренней полостью подвижного поршня 14, в донышке 12 подвижного поршня имеется резьбовое отверстие 15, закрываемое винтом 16 с герметизирующей прокладкой 17.

Устройство работает следующим образом: при температуре свыше 3,84 градусов Цельсия внутренняя полость подвижного поршня 14 через резьбовое отверстие 15 полностью заполняется тяжелой водой (D2O), винт 16 закручивают, герметизируя резьбовое отверстие 15 герметизирующей прокладкой 17, устройство устанавливается на защищаемом трубопроводе 1, после этого защищаемая система заполняется водой, которая через промежуточную полость 5 омывает поршень 11 и за счет теплопередачи температура воды в защищаемом объеме и температура поршня 11 и его внутренней полости 14, заполненной тяжелой водой выравниваются. При снижении температуры рабочей жидкости в защищаемом объеме до 3,84 градусов Цельсия тяжелая вода во внутренней полости подвижного поршня 14 начинает кристаллизовываться на внутренних стенках, причем кристаллизация в центре внутренней полости 14 начнется позже, чем на внутренних стенках поршня 11, чем обеспечивается отсутствие блокирования исполнительного механизма, кристаллизация тяжелой воды во внутренней полости подвижного поршня 14 вызовет рост давления в ней, в том числе, между нижней поверхностью 8 направляющей 7 и донышком 12 подвижного поршня, чем обеспечивается перемещение подвижного поршня 11 вниз, вдоль направляющей 7, поршень 11 преодолевая сопротивление пружины 10, отрывает донышко 12 с уплотнительной прокладкой 13 от седла корпуса 6, сливные отверстия 4 через промежуточную полость 5 соединяются между собой, вода сливается из защищаемого трубопровода. Работоспособность системы автоматически восстанавливается при заполнении защищаемого объема водой, имеющей температуру свыше 3,84 градусов Цельсия или повышении температуры окружающей среды. При введении новой совокупности признаков, характеризующих данное устройство, по сравнению с прототипом, повысилась надежность устройства.

Устройство для защиты трубопровода от разрушения при замерзании воды, содержащее трубопровод с исполнительным механизмом для слива воды с клапаном, перекрывающим седло корпуса, винт с герметизирующей прокладкой, отличающееся тем, что корпус выполнен с крышкой в нижней части и сливными отверстиями в стенках корпуса и крышки, верхняя часть корпуса исполнительного механизма выполнена с направляющей, на которой установлен поршень с уплотнительными кольцами с возможностью вертикального перемещения, причем нижняя поверхность направляющей находится в центре внутренней полости поршня, подпружиненного относительно крышки корпуса исполнительного механизма, внутренняя полость поршня заполнена тяжелой водой, причем донышко поршня является клапаном, а корпус исполнительного механизма закреплен внутри защищаемого трубопровода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области отопления и водоснабжения. .

Изобретение относится к устройствам, предотвращающим замерзание системы отопления здания. .

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации магистральных и местных трубопроводов, транспортирующих воду в системах водоснабжения, теплоснабжения, отопления и т.

Изобретение относится к водоснабжению и санитарной технике. .

Способ защиты труб водопровода от разрушения при замерзании воды в трубе позволяет предотвратить разрыв трубы водопровода в том случае, когда процесс замерзания воды в трубе уже произошел. Для этого по центру основной трубы размещают вспомогательную трубу. Условный диаметр вспомогательной трубы определяют расчетом исходя из прочностных свойств материала основной трубы. При этом материал стенки вспомогательной трубы выбирают эластичным и имеющим низкие значения коэффициентов теплопроводности и трения. Стенку вспомогательной трубы равномерным образом перфорируют отверстиями диаметром 1-1,5 мм, отстоящими друг от друга на расстоянии не более условного диаметра вспомогательной трубы. Технический результат - повышение надежности защиты трубопровода. 3 ил.
Наверх