Устройство для предотвращения замерзания тупиковых трубопроводов Советский патент 1979 года по МПК E03B7/12 

1

Изобретение относится к устройствам для предотвращения замерзания воды в тупиковых трубопроводах, прокладываемых в слое сезонного промерзания грунтов.

Известны устройства для защиты тупиковых трубопроводов от замерзания посредством прокладки тепловых спутников-паропроводов или трубопроводов с горячей водой, или посредством совместной прокладки с ними элек-трокабеля 1.

Такая тепловая защита требует больших капитальных затрат на устройство каналов, сложной теплоизоляции, или прокладку электрокабеля и, кроме того, затрачивается дорогостоящий вид тепла - энергия.

Известно устройство для предотвращения замерзания тупиковых трубопроводов, представляющее собой ответвление водопроводной сети в виде -петли, присоединенной к магистральной трубе для образования замкнутого трубопровода, в котором поддерживается движение воды (ее циркуляция) за счет разности высот давлений, которая образуется при движении воды в трубе Вентури (встроенной в магистральный трубопровод) в двух ее точках, от которых сделаны отводы 2j.

Данное устройство недостаточно эффективно и надежно в работе.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности предотвращения замерзания тупиковых трубопроводов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двухпозиционным золотниковым переключателем потока, установленным в начале тупикового трубопровода и сообщающимся с магистральным трубопроводом и горловиной трубы Вентури, гмдромеханическим аккумулятором, выполненным в виде сильфона и цилиндрического корпуса с пружиной и размещенным в конце тупикового трубопровода за водоразбором; двумя дополнительными трубами Вентури, установленными в начале и конце тупикового трубопровода, соответственно, за двухпозиционным переключателем потока и перед водоразбором, при этом двухпозиционный переключатель снабжен фиксатором золотника, выполненным в виде цилиндра с расположенным в нем подпружиненным поршнем со штоком, подпоршневая область которого подключена к горловине трубы Вентури, установленной в начале тупикового трубопровода, надпоршневая полость подключена непосредственно к тупиковому трубопроводу, а гидромеханический аккумулятор снабжен таким же фиксатором пружины, подпоршневая полость которого подключена к горловине трубы Вентури, установленной в конце тупикового трубопровода.

Кроме того, сильфон гидромеханического аккумулятора имеет цилиндрический хвостовик, в стенках которого выполнены отверстия, и разрезное коническое кольцо с боковыми выступами, расположенными в отверстиях, а корпус гидромеханического аккумулятора имеет полый цилиндрический упор, входящий в полость хвостовика, а пружина расположена концентрично с хвостовиком.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для предотвращения замерзания тупиковых трубопроводов; на фиг. 2 - устройство, разрез; на (иг. 3 - гидромеханический аккумулятор, разрез.

Устройство для предотвращения замерзания тупикового трубопровода 1, сообщенного с магистральным трубопроводом 2, содержит трубу Вентури 3, установленную на магистральном трубопроводе 2, двухпозиционный переключатель потока, состоящий из корпуса 4, золотника 5 и фиксатора золотника, выполненного в виде цилиндра 6 с расположенным в нем подпружиненными порщнем 7 со щтоком 8. Подпорщневая полость цилиндра 6, в которой расположена пружина со штоком 8, сообщена с горловиной трубы Вентури 9, установленной на тупиковом трубопроводе 1, за двухпозиционным переключателем потока, а надпорщневая полость цилиндра 6 сообщена с тупиковым трубопроводом 1. Труба Вентури 10 установлена на тупиковом трубопроводе 1 перед выпускным отверстием 11. Гидромеханический аккумулятор состоит из упругой гофрированной трубы 12, сообщенной с тупиковым трубопроводом 1 за выпускным отверстием 11, с полым цилиндрическим хвостовиком 13, имеющим кольцевой упор 14 на наружной поверхности; хвостовик 13 установлен с возможностью перемещения внутри корпуса 15 гидромеханического аккумулятора, имеющего упор 16, входящий в полость 17 хвостовика 13, внутри которой установлено разрезное пружинное коническое кольцо 18 с боковыми выступами 19, которое расположены в отверстиях 20, выполненных в стенках хвостовика 13. В корпусе 15 гидромеханического аккумулятора концентрично с хвостовиком 13 расположена предпочтительно загильзованная пружина 21, опирающаяся на боковые выступы 19. Гидромеханический аккумулятор снабжен фиксатором пружины, состоящим из цилиндра 22, расположенного в нем подпружиненного порщня 23 со .щтоком 24, имеющего возможность взаимодействия с пружиной 21, подпорщневая полость цилиндра 22, в которой расположен щток 24, сообщена с горловиной трубы Вентури 10.

Предложенное устройство работает следующим образом.

При постоянном движении воды в магистральном трубопроводе 2, к которому подключен тупиковый трубопровод 1, в горловине трубы Вентури 3, установленной на магистральном трубопроводе 2, имеет место скоростной перепад давления. Во время водоразбора из тупикового трубопровода 1 золотник 5 в корпусе 4 двухпозиционного переключателя потока под давлением воды

о в магистральном трубопроводе 2 занимает положение, на приведенном чертеже верхнее, при котором открыт доступ воды из магистрального трубопровода 2 в тупиковый трубопровод 1 и перекрыто сообщение с горловиной трубы Вентури 3. При движении воды по тупиковому трубопроводу 1 при открытом выпускном отверстии 11 вследствие образования скорости перепада давления в трубе Вентури 9 порщень 7 со щтоком 8 фиксатора золотника занимает левое положение и удерживает золотник 5 в верхнем положении, обеспечивая тем самым поступление воды из магистрального трубопровода 2 по тупиковому трубопроводу 1 к выпускному отверстию 11.

При указанном положении двухпозиционного переключателя потока гофрированная упругая труба 12 гидромеханического аккумулятора под действием пружины 21 и собственных упругих сил находится в сжатом состоянии, полый цилиндрический хвостовик

0 13 с упором 14, разрезным пружинным коническим кольцом 18 с боковыми выступами 19, выведенными через отверстия 20 в стенке хвостовика 13 наружу, находится в левом положении, пружина 21 в разжатом состоянии, а щток 24 подпружиненного порщ ня 23 фиксатора пружины 21 опирается на боковые стенки ее гильзы, (на чертеже не показана).

С прекращением водоразбора из тупикового трубопровода 1 давление воды в нем

0 повыщается, упругая гофрированная труба 12 расщиряется и перемещает полый цилиндрический хвостовик 13 вправо, боковые выступы 19 разрезного пружинного- конического кольца 18 сжимают пружину 21.

При перемещении полого цилиндрического хвостовика 13 вправо и сжатии пружины 21 вначале щток 24 подпружиненного порщня 23 принимает свободное состояние (т. е. выступает с левой стороны свободного торца пружины 21) и затем полый упор 16

корпуса гидромеханического аккумулятора 15 входит в контакт с разрезным пружинным коническим кольцом 18 и сжимает его, выступы 19 перемещаются внутри хвостовика 13 и пружина 21 опирается на щток 24 подпружиненного порщня 23.

Дальнейщее перемещение полого цилиндрического хвостовика 13 с разрезным пружинным коническим кольцом 18 и боковыми выступами 19, убранными в отверстия 20, происходит до равновесного состояния между упругими силами гофрированной трубы 12и давлением воды. Работа гидромеханического аккумулятора регламентируется диапазоном колебаний давлений воды в тупиковом трубопроводе 1 и тарируется таким образом, чтобы упор 14 (выступ) при перемещении полого цилиндрического хвостовика 13 вправо подходил предпочтительно вплотную к свободному торцу пружины 21. С прекращением расщирения упругой гофрированной трубы 12 движение воды в тупиковом трубопроводе 1 прекращается, исчезает скоростной перепад давления в трубе Вентури 10 (то же самое происходит и в трубе Вентури 9), вледствие гого подпру ,иненный поршень 23 со щтоком 24 освобождает пружину 21 и под ее усилием, передаиваемым через упор 14 полого цилиндрического хвостовика 13, упругая гофрированная труба 12 сжимается, создавая повышенное давление в тупиковом трубопроводе 1 в сравнении с давлением воды в магистральном трубопроводе 2. Под повышенным давлением в тупиковом трубопроводе 1 золотник 5 двухпозиционного переключателя потока опускается вниз, так как поршень 7 со штоком 8 после исчезновения перепада давления в трубе Вентури 9 перемешается вправо и освобождает золотник 5.

Вследствие изменения (перестановки) позиции золотника 5 перекрывается канал, соединяющий магистральный трубопровод 2 с тупиковым трубопроводом 1, и открывается канал, соединяющий тупиковый трубопровод 1 с горловиной трубы Вентури 3, установленной на магистральном трубопроводе 2.

Благодаря пониженному давлению в трубе Вентури 3 к ее горловине устремляется поток воды из тупикового трубопровода 1 под избыточным давлением, создаваемым упругой гофрированной трубой 12, которая в начальный период, обусловленный перестановкой золотника 5 двухпозиционного переключателя потока, сжимается под действием пружины 21.

При движении воды из тупикового трубопровода 1 в сторону магистрального трубопровода 2 образовавшийся перепад давления в горловине трубы Вентури 9 обеспечивает удержание золотника 5 посредством штока 8 в нижнем положении, сообщающем тупиковый трубопровод с горловиной трубы Вентури 3. Движение воды из тупикового трубопровода к горловине трубы Вентури 3 происходит до тех пор, пока не сравняется давление в тупиковом трубопроводе с давлением в горловине трубы Вентури 3, что связано с прекращением конструктивно заданного сжатия гофрированной трубы 12. Возможное продолжение движения воды за счет инерции потока следует учитывать в работе гидромеханического аккумулятора.

Формула изобретения

1. Устройство для предотвращения замерзания тупиковых трубопроводов, содержащее подводящий участок магистрального трубопровода, в который включена труба Вентури и подключен тупиковый трубопровод с водоразбором, отличающееся тем, что, с целью обеспечения надежной работы трубопроводов за счет непрерывного движения в них жидкости, оно снабжено двухпозиционным золотниковым переключателем потока, установленным в начале тупикового трубопровода и сообщающимся с магистральным трубопроводом и горловиной трубы Вентури, гидромеханическим аккумулятором, выполненным в виде сильфона и цилиндрического корпуса с пружиной и размещенным

5 в конце тупикового трубопровода за водоразбором, двумя дополнительными трубами Вентури, установленными в начале и конце тупикового трубопровода, соответственно, за двухпозиционным переключателем потока и перед водоразбором, при этом двухпози ционный переключатель снабжен фиксатором золотника, выполненным в виде цилиндра с расположенным в нем подпружиненным порщнем со штоком, подпоршневая полость которого подключена к горловине трубы

5 Вентури, установленной в начале тупикового трубопровода, надпорщневая полость подключена непосредственно к тупиковому трубопроводу, гидромеханический аккумулятор С прекращением движения воды в тупиковом трубопроводе 1 в сторону горловины трубы Вентури 3 скоростной перепад в трубе Вентури 9 исчезает, поршень 7 со штоком 8 освобождает золотник 5 и последний, под действием разности давлений воды в магистральном трубопроводе 2 и тупиковом трубопроводе 1, давление в котором стало равно давлению в горловине трубы Вентури 3, перемещается вверх, связав при этом магистральный трубопровод 2 с тупиковым 1, и вода вновь поступает из магистрального трубопровода 2 в тупиковый трубопровод 1, упругая гофрированная труба 12 начинает расширяться. Таким образом, возвратно-поступательное движение воды в тупиковом трубопроводе 1 циклично повторяется. Это движение воды связано с выделением тепла за счет трения о стенки трубопровода и деформации объема воды при изменении давлений, что и предотвращает замерзание тупиковых трубопроводов. По сравнению с известными устройствами предлагаемое обеспечивает надежную работу трубопроводов, обеспечивая непрерывное движение жидкости в них при закрытом выпускном отверстии с одновременным снижением капитальных и эксплуатационных затрат.