Предохранительное устройство трубопровода с избыточным давлением внутри Советский патент 1992 года по МПК F16K17/00 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может использоваться для автоматического отключения аварийного участка трубопровода.

Известно предохранительное устройство, содержащее корпус с цилиндрической полостью и обводным каналом, связывающим входной и выходной каналы, при этом в цилиндрической полости размещен с возможностью перемещения и перекрытия обводного канала поршень с проточкой, фиксируемый стопорным приспособлением.

Однако известное устройство отличается недостаточно высокой надежностью срабатывания.

Наиболее близким к изобретению является предохранительное устройство, содержащее корпус с цилиндром в виде двух

соосных ступеней и обводным каналом, ступенчатый поршень, обращенный меньшей ступенью к выходному каналу, а стопорное приспособление представляет собой, входящий в проточку поршня шток, управляемый электромагнитом, в цепи питания которого установлены контакты, управляемые сердечником электромагнита и датчиком давления, встроенным в выходной канал, причем на конце штока выполнен уступ для взаимодействия с внешним торцом большой ступени поршня.

Недостатком известного устройства является то, что после закрывания поршнем выходного канала сразу невозможно определить аварийный участок и необходимо обследовать весь трубопровод, а за это время, увеличиваются потери вытекающего продукта. Кроме этого, в известном устройстве

4

Ю

fc

iOO 00

отсутствует приспособление, снижающее гидравлический удар. Все указанное снижает надежность эксплуатации трубопровода.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем уменьшения воздействия гидравлического удара.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено резервуаром, поглощающим энергию гидравлического удара, сообщенным через подпружиненный клапан с обводным каналом, при этом на рав- ноудаленных участках трубопровода установлены датчики давления, электрически связанные с установленными вне трубопровода (на контрольном щите) сигнализаторами, каждый из которых содержит номераторный электромагнит со штоком, подпружиненную номераторную заслонку с выступом, номерной знак участка трубопровода и кнопку одновременного включения звукового сигнала и реле выключения устройства, создающего давление в трубопроводе, причем один вывод обмотки номераторного электромагнита электрически связан через контакты датчика давления с одним полюсом источника тока, а второй вывод обмотки номераторного электромагнита - через обмотку электромагнита управления штоком, контакты этого электромагнита и контакты включателя источника тока электрически связаны с вторым полюсом источника тока, а двухступенчатый поршень снабжен тормозными электромагнитами, регулирующими скорость его перемещения.

Если при перекачке агента в трубопроводе не будет трещины, то его избыточное давление, действующее на плунжеры датчиков давления, преодолевая силу пружины датчика, размыкает их контакты. Ток не поступает в обмотку электромагнита управления штоком, который надежно удерживает двухступенчатый поршень в исходном положении (фиг. 9). Агент из входного канала через обводной канал перетекает в выходной канал, т. е. трубопровод работает в нормальном режиме.

При аварии трубопровода, например, в нем появилась трещина на каком-нибудь участке, там снижается давление в ближайшем к этому участку датчике давления под действием пружины замыкаются контакты, включая в источник тока две цепи: через обмотку электромагнита, управляющего штоком, удерживающим поршень в исходном положении, и вторая цепь - через обмотку номераторного электромагнита.

Ток, прошедший по первой цепи, вызывает перемещение сердечника электромагнита, управляющего штоком, который

освобождает двухступенчатый поршень, позволяя ему от разности сил, действующих на оба его днища, перемещаться влево по фиг. 10 и плотно закрыть выходной канал, прекращая перемещение агента из входного канала через обводной канал в выходной канал. Движение агента по трубопроводу прекращается. Скорость перемещения двухступенчатого поршня регулируется тор0 мозными электромагнитами, чем уменьшается предпосылка гидравлического удара.

Ток, поступивший во вторую цепь, в одном из сигнализаторов приводит в работу номераторный электромагнит, который

5 электрически связан с датчиком давления, в котором замкнулись контакты. Номераторный электромагнит освобождает подпружиненную номераторную заслонку, а она открывает номер участка трубопровода, где

0 появилась трещина. Открывшаяся заслонка своим выступом взаимодействует с кнопкой, которая одновременно включает звуковой сигнал и реле выключения устройства, создаваемого давление в трубопроводе.

5При возникновении гидравлического

удара агент устремляется из обводного канала через подпружиненный клапан в резервуар, который через кран может быть сообщен с отсасывающим устройством.

0 На фиг. 1 показана схема расположения элементов устройства; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 -узел II на фиг. 1; на фиг. 4 -узел III на фиг. 1; на фиг. 5-узел IV на фиг. 1; на фиг. 6 - вид А на фиг. 5; на фиг. 7 - узел

5 V на фиг. 1; на фиг. 8а, б - схема положения штока в исходном положении и узел, когда его уступ взаимодействует с внешним торцом большой ступени поршня, находящегося в аварийном положении; на фиг. 9 0 устройство, при исходном положении двухступенчатого поршня; на фиг. 10 - то же, момент перемещения двухступенчатого поршня в аварийное положение под действием сил (показан стрелками), действующих

5 на двухступенчатый поршень.

Предохранительное устройство трубопровода с избыточным давлением устроено следующим образом.

В корпусе 1 выполнен цилиндр 2 в виде

0 двух соосных ступеней. В цилиндре установлен плавающий двухступенчатый поршень 3 с уплотнительными кольцами 4 и проточкой 5. Параллельно цилиндру 2 выполнен обводной канал 6, сообщающий под5 водной канал 7 с меньшей ступенью цилиндра 2, которая соединена с отводным каналом 8, а последний соединен с трубопроводом.

От перемещения поршень 3 удерживается концом штока 9. С противоположной

стороны этого конца штока 9 выполнен уступ 10. В корпусе 1 шток 9 уплотнен сальником 11, закрытым гофрированной манжетой 12.

Электромагнит 13 управляет штоком 9 через двуплечий рычаг 14, опирающийся на стойку 15. Пружина 16 возвращает рычаг 14 и шток 9 в исходное положение.

Электромагнит 13 закрыт кожухом 17.

На сердечнике электромагнита 13 закреплена изоляционная пластинка с контактом 18, который взаимодействует с контактом 19, установленным на изоляционной стойке.

При срабатывании электромагнита 13 его сердечник взаимодействует с кнопочным включателем-выключателем 20. Он включает или выключает тормозные электромагниты 21. На конце сердечника одного электромагнита 21 закреплена изоляционная пластинка 22, размыкающая контакты 23 и 24 при перемещении поршня 3 в аварийное положение. Через отверстие пла- стинки 22 проходит направляющий стержень.

Тормозной электромагнит 21, как нижний так и верхний, включен в цепь питания током через реостат 25. Сердечники тормозных электромагнитов 21 взаимосвязаны с поршнем 3 и уплотнены в отверстиях цилиндра 2 сальниками 26, которые закрыты гофрированными манжетами 27.

На равноудаленных участках трубопровода установлены датчики давления и каждый из них закрыт кожухом 28.

Датчик давления содержит корпус 29, в цилиндрической полости которого установлен с возможностью перемещения плунжер 30.

Внутри хвостовика корпуса 29 выполнено отверстие, а на наружной части - резьба для ввинчивания хвостовика корпуса 29 в проставку, приваренную к трубопроводу в том месте, где выполнено отверстие.

Над плунжером 30 установлена эластичная диафрагма 31, взаимодействующая со штоком 32, на тарель которого опирается пружина 33. Второй конец этой пружины 33 упирается в колпачковую гайку 34, навинченную на стакан, фланец которого закреплен к корпусу 29 болтами проходящими через проушины фланца (не показаны). Между фланцем стакана и корпусом 29 зажата диафрагма 31.

Колпачковая гайка 34 имеет направляющую втулку, через которую проходит шток 32, на котором закреплена изоляционная пластинка с контактом 35. Последний взаимодействует с контактом 36, установленным на изоляционной стойке. Контакт 36

электрически связан с источником тока 37. Контакт 35 электрически связан с одним выводом обмотки номераторного электромагнита 38 и одним выводом обмотки

электромагнита 13.

На контрольном щите у диспетчера для каждого датчика соответственно установлен сигнализатор. Каждый сигнализатор имеет шток номераторного электромагнита

0 38, который удерживает подпружиненную номераторную заслонку 39, закрывающую номерной знак участка трубопровода. Заслонка 39 снабжена выступом 40, который (при открывании заслонки 39) взаимодейст5 вует с кнопкой 41, включающей одновременно звуковой сигнал и реле, включающее устройство, создающее давление в трубопроводе.

Закрытый кожухом 42 включатель ис0 точника тока имеет такие же детали, как датчик давления. Он установлен вблизи цилиндра 2. Позиции деталей датчика давления и включателя источника тока одинаковые. Включатель источника тока

5 имеет на изоляционной пластинке закрепленный к ней контакт 43, электрически связанный с контактом 18 электромагнита 13, а на изоляционной стойке закреплен контакт 44, электрически связанный с источником

0 37 тока. Пружина 33 включателя источника тока более жесткая, чем пружина 33 датчика давления, поэтому замыкание контактов 43 и 44 происходит тогда, когда контакты 35 и 36 датчика давления разомкнутся.

5 Параллельно контактам всех приборов включены конденсаторы (не показаны), которые не допускают искрение контактов.

Электромагнит 13 можно вручную включить в цепь источника 37 тока, Для этого на

0 контрольном щите диспетчера есть два включателя 45 и 46.

Перемещая ползун 47 реостата 25, можно отрегулировать величину тока, поступающего в обмотки тормозных электромагнитов

5 21.

Для разгрузки трубопровода от гидравлического удара обводной канал 6 через клапан 48 сообщен с резервуаром 49, а последний через кран может сообщаться с

0 отсасывающим устройством. С резервуаром 49 с помощью тонких дренажных трубок д соединены полости сальников 11 и 26 и пространство, образующееся между ступенями двухступенчатого поршня 5.

5 Предохранительное устройство трубопровода с избыточным давлением работает следующим образом.

При заполнении трубопровода агентом давление в нем постепенно повышается, при этом контакты 35 и 36 датчиков давления замкнуты, контакты 18 и 19 электромагнита 13 также замкнуты, а контакты 43 и 44 включателя источника тока разомкнуты. Ток в обмотки электромагнитов 13, 21 и 38 поступать не будет. Шток 9 надежно удерживает плавающий двухступенчатый поршень 3 в исходном положении (фиг. 9). Агент из подводного канала 7 через обводной канал 6 поступает в отводной канал 8 и далее по трубопроводу.

Примем понятие о так называемом аварийном давлении, т. е. о таком давлении, при котором в заполненном, уже работающем трубопроводе вследствие утечки агента через трещину снижается давление так, что разомкнутые контакты 35 и 36 датчика давления, расположенного вблизи трещины, под действием пружины замыкаются. Это давление определяют рядом опытов.

При достижении в трубопроводе такого аварийного давления во время заполнения трубопровода агентом положение всех контактов остается такое, как описано ранее. Поршень 3 находится в исходном положении. Агент перемещается по трубопроводу без препятствий.

При заполнении трубопровода агентом и достижении в нем давления немного больше аварийного контакты 35 и 36 датчиков давления от давления агента на плунжер 30 размыкаются, а контакты 43 и44 включателя источника тока также от давления на его плунжер 30 замыкаются, Контакты 18 и 19 электромагнита 13 также замкнуты. Ток в обмотки электромагнитов 13, 21 и 38 поступать не будет, так как контакты 35 и 36 датчиков давления разомкнуты.

При достижении нормального давления в трубопроводе положение контактов остается неизменным и ток в обмотки электромагнитов 13, 21 и 38 поступать не будет. Поршень 3 находится в исходном положении (фиг. 9). Агент из подводного канала 7 через обводной канал 6 поступает в отводной канал 8 и далее в трубопровод.

Если при нормальной перекачке агента на каком-нибудь участке трубопровода образуется трещина, вследствие чего давление снизится до аварийного, тогда в датчике давления, расположенном вблизи образовавшейся трещины, снизится давление на плунжер 30 и под действием пружины 33 контакты 35 и 36 этого датчика давления замыкаются. Ток от источника 37 тока поступает по двум цепям. Первая цепь - источник 37 тока, через замкнутые контакты 36 и 35 датчика к одному выводу обмотки электромагнита 13, потом, пройдя обмотку, на второй ее вывод, откуда через замкнутые

контакты 19 и 18 электромагнита 13 и контакты 43 и 44 включателя источника тока в источник 37 тока. Вторая цепь: источник тока 37, через замкнутые контакты 36 и 37 к одному выводу обмотки номераторного электромагнита 38 и через его обмотку на второй вывод электромагнита 38, потом к одному выводу электромагнита 13 и через его обмотку на вторЬй вывод электромагни0 та 13, затем через замкнутые контакты 19 и 18 электромагнита 13 и замкнутые контакты 43 и 44 включателя источника тока в источник 37 тока.

При прохождении тока по обмотке элек5 тромагнита 13 его сердечник перемещается и рычаг 14 перемещает шток 9 так, что он освобождает плавающий двухступенчатый поршень 3, который от суммы сил, показанных на фиг. 10, действующих от агента на

0 оба его днища, перемещается, чтобы перекрыть обводной канал 6 и запретить агенту перетекать из подводного канала 7 в отводной канал 8, т. е. отсекает аварийный участок трубопровода от нагнетательного

5 устройства.

Перемещающийся сердечник электромагнита 13 воздействует на кнопочный включатель-выключатель 20 тормозных электромагнитов 21 и ток в их обмотки по0 ступает по следующему пути: источник 37 питания, через замкнутые контакты 23 и 24 к одному выводу обмотки электромагнита 21, через его обмотку на второй ее вывод, через включатель 20 к ползуну 47 и по ре5 остату 25 к источнику 37 тока.

Ток, поступающий в обмотки электромагнитов 21, магнитным полем задерживает движение их сердечников, за счет чего снижается скорость перемещения поршня 3.

0 Этим уменьшается предпосылка гидравлического удара. Но если последний возникнет, тогда открывается клапан 48, отрегулированный на определенное давление агента, и через открытый клапан 48

5 агент устремляется в резервуар 49, из которого при открытом кране на трубке, соединяющей резервуар 49 с отсасывающей полостью насоса, агент из резервуара 49 отсасывается в трубопровод.

0 При перемещении поршня 3 в левое крайнее положение (по фиг. 10 поршень 3 не дошел до этого положения примерно на 1 см) изоляционная пластинка 22 взаимодействует с контактами 23 и 24 и размыкает их,

5 в результате чего ток прекращает движение по обмоткам электромагнитов 21.

Ток, поступающий к номераторному электромагниту 38, перемещает его сердечник и его шток освобождает номераторную заслонку 39. Последняя под действием пружин поворачивается, открывая номерной знак поврежденного участка трубопровода. Потом заслонка 39 выступом 40 воздействует на кнопку 41, которая одновременно включает звуковой сигнал и реле, выключающее устройство, создающее давление в трубопроводе. Диспетчер принимает соответствующие меры по отключению нагнетательных устройств по всей линии.

После достижения поршнем 3 крайнего левого положения его уплотнительного кольцо 4 плотно закрывает канал 8, прекращая поступление агента в поврежденный участок трубопровода.

Под действием пружины 16 шток 9 перемещается и его уступ 10 упирается во внешний торец большой ступени поршня 3 (фиг. 86), контакты 18 и 19 останутся разомкнутыми. Ток в обмотки электромагнитов 13, 21 и 38 поступать не будет даже в том случае, если будут замкнуты контакты 35 и 36 любого датчика давления и контакты 43 и 44 включателя источника тока.

После устранения неисправности, возникшей во время аварии, возвращают поршень 3 в исходное положение. Для этого на контрольном щите диспетчера одновременно включают два включателя 45 и 46, а потом два включателя 50 и 51. При включении включателей 45 и 46 ток проходит по обмотке электромагнита 13 и вызывает перемещение его сердечника, вследствие чего рычаг 14 отодвигает от поршня 3 шток 9.

При включении вторых двух включателей 50 и 51 перемещают сердечники электромагнитов 21, а вместе с ними и поршень 3 в исходное положение. Потом выключают указанные выше включатели.

Шток 9, опускаясь, входит скошенным концом в проточку 5 поршня 3, и в это время контакты кнопочного включателя-выключателя 20 размыкаются.

Потом диспетчер закрывает номёратор- ную заслонку 39 и по трубопроводу можно перекачивать агент.

Установив предохранительное устройство на трубопроводе с избыточным давлением, можно значительно сократить время поиска трещины при аварии трубопровода и вместе с этим уменьшить потери транспортируемого агента.

Наличие устройства, регулирующего скорость перемещения двухступенчатого поршня, отсекающего аварийный участок

трубопровода от нагнетательного устройства, и возможность перепуска агента из нагнетательнойполостичерезподпружиненный клапан в резервуар снижают возможность разрушения трубопровода от гидравлического удара. Формула изобретения Предохранительное устройство трубопровода с избыточным давлением внутри, содержащее корпус с цилиндрической полостью в виде двух соосных ступеней и обводным каналом, связывающим подводной и отводной каналы, и размещенный в цилиндрической полости с возможностью

перемещения и перекрытия обводного канала двухступенчатый поршень с уплотни- тельным кольцом и проточкой, взаимодействующей со штоком, управляемым электромагнитом, в цепи питания которого установлены контакты, управляемые штоком и датчиком давления, встроенным в отводной канал, причем на конце штока выполнен уступ для взаимодействия с внешним торцом большей ступени поршня, о т личающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем уменьшения воздействия гидравлического удара, оно снабжено резервуаром, поглощающим энергию гидравлического удара,

сообщенным через подпружиненный клапан с обводным каналом, при этом на равноудаленных участках трубопровода установлены датчики давления, электрически связанные с установленными вне трубопровода сигнализаторами, каждый из которых содержит номераторный электромагнит со штоком, подпружиненную номе- раторную заслонку с выступом, номерной знак участка трубопровода и кнопку одновременного включения звукового сигнала и реле выключения устройства, создающего давление в трубопроводе, причем один вывод обмотки номераторного электромагнита электрически связан через контакты

датчика давления с одним полюсом источника тока, а второй вывод обмотки номераторного электромагнита - через обмотку электромагнита управления штоком, контакты этого электромагнита и контакты

включателя источника тока электрически связан со вторым полюсом источника тока, а двухступенчатый поршень снабжен тормозными электромагнитами, регулирующими скорость его перемещения.

f

$

SSS

I

k

S

Использование: автоматическое отключение, аварийного участка ТП. Сущность изобретения: резервуар, поглощающий энергию гидравлического удара, сообщен через подпружиненный клапан с обводным каналом. На равноудаленных участках ТП установлены датчики давления, электрически связанные с установленными вне ТП сигнализаторами. Каждый из датчиков содержит номераторный электромагнит со штоком, подпружиненную номераторную заслонку с выступом, номерной знак участка ТП и кнопку одновременного включения уст-ва, создающего давление в ТП. Один вывод обмотки электромагнита электрически связан через контакты датчика с одним полюсом источника тока, второй вывод - через обмотку электромагнита управления штоком. Контакты этого электромагнита и контакты включателя источника тока электрически связаны с вторым полюсом источника тока. Двухступенчатый поршень снабжен тормозными электромагнитами, регулирующими скорость его перемещения. 10 ил. сл

886 KLl

Фиг. 8