ЧУШКОСОВМЕСТИМЫЙ ТРЕХХОДОВОЙ ВЕНТИЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F16K11/87 

Изобретение касается чушкосовместимого трехходового вентиля, предназначенного для установки на трубопроводах для переноса жидкостей, например, на масло- или нефтераспределительных установках.

Трубопровод является "чушкосовместимым", когда чушка может проходить через него, причем чушка является подвижным элементом, предназначенным для перекрытия всего внутреннего сечения этого трубопровода и передвигающимся вдоль трубопровода под давлением пропульсивного газа, такого как воздух или азот. Это приводит к выталкиванию чушкой продуктов, оставшихся в трубопроводе, без смешивания этих продуктов с пропульсивным газом. Осушение трубопровода, достигаемое таким путем, сопровождается очисткой внутренних стенок трубопровода.

Известен чушкосовместимый трехходовый вентиль, в котором имеется основной патрубок, пересекаемый вертикальным дополнительным патрубком и опорно смонтированный на дополнительном патрубке дисковый клапанный элемент дроссельного типа, который в открытом положении соединяет основной и дополнительный патрубки и обеспечивает сохранение чушки на одной стороне основного патрубка, а в закрытом положении блокирует основной и дополнительный патрубки и освобождает чушку для движения через основной патрубок [1]
Известное техническое решение не обеспечивает высококачественную заделку из-за наличия хотя и незначительного объема, недоступного для чушки.

Задачей настоящего изобретения является создание чушкосовместимого трехходового вентиля, который в замкнутой конфигурации обеспечивал бы высококачественную заделку в сочетании с отсутствием несовместимого с чушкой пространства в поперечине Т, и который в отрытой конфигурации создает только умеренный перепад давления. Дополнительной задачей является обеспечение в замкнутой конфигурации эффективного осушения всей вертикальной перекладины, образующей третий канал.

Поставленная задача решается тем, что в дополнительном патрубке выше внутренней плоской поверхности дискового клапанного элемента в закрытом его положении выполнено выпускное отверстие для очистки дополнительного патрубка от источника очистительной жидкости под давлением и для ее выпуска.

Задачи и преимущества изобретения станут понятны из описания, предлагаемого в качестве неограниченного примера со ссылками на чертежи, на которых: на фиг. 1 представлен вид в поперечном разрезе по линии I I фиг. 2 вентиля, согласно изобретению, в замкнутой конфигурации, на фиг. 2 вид в продольном разрезе его по линии II II фиг. 1, на фиг. 3 продольный вид по линии III III фиг. 4 вентиля в открытой конфигурации, на фиг. 4 вид вентиля в поперечном разрезе третьего канала по линии IV IV фиг. 3, и на фиг. 5 блок-схема трубопровода для переноса жидкости, снабженного тремя вентилями, представленными на фиг. 1 4.

На фиг. 1 4 показан Т-образный чушкосовместимый трехходовой вентиль, в целом обозначенный позицией 1.

Вентиль 1 содержит основной патрубок 2, образующий два чушкосовместимых канала с установленными на концах двумя поперечными установочными фланцами 3 и 4, и дополнительным патрубком 5, закрепленным на одном конце установочным фланцем 6 и соединяющим на его другом конце с этим основным патрубком противоположное отверстие 7 в стенке основного патрубка в его средней части.

В основном патрубке предусмотрено также одно или более отверстий 8, предназначенных для соединения с источником сжатого воздуха (или любой другой, который соответствует сжатой жидкости), не показано.

На одной из фигур, например 3, установлен уплотнительный диск 9.

Соединение патрубка 5 с основным патрубком 2 обеспечивается посредством установочного фланца 10, выполненного заодно с основным патрубком 2, и окружающим отверстие 7, причем установочный фланец 11 с дополнительным патрубком 5 и промежуточный фланец 12 зажаты между этими фланцами 10 и 11 и соосны с ними, при этом элементы 10 и 12 крепятся болтами. Прокладки 15 и 16 являются кольцевыми и расположены на поверхностях раздела между фланцем 12 и фланцами 10 и 11.

Предпочтительно, но не обязательно, поверхность раздела между фланцем 12 и фланцем 10 расположена на касательной к наружной стенке основного патрубка 2.

Диаметрально противоположно этому фланце 12 расположен вал 20 управления, соединенной с блоком управления (таким, например, как вращающийся электродвигатель) любого соответствующего типа, не показан. Этот вал в данном случае расположен поперечно к патрубкам 2 и 5.

Вал 20 предпочтительно образован из двух отрезков 20A 20B, расположенных в продолжение друг друга, и поворачивающихся в двух расточных отверстиях 21A и 21В, диаметрально противоположных, в радиальной толщине фланца 12 и в которых расположены прокладки 22 и 23.

На валу 20 управления закреплен эксцентричный (или смещенный от центра) диск 30 дроссельного типа с соответствующими утолщениями 32 и 32, соединяющими его с двумя отрезками 20A и 20B.

Преимущество диска 30, эксцентричного относительно оси, является то, что устройство препятствует возможному течению жидкости в открытой конфигурации (см. фиг. 3 и 4) и обеспечивает возможность вентилю закрываться за счет установки уплотнения 15 как можно ближе к патрубку 2.

Отверстие 7 определяется пересечением внутренней цилиндрической стенки патрубка 2 с поверхностью 33 в форме части сферы, образующей седло для этого диска 30. Эта часть сферы центрирована на пересечении оси X-X вала управления и оси Y-Y патрубка 5, довольно близко к оси Z-Z основного патрубка 2 и с достаточно большим диаметром для того, чтобы эта поверхность 33, образующая седло, пересекла внутреннюю стенку патрубка 2, но прежде всего определила соответствующее проходное сечение для отверстия 7, создавая возможность для диска избежать нежелательного перепада давления. Любой специалист сможет, учитывая заданный предел перепада давления, выбирать соответствующие значения для вышеупомянутых диаметра и расстояния.

Предпочтительно, проходное сечение отверстия составляет между 45% и 65% проходного сечения патрубка 5.

Расстояние между осью вала 20 и осью Z-Z предпочтительно составляет между 75% и 85% внутреннего диаметра основного патрубка 2.

Диаметр поверхности 33, образующей седло, предпочтительно выбирается большим, чем внутренний диаметр основного патрубка 2.

На практике чушкосовместимые трубопроводы, встречающиеся наиболее часто, имеют диаметр между 50 и 150 мм, (наиболее часто встречающиеся трубопроводы обозначаются ND 50, ND 80, ND 100 или ND 150, где ND означает Номинальный диаметр, а цифры -приблизительные размеры в миллиметрах внутренних диаметров внутренних трубопроводов, т.е. приблизительно 2, 3, 4 и 6 дюймов). Внутренний диаметр промежуточного фланца 12 (следовательно диаметр поверхности 33, которая на практике немного меньше) в этом случае выбирается между 20 и 30 мм (что примерно составляет 1 дюйм), больше, чем диаметр основного патрубка 2:
диаметр 80 мм (или около 3 дюймов) для ND 50 трубопровода ( 2 дюйма),
диаметр 100 мм (или около 4 дюймов) для ND 80 трубопровода (3 дюйма),
диаметр 125 мм (или около 5 дюймов) для ND 100 трубопровода (4 дюйма).

Поверхность 33 предпочтительно имеет диаметр между 110 и 150% (предпочтительно между 125% и 135%) внутреннего диаметра патрубка 2.

В замкнутой конфигурации уплотнение между диском 30 и поверхностью 33, образующей седло, обеспечивается уплотнительным кольцом, которое точно такое же, как кольцо 15, обеспечивающее уплотнение на поверхности раздела между фланцем 12 и фланцем 10.

Форма диска 30 предназначена для полной блокировки отверстия 7 восполнения в этом месте цилиндрической стенки основного патрубка 2.

Диск 30 имеет сечение или край 34, выполненный в виде части сферы, с тем же самым центром, что и поверхность 33, образующая седло, и диаметр, гораздо меньшего, чем диаметр этой поверхности 33 для получения необходимого зазора для свободного вращающегося движения этого диска вокруг оси X-X вала управления 20, исключая одновременно всякое задерживание продукта между поверхностями 33 и 34.

Наружная поверхность 35 эксцентрического диска, то есть сторона, противоположная оси X-X, является вогнутой, являющейся частью цилиндра, ось которого лежит на расстоянии от оси X-X, равном расстоянию между осями X-X и Z-Z с тем же наклоном относительно оси X-X, также как Z-Z, и диаметр которой равен внутреннему диаметру основного патрубка 2. Таким образом, в замкнутой конфигурации эта поверхность 35 выравнивает цилиндрическую часть патрубка 2.

Тем не менее, форма внутренней стороны 36 этого диска (то есть стороны, противоположной оси X-X) не имеет большого значения, здесь она плоская.

Следует уточнить, что из-за диска 30, не остается чушкосовместимого пространства в патрубке 2 в замкнутой конфигурации. Кроме того, уплотнение между патрубками 2 и 5 очень тугое в замкнутой конфигурации.

В открытой конфигурации диск размещен во внутреннем объеме патрубка 2, предпочтительно почти на четверть, или даже на треть диаметра этого объема (то есть совместим с пределами размера, упомянутыми выше для поверхности 33, образующей седло), которое можно с успехом использовать для остановки чушки, как, например, показано пунктирной линией на фиг. 3 позицией 50.

Такая ситуация очень предпочтительная, так как продукт, перетекающий в открытом вентиле, стремится, в том случае, когда вентиль является впускным, всасывать чушку, обычно оставшуюся для дальнейшего движения в этом вентиле, в процессе операций переноса.

Это преимущество может быть сохранено, хотя и в меньшей степени, если ось X-X вала управления больше не является перпендикулярной, но параллельной оси Z-Z патрубка 2.

Это преимущество и достижение как можно меньшего перепада давления обеспечивается оптимальным образом, когда диск является поворотным противоположно каналу патрубка 2, с которым соединен патрубок 5; в этом случае диск служит перегородкой, способствующей течению через вентиль относительно замкнутой конфигурации (вращение на фигурах равно 90^o, но может быть и меньше).

Уплотнительное кольцо 15 предпочтительно как можно плотнее занимает внутренний объем патрубка 2 для того, чтобы уменьшить задержание продукта, без проникновения тем не менее в этот внутренний объем. В частности, именно по этой причине, фланец 10 предпочтительно является касательным к наружной стенке патрубка, в том случае, когда то же самое кольцо обеспечивает уплотнение между этим фланцем и фланцем 12.

Со стороны патрубка 5 поверхность 33, образующая седло, совсем необязательно должна переходить на фланец 12 через другую сферическую поверхность; достаточно, чтобы внутренняя поверхность фланца 12 обеспечивала свободный ход диска.

По этой причине, и для простоты, внутренняя поверхность этого фланца является цилиндрической, но она может конечно иметь и другую форму (сферическую, конусную т.д.).

Согласно конкретному предпочтительному выполнению изобретения в патрубке 5 или, что гораздо лучше, на фланце 12 выпускное отверстие 50, предназначенное для соединения с источником очистительной жидкости под давлением, любого соответствующего известного типа, не представленного, предусматривается для того, чтобы обеспечить при необходимости осушения всего патрубка 5 (вплоть до отверстия 7) и трубопровода, с которым он соединен. Предпочтительно, это выпускное отверстие выгружает уровень с внутренней поверхности диска 30, когда последний находится в замкнутой конфигурации.

Вентиль, согласно настоящему изобретению, преимущественно может использоваться во всех переносных системах, для которых требуется осушение между двумя циклами переноса, в частности в следующих случаях:
продукты, имеющие высокую вязкость, которые очень трудно сливать силой тяжести или продувкой, такие как жир, краска, пищевые сливки, различные растворы и т.д.

продукты, которые текут только когда нагреты и которые оседают или кристаллизуются, когда холодные, такие как лак или битум и т.д.

Такой вентиль может применяться также в таких условиях, как показано позицией 100 на фиг. 5, с использованием общего трубопровода 101 для заполнения различных контейнеров 102 и 103 отдельными продуктами, пропускаемыми через один и тот же впускной трубопровод 104, соединенный с насосом 105. Три вентиля 106, 107 и 108 вышеупомянутого типа можно использовать в этом случае с равным успехом. На выходе промежуточного вентиля 107, через который проходит одна из чушек 51 в состоянии покоя под давлением продукта или под влиянием газа, продуваемого в нижний вентиль 108, предусмотрено специальное стопорное устройство 109, которое может отклонять продукт, в то время когда он течет к промежуточному контейнеру 102.

Понятно, что описание было предложено в качестве неограничительного примера и что специалистом могут быть предложены другие варианты, не выходящие за объем изобретения.

Использование: для установки на трубопроводах для переноса жидкостей. Сущность изобретения: в дополнительном патрубке выше внутренней плоской поверхности дискового клапанного элемента в закрытом его положении выполнено отверстие для очистки дополнительного патрубка от источника очистительной жидкости под давлением и для выпуска последней. 5 ил.

Чушкосовместимый трехходовой вентиль, содержащий основной патрубок, пересекаемый вертикальным дополнительным патрубком, и опорно смонтированный на дополнительном патрубке дисковый клапанный элемент дроссельного типа, в открытом положении соединяющий основной и дополнительный патрубки и обеспечивающий сохранение чушки на одной стороне основного патрубка, а в закрытом положении блокирующий основной и дополнительный патрубки и освобождающий чушку для движения через основной патрубок, отличающийся тем, что в дополнительном патрубке выше внутренней плоской поверхности дискового клапанного элемента в закрытом его положении выполнено выпускное отверстие для очистки дополнительного патрубка от источника очистительной жидкости под давлением и для выпуска последней.