ЗАТВОР ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1994 года по МПК F16K7/07 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре.

Известен водовыпуск оросительного трубопровода, состоящий из корпуса водоприемного и водовыпускного патрубка, запорной камеры, размещенной в корпусе и сообщенной с камерой, заполненной несжимаемой средой, которая помещена в камеру управления, сообщенную с помощью трубопровода с системой управления [1].

Недостатками указанного устройства являются невозможность управления большим расходом воды, большие потери напора; очень сложная, громоздкая и ненадежная конструкция, большая удельная металлоемкость; устройство не гасит гидроудары.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению относится затвор, содержащий корпус, водоприемный и водовыпускной патрубки, водозапорную эластичную камеру, выполненную в виде обечайки, размещенной между патрубками и корпусом, при этом полость между оболочкой и корпусом сообщена с трубопроводом через трубу [2].

Цель изобретения - повышение надежности, улучшение гидравлических параметров при одновременном снижении металлоемкости и упрощении изготовления и эксплуатации.

На чертеже представлен предлагаемый затвор.

Затвор для трубопроводов состоит из корпуса 1, состоящего из двух усеченных конусов, скрепленных друг с другом большими основаниями и снабженных на малых основаниях фланцами 2 и 3.

В полости корпуса 1 установлены полые водоприемный 4 и водовыпускной 5 патрубки с отверстиями 6 и 7. Патрубки 4 и 5 выполнены в виде усеченных тонкостенных конусов с заглушенными малыми основаниями, которые направлены друг к другу. При этом торцовые заглушки 8 и 9 зафиксированы жестко. На больших основаниях конических патрубков 4 и 5 благодаря своей форме образуют кольцеобразную полость 10. Коническая форма патрубков 4 и 5 необходима для отверстий 6 и 7, а также для упрощения траектории потока.

В полости 12 между корпусом 1 и патрубками 4 и 5 размещена водозапорная эластичная камера, выполненная в виде эластичной обечайки 13, снабженной по торцам фланцами 14 и 15, расположенными и зафиксированными между фланцами 2 и 8, 3 и 9 корпуса 1 и патрубков 4 и 5 с помощью винтов 16. Для большего уплотнения и повышения надежности крепления фланцев 14 и 15 обечайки 13 во фланцах 10 и 11 патрубков 4 и 5 отверстия выполнены с резьбой, а во фланцах 2 и 3 корпуса 1 отверстия изготовлены гладкими.

Для большего надежного крепления фланцев 14 и 15 обечайки 13 между фланцами 2 и 10, 3 и 11 для их лучшего уплотнения между торцовыми заглушками 8 и 9 перфорированных конических патрубков 4 и 5 закреплена эластичная манжета 17. Последняя для предотвращения утечки воды, лучшего ее крепления и для более плотного закрытия эластичной обечайки отверстий 6 и 7 патрубков 4 и 5 выполнена в сечении Н-образной манжеты, т.е. вершины конусообразных патрубков 4 и 5 обрамлены манжетой 17 и с боковых поверхностей.

Для более полного сброса воды из верхнего выпускного патрубка 5 его нижнее отверстие выполнено на уровне торцовой заглушки 9. С этой же целью верхняя часть Н-образной в сечении манжеты 17 снабжена щелеобразной прорезью 18, размещенной снизу верхней ее части, вход в которое выполнен на уровне заглушки 9 выпускного патрубка 5. При этом длина входа в эту прорезь 18 равна расстоянию между нижними отверстиями 7. Отверстия 6 и 7 в патрубках 3 и 4 выполнены на уровнях больших оснований конусов этих патрубков 3 и 4.

Полость 12, образованная эластичной обечайкой 13 и корпусом 1, сообщена с эластичной камерой 19 управления, размещенной снаружи последнего и снабженной на входе и выходе обратными клапанами 20 и 21, с помощью трехходового крана 22. Клапаны 20 и 21 могут быть выполнены в виде ниппелей, разрезанных вдоль резиновой трубочки, одна половина которой выполнена длиннее другой, или другим образом.

Камера 19 управления соединена с краном 22 с помощью трубопровода 23. Кроме того, она с помощью трубопровода 24 гидравлически сообщена с полостью подводящего, т.е. водоприемного патрубка 4. Для удобства трубопровод 24 может быть подсоединен к трубопроводу 25 сети, на котором закреплен затвор.

Для более надежной работы и дублирования обратных клапанов 20 и 21 в случае их отказа проходное сечение трубопровода 24, соединяющего камеру 19 управления с полостью водоприемного патрубка 4, выполнено меньше, чем проходное сечение трубопровода 23 и отверстие крана 22.

В открытом положении затвора между эластичной обечайкой 13 и коническими патрубками 4 и 5 благодаря форме последних образована проходная кольцевая полость 26.

Затвор крепится на трубопроводе 25 сети как обычная задвижка с помощью фланца 27, зафиксированного на последнем, уплотнительной прокладки 28 и фланцев 2 или 3 корпуса 1 посредством болтов с гайками, причем для более надежного крепления фланцев 14 и 15 эластичной обечайки 13 фланцы 2 и 10, 3 и 11, а также фланцы 14 и 15 выполнены равновеликими и снабжены отверстиями для крепежных болтов.

Работает затвор следующим образом.

В открытом положении кран 22 соединяет полость 12 между эластичной обечайкой 13 и корпусом 1 с атмосферой, в результате под действием своей силы упругости эластичная обечайка 13 занимает среднее положение, а под действием напора вода отодвигается к внутренней поверхности корпуса 1. В результате образуется благодаря конической форме патрубков 4 и 5 проходная полость 26, соединяющая отверстия 6 и 7 водоприемного и водовыпускных патрубков 4 и 5. Благодаря тому, что последние имеют форму конусов, то резко упрощается траектория потока, так как отверстия 6 и 7 расположены практически на одной линии. Кроме того, благодаря конической поверхности патрубков 4 и 5 увеличено число и площадь отверстий 6 и 7. Все указанное выше позволяет практически без потерь напора проходить жидкости из полости патрубка 4 в полость патрубка 5.

Закрытие затвора осуществляется соединением с помощью крана 22 полости 12 между корпусом 1 и обечайкой 13 с трубопроводом 23, т.е. с камерой 19 управления, а также с полостью водоприемного патрубка 4 или подводящего трубопровода 25 сети. Первоначально эластичная обечайка 13 выпрямляется, поскольку напоры в полостях 12 и 26 выравниваются. После этого периодическим сжатием на эластичную камеру 19 в полость 12 нагнетают воду. В результате происходит постоянное уменьшение проходной полости 26, что ведет в конечном счете к плавному закрытию затвора, причем степень закрытия, а следовательно, расход можно регулировать. Отрегулировав расход или закрыв затвор, чтобы не произошло самопроизвольного его открытия, кран 22 закрывается.

Работает камера 19 следующим образом.

Вода в нее свободно поступает через трубопровод 24 и обратный клапан 20. Как только клапан 19 подвергается сжатию, то обратный клапан 20 закрывается, а клапан 21 открывается, и порция воды выбрасывается в полость 12 под давлением. При снятии силы сжатия камера 19 принимает свою прежнюю форму, при этом обратный клапан 21 закрывается, предотвращая сброс воды из полости 12, образованной корпусом и эластичной обечайкой 13, а клапан 20 открывается. В результате камера 19 опять заполняется водой. Таким образом, совершая периодически сжатие камеры 19, в полость 12 нагнетается вода, в результате затвор закрывается.

Если по какой-либо причине клапаны 20 и 21 портятся, то нагнетание воды все равно можно осуществить. При этом производится перидическое резкое сжатие камеры 19, причем в начале сжатия кран 22 резко открывается, а в конце закрывается. При этом обратный сброс воды из камеры 19 через трубопровод 24 происходит в меньшей степени, чем выброс воды через трубопровод 23 и отверстие крана 22, так как течение последних больше, чем сечение трубопровода 24, т.е. в последнем гидравлическое сопротивление выше.

Благодаря наличию Н-образной в сечении манжеты 17 облегчается закрытие затвора и предотвращается утечка воды, так как отсутствует манжета 17, нивелирует угол между патрубками 4 и 5 и эластичная обечайка 13 прижимается к прямой поверхности манжеты 17, при этом резко уменьшается вероятность разрыва этой обечайки 13.

Фланцы 14 и 15 эластичной обечайки 13 всегда можно надежно закрепить между фланцами 2 и 10, 3 и 11 корпуса 1 и патрубков 4 и 5, как ввинчиванием винтов 16, так и затягиванием болтов с гайками, с помощью которых затвор крепится к фланцам 27 трубопровода 25 сети, так как отверстия во фланцах 2 и 3 корпуса 1, в которых размещены винты 16, выполнены гладкими, а отверстия во фланцах 10 и 11 патрубков 4 и 5 снабжены резьбой, т.е. всегда можно сжать фланцы 14 и 15 обечайки, приблизить фланцы 10 и 11 патрубков 4 и 5 к фланцам 2 и 3 корпуса, причем эта операция возможна благодаря тому, что между торцовыми заглушками 8 и 9 патрубков 4 и 5 установлена эластичная манжета 17, которая не препятствует сближению патрубков 4 и 5, при затягивании винтов 16 или крепежных болтов с гайками.

Для открытия затвора достаточно с помощью крана 22 полость 26 соединить с атмосферой и выпустить из нее воду. Открытие затвора всегда можно прервать закрытием крана 22.

При сбросе воды из сети воздух свободно проходит через отверстия 6 и 7 и полость 26 в сеть, предотвращая образование в ее полостях вакуума. При этом остатки воды из патрубка 5 в полость 26 сливаются через нижние отверстия 7, расположенные на уровне верхней поверхности заглушки, и щелеобразную прорезь 18, выполненную в манжете 17. При этом как бы ни располагалась прорезь 18, всегда хотя бы одно отверстие 7 совпадает с его входом, так как его длина равна расстоянию между отверстиями 7. Из полости 26 вода сбрасывается через нижние отверстия 6 водоприемного патрубка 4, так как последние размещены в самой нижней части камеры 26, т.е. на кромке основания конической части патрубка 4.

Затвор даже при закрытом положении гасит гидроудары благодаря деформации манжеты 17 и изменению конфигурации эластичной обечайки 13.

Эластичную обечайку 13 легко можно при порыве заклеить или заменить, она проста в изготовлении.

Сущность изобретения: водозапорная эластичная камера выполнена в виде обечайки, размещенной между водоприемном и водовыпускным патрубками и корпусом. Полость между обечайкой и корпусом сообщена с трубопроводами через трубку и кран. Корпус выполнен в виде полых усеченных конусов, закрепленных друг с другом большими основаниями. Патрубки выполнены в виде полых тонкостенных усеченных перфорированных конусов, направленных малыми заглушенными основаниями друг к другу. Между этими основаниями установлена Н-образная в вертикальном сечении манжета, охватывающая малые основания. Нижние отверстия верхнего патрубка выполнены на уровне малого основания. В манжете выполнена щелеобразная водосливная прорезь, расположенная на уровне нижних отверстий верхнего патрубка. Минимум длина прорези равна расстоянию между нижними отверстиями верхнего патрубка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ЗАТВОР ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ, содержащий корпус, водоприемный и водовыпускной патрубки, водозапорную эластичную камеру, выполненную в виде обечайки, размещенной между патрубками и корпусом, при этом полость между обечайкой и корпусом сообщена с трубопроводами через трубку и кран, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полых усеченных конусов, закрепленных друг с другом большими основаниями, а патрубки выполнены в виде полых тонкостенных усеченных перфорированных конусов, направленных малыми заглушенными основаниями друг к другу, при этом между последними установлена Н-образная в вертикальном сечении манжета, охватывающая малые основания упомянутых патрубков, причем нижние отверстия верхнего патрубка выполнены на уровне заглушенного малого основания, а в Н-образной манжете выполнена щелеобразная водосливная прорезь, расположенная на уровне нижних отверстий верхнего патрубка, при этом минимальная длина указанной прорези равна расстоянию между нижними отверстиями верхнего патрубка. 2. Затвор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен эластичной камерой с обратными клапанами, расположенной на трубке, соединяющей через кран и упомянутую камеру полость между эластичной обечайкой и корпусом с водозаборнум патрубком.