УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВЕТВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА
DEVICE FOR PIPELINE BRANCHING

Изобретение касается устройства для разветвления трубопровода, в частности, для системы резервуарного танка, содержащей проходящий, по меньшей мере, приблизительно вертикально пустотелый корпус с, по меньшей мере, одним боковым присоединительным элементом, по меньшей мере, один смесезащитный клапан, установленный на присоединительном элементе и создающий запираемое присоединение пустотелого корпуса к, по меньшей мере, одному трубопроводу, при этом клапан содержит два запорных звена, между которыми имеется камера просачивания, содержащая выходное отверстие для выпуска просачивающейся жидкости, при этом камера просачивания снабжена периферийной стенкой, проходящей от входа, расположенного со стороны присоединительного элемента, до отдаленного от входа, расположенного со стороны выхода выходного отверстия для выпуска просачивающейся жидкости.
Подобное устройство для разветвления трубопровода известно из документа WO-A-02/066593.
Устройство для разветвления трубопровода вышеназванного типа применяется, в частности, для эксплуатации систем резервуарных танков в жестко закрепленном обсадными трубами соединении с трубными системами для жидкостей, в частности, для использования в установках для переработки и транспортировки продуктов в пищевой промышленности и промышленности безалкогольных напитков, фармацевтике и биотехнологии, которые должны отвечать высоким требованиям, предъявляемым к микробиологическим качествам.
В вышеназванном документе WO-A-02/066593 описана конструкция резервуара, при этом в нижнем дне данного резервуара размещен пустотелый корпус в качестве клапанной распределительной сети, при этом вытянутый пустотелый корпус установлен вертикально. Пустотелый корпус снабжен большим количеством соединительных элементов для соединения внутреннего пространства пустотелого корпуса с соответствующим трубопроводом. С соответствующим соединительным элементом пустотелого корпуса соединен смесезащитный клапан, создающий соединение соответствующего трубопровода с пустотелым корпусом в непосредственной близи от пустотелого корпуса для запорного соединения пустотелого корпуса с соответствующим трубопроводом.
Подвод и отвод жидкостей в резервуар и из резервуара осуществляется через ранее описанный пустотелый корпус снизу. По пустотелому корпусу, который при этом соединен предпочтительно непосредственно с соответствующим резервуаром, жидкость посредством смесезащитных клапанов переправляется в соответствующий трубопровод или перекрывается.
В известном устройстве для разветвления трубопровода соответствующие смесезащитные клапаны установлены строго горизонтально, соответственно, под прямым углом к пустотелому корпусу.
Но эта система клапанов может привести к тому, что просачивающаяся жидкость, собирающаяся в камере просачивания между двумя запорными звеньями клапана, не может стекать самостоятельно. В этом случае для того, чтобы отводить просачивающуюся жидкость, требуется дополнительный гидротехнический затвор, отпирающий камеру просачивания в атмосферу.
Однако необходимость в дополнительном гидротехническом затворе для оттока просачивающейся жидкости имеет недостаток, который заключается в том, что необходима дополнительная настройка этого дополнительного гидротехнического затвора, включая ошланговывание, регулирование и тому подобное, что невыгодным образом повышает себестоимость клапана.
Кроме того, дополнительный гидротехнический затвор в такой установке несет опасность зарастаний/загрязнений, вследствие чего дополнительный гидротехнический затвор должен дополнительно очищаться и требует также дополнительного технического обслуживания, сверх необходимого технического обслуживания смесезащитного клапана.
С другой стороны, должно быть гарантировано, что собирающаяся в камере просачивания просачивающаяся жидкость удаляется из клапана, поскольку в противном случае собирающаяся просачивающаяся жидкость может зарастать, и весьма высокие в настоящее время требования, предъявляемые к микробиологической чистоте таких производственных установок, не могут выполняться.
В основу изобретения положена задача усовершенствовать устройство для разветвления трубопровода названного выше типа в том отношении, чтобы высокие требования, предъявляемые к микробиологической чистоте, могли быть выполнены без существенных дополнительных конструктивных затрат.
Согласно изобретению эта задача в отношении названного выше устройства для разветвления трубопровода решается благодаря тому, что периферийная стенка имеет уклон со стороны самотека к выходному отверстию для выпуска просачивающейся жидкости.
В устройстве для разветвления трубопровода согласно изобретению клапан посредством присоединительного элемента таким образом соединен с пустотелым корпусом, что просачивающаяся жидкость, поступающая в камеру просачивания, самостоятельно стекает к выходному отверстию для выпуска просачивающейся жидкости, поскольку камера просачивания имеет уклон, проходящий от входа, расположенного со стороны присоединительного элемента, до расположенного со стороны выхода выходного отверстия для выпуска просачивающейся жидкости. Поскольку таким образом в камере просачивания не может скапливаться просачивающаяся жидкость, то устройство для разветвления трубопровода согласно изобретению выполняет высокие требования, предъявляемые к микробиологической чистоте. Кроме того, выполнение условия микробиологической чистоты достигается без существенных дополнительных конструктивных затрат, поскольку вследствие уклона камеры просачивания не требуется устанавливать дополнительный гидротехнический затвор.
В предпочтительном варианте осуществления для образования уклона клапан имеет продольную ось, образующую с горизонталью угол ≠0° и расположенную под горизонталью.
Это решение предоставляет весьма простую в конструктивном отношении возможность придать камере просачивания уклон, благодаря тому, что именно клапан как таковой соединен с вертикальным пустотелым корпусом не строго горизонтально, как в уровне техники, а по наклонно понижающейся схеме. Угловое отклонение в размещении клапана относительно горизонтали целесообразно выбирать таким образом, чтобы наклонного положения было как раз достаточно для достижения уклона в камере просачивания. Это будет зависеть также от формы периферийной стенки камеры просачивания с ее стороны самотека (нижняя сторона).
Чрезмерное наклонное положение клапана происходит именно за счет более высокого конструктивного объема в вертикальном направлении пустотелого корпуса, если устройство для разветвления трубопровода имеет на полом корпусе в вертикальном направлении множество ответвлений трубопровода с соответствующим клапаном.
Предпочтительные углы наклонного положения клапана относительно горизонтали лежат в пределах от примерно 1° до примерно 45°, далее предпочтительно в пределах от примерно 10° до примерно 30°.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения камера просачивания имеет, по меньшей мере, один участок, сужающийся от входной стороны в направлении к выходному отверстию для выпуска просачивающейся жидкости, и периферийная стенка камеры просачивания на этом участке со стороны самотека имеет уклон в пределах, по меньшей мере, 0,5°.
Если клапан имеет сужающуюся, в частности конически сужающуюся периферийную стенку, как это имеет место в описываемом ниже предпочтительном варианте осуществления изобретения в сочетании с конически сужающимся запорным звеном, то строго горизонтальная установка клапана препятствовала бы самостоятельному оттоку просачивающейся жидкости. Просачивающаяся жидкость в этом случае даже стекала бы обратно в пустотелый корпус. В противоположность этому в названном ранее предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что сужающийся к выходному отверстию для выпуска просачивающейся жидкости участок камеры просачивания имеет уклон, по меньшей мере, примерно 0,5° во встроенном положении клапана, так что обеспечивается отток просачивающейся жидкости к выходному отверстию для выпуска просачивающейся жидкости. Благодаря этому при клапане в виде тела вращения, симметричного относительно продольной оси клапана, можно соединять клапан с пустотелым корпусом наклонно наружу с уклоном от пустотелого корпуса.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения сужающийся к выходному отверстию для выпуска просачивающейся жидкости участок имеет со стороны самотека уклон в пределах от примерно 0,5° до примерно 10°, предпочтительно от примерно 1° до примерно 5°, более предпочтительно примерно от 2° до примерно 3°.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения одно из запорных звеньев представляет собой взаимодействующую с цилиндрическим первым седлом клапана на корпусе клапана клапанную тарелку, снабженную радиальным уплотнением, а другое запорное звено выполнено в форме конической замыкающей втулки, на конце которой, обращенном к клапанной тарелке, размещено наклонное к оси уплотнение, взаимодействующее с коническим вторым седлом клапана на корпусе клапана.
Эта форма обоих запорных звеньев клапана обладает преимуществом конструктивно простого и малогабаритного исполнения, поскольку коническая замыкающая втулка с внутренней стороны образует периферийную стенку (по меньшей мере, со стороны самотека) камеры просачивания и, кроме того, на своем конце, обращенном к клапанной тарелке, посредством предусмотренного там осевого уплотнения одновременно обеспечивает уплотнение со стороны клапана.
При этом предпочтительно далее, если клапанная тарелка выполнена с возможностью осевого перемещения относительно замыкающей втулки в продольном направлении клапана и снабжена вторым, действующим наклонно к оси, уплотнением, которое для запирания камеры просачивания со стороны входа с уплотняющим действием прилегает к внутренней стороне замыкающей втулки.
Выгодно, что благодаря тому, что клапанная тарелка снабжена вторым, действующим наклонно по оси, уплотнением, которое для запирания камеры просачивания со стороны входа с уплотняющим действием прилегает к внутренней стороне замыкающей втулки, не требуется дополнительной уплотнительной кромки на участке этой уплотнительной системы. Такая уплотнительная кромка на этом участке препятствовала бы стоку просачивающейся жидкости и, кроме того, образовывала бы углы и ниши, благоприятствующие развитию микроорганизмов.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения присоединительный элемент на пустотелом корпусе снабжен кожухом, который в продольном направлении пустотелого корпуса имеет верхний отстоящий сбоку от пустотелого корпуса и направленный вниз участок к наклонно покатому соединению клапана с пустотелым корпусом.
Эта форма кожуха присоединительного элемента, через который клапан соединен с пустотелым корпусом, делает возможной удобную при сборке наклонную установку клапана относительно пустотелого корпуса, причем кожух присоединительного элемента при этом также легко доступен для очистки.
Другие признаки и преимущества вытекают из последующего описания и приложенных чертежей.
Разумеется, признаки, которые были описаны выше и которые еще будут пояснены ниже, могут быть использованы не только в соответственно приведенной комбинации, но также и в других комбинациях или по отдельности, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Пример осуществления изобретения представлен на чертежах и ниже подробно описан со ссылкой на них.
Фиг.1 - устройство для разветвления трубопровода с пустотелым корпусом и всего шестью клапанами, частично в продольном разрезе; и
фиг.2 - увеличенное по сравнению с фиг.1 изображение выреза устройства для разветвления трубопровода по фиг.1, частично в продольном разрезе.
На фиг.1 представлено устройство для разветвления трубопровода под общим ссылочным обозначением 10. Устройство 10 для разветвления трубопровода применяется в резервуарных танковых системах, которые представлены и описаны, например, в документе WO-A-02/066593. Устройство 10 для разветвления трубопровода заменяет при таком использовании предусмотренную там клапанную распределительную сеть.
Устройство 10 для разветвления трубопровода содержит установленный вертикально, вытянутый пустотелый корпус 12. Верхний конец 14 пустотелого корпуса 12 присоединен при этом непосредственно или через другой клапан к расположенному над ним танку на его дне. Танк вместе с дном на чертеже не представлен.
Нижний конец 16 пустотелого корпуса 12 в показанном примере осуществления замкнут, но может иметь также еще одно ответвление трубопровода с клапаном.
На пустотелом корпусе 12 в показанном примере осуществления выполнено в совокупности шесть присоединительных элементов 18а-18f, при этом к каждому присоединительному элементу 18а-18f присоединен клапан 20а-20f.
Присоединительные элементы 18а-18f размещены на пустотелом корпусе 12 сбоку.
Показанное в данном примере осуществления количество из шести присоединительных элементов 18а-18f и соответственно из шести клапанов 20а-20f является лишь примерным и в зависимости от требований и применения устройства 10 для разветвления трубопровода может быть выбрано также другим.
На фиг.2 представлен вырез устройства 10 для разветвления трубопровода из фиг.1 в зоне присоединительного элемента 18а и клапана 20а в увеличенном по сравнению с фиг.1 масштабе.
Пустотелый корпус 12, присоединительный элемент 18а и клапан 20а показаны частично в продольном разрезе. Клапан 20а показан, кроме того, в двух полях изображения, разделенных продольной осью 22 клапана 18а, причем оба поля изображения показывают соответственно разное рабочее состояние клапана 20а.
Клапан 20а представляет собой смесезащитный клапан, в частности двухседловый клапан, как еще подробно описывается ниже.
Клапан 20а имеет корпус 24, которым клапан 20а соединен с кожухом 26 присоединительного элемента 18а в месте 28 присоединения. Кожух 26 присоединительного элемента монолитно соединен с пустотелым корпусом 12.
Как следует из фиг.2, кожух 26 присоединительного элемента в продольном направлении пустотелого корпуса 12 содержит верхний отстоящий сбоку от пустотелого корпуса 12 и направленный вниз участок 26а, который делает возможным покатое с наклоном вниз соединение клапана 20а с пустотелым корпусом 12, как еще будет затем подробно описано.
Клапан 20а образует соединение пустотелого корпуса 12 с не показанным трубопроводом, который на фиг.2 проходит, например, перпендикулярно плоскости чертежа.
В корпусе 24 клапана размещены два подвижных относительно друг друга запорных звена 30 и 32.
Запорное звено 30 выполнено в форме клапанной тарелки, содержащей первое действующее радиально уплотнение 34, которое в нижнем поле изображения на фиг.2, показывающем запорное положение запорного звена 30, с радиально уплотняющим действием взаимодействует с цилиндрическим седлом 36 клапана.
Второе запорное звено 32 выполнено в форме замыкающей втулки, конусно сужающейся в направлении от пустотелого корпуса. Замыкающая втулка 32 на своем конце, обращенном к клапанной тарелке 30, имеет действующее наклонно по оси уплотнение 38, которое с уплотняющим действием взаимодействует с коническим седлом 40 клапана в запорном положении замыкающей втулки 32. Запорное положение замыкающей втулки 32 представлено в нижнем поле изображения фиг.2.
В запорном положении клапанной тарелки 30 и замыкающей втулки 32 клапанная тарелка 30 и замыкающая втулка 32 отдалены друг от друга.
На клапанной тарелке 30 кроме радиально действующего уплотнения 34 имеется также действующее наклонно по оси уплотнение 42, с уплотняющим действием прилегающее к внутренней стороне замыкающей втулки 32 в месте, имеющем ссылочное обозначение 44, когда клапанная тарелка 30 отводится к замыкающей втулке 32 в направлении от присоединительного элемента 18а.
Между запорными звеньями 30 (клапанная тарелка) и 32 (замыкающая втулка) имеется камера 46 просачивания, проходящая примерно от конца замыкающей втулки 32, расположенного со стороны присоединительного элемента, до выходного отверстия 48 для выпуска просачивающейся жидкости.
Камера просачивания 46 ограничена периферийной стенкой 50, образованной на первом участке 52 конусно сужающейся внутренней стенкой замыкающей втулки 32, а на втором участке 54 цилиндрической внутренней стенкой замыкающей втулки 32, при этом участок 54 выходит в конце концов в выходное отверстие 48 для выпуска просачивающейся жидкости.
На участке 52 камеры просачивания уклон в представленном примере осуществления составляет примерно 2,5°, то есть обозначенный на фиг.2 угол α, обозначающий уклон относительно вертикали, составляет примерно 87,5°.
На участке 54 камеры просачивания 46 уклон составляет более чем примерно 2,5°.
Для того чтобы выполнить непрерывный уклон камеры просачивания 46, клапан 20а с покатым наклоном соединен с пустотелым корпусом 12, для чего кожух 26 присоединительного элемента выполнен с приданием формы, представленной на фиг.2. Продольная ось 22 клапана 20а образует с горизонталью угол β, равный примерно 28°.
Угол наклона β клапана 20а выбран в целом таким образом, что просачивающаяся жидкость самостоятельно вытекает из камеры 46 просачивания, и вследствие конической формы замыкающей втулки 32 опорный элемент 56, служащий для направления клапанной тарелки 30, обеспечивает безупречное направление клапанной тарелки 30.
Если бы клапан 20а был установлен с менее крутым наклоном, то опорный элемент 56 должен был бы быть смещен еще дальше назад от присоединительного элемента 18а, чтобы в камере 46 просачивания был образован уклон, необходимый для стока просачивающейся жидкости. Но это привело бы к тому, что клапанная тарелка 30 из-за своего большого вылета не могла бы хорошо устанавливаться.
Следствием более сильного наклона клапана 20а относительно горизонтали было бы, напротив, то, что кожух 26 присоединительного элемента 18а должен был бы быть чрезмерно увеличен и тем самым ухудшалась бы возможность экономичного изготовления устройства 10 для разветвления трубопровода.
Клапан 20а имеет на заднем своем конце, кроме того, привод 58 управления, который служит для управления запорными звеньями 30 и 32 и может быть сконструирован по известному типу.
Половина угла раскрытия конусообразной запирающей втулки 32 составляет в показанном примере осуществления примерно 25°, но может быть выбран также в пределах от 15 до 35°, при этом следует всегда учитывать, что внутренняя стенка замыкающей втулки со стороны самотека имеет еще уклон.
Ниже описывается более подробно принцип действия клапана 20а.
В нижнем поле изображения фиг.2 клапан 20а показан в своем запорном положении, в котором клапанная тарелка 30 и замыкающая втулка 32 занимают свое уже описанное выше запорное положение.
Для того чтобы отпереть клапан 20а, клапанная тарелка 30 посредством привода 58 управления отводится назад в направлении к замыкающей втулке 32, при этом сама замыкающая втулка 32 сначала не перемещается. При этом рабочем ходе радиально действующее уплотнение 34 натягивается по цилиндрическому седлу 36 клапана и далее герметизирует среду в пустотелом корпусе 12 со стороны пустотелого корпуса.
Затем уплотнение 42 сплошным участком 44 с уплотняющим действием прилегает к внутренней стороне конусообразной замыкающей втулки 32 и герметизирует камеру 46 просачивания. При этом замыкающая втулка 32 еще не сместилась со своего седла 40 клапана. К этому моменту уплотнение 34 клапанной тарелки 30 размещается со стороны пустотелого корпуса, уплотнение 42 клапанной тарелки размещается со стороны камеры просачивания, а уплотнение 38 замыкающей втулки 32 размещается со стороны клапана. Среды, как и прежде, отделены друг от друга двойным уплотнением, и камера 46 просачивания оказывается замкнутой.
Благодаря уплотнению 42, наклонно по оси закупоривающему внутреннюю стенку замыкающей втулки 32, не требуется дополнительной уплотнительной кромки в зоне размещения уплотнения. Исключение такой уплотнительной кромки, которая могла бы препятствовать оттоку просачивающейся жидкости, достигается благодаря подогнанному к внутреннему контуру замыкающей втулки 32 наружному контуру клапанной тарелки 30 на участке уплотнения 42 вокруг размещенного на этом участке уплотнения.
При последующем отведении клапанной тарелки 30 от присоединительного элемента 18а клапанная тарелка 30 захватывает за собой замыкающую втулку 32 до тех пор, пока не будет достигнуто положение отпирания, как это представлено в верхнем поле изображения на фиг.2.
Процесс запирания осуществляется соответственно обратным образом.
Помимо режимов работы «запирание» и «отпирание» клапан 20а может работать также в «тактовом» режиме.
Для тактового режима клапана 20а клапанная тарелка 30 может перемещаться в направлении к пустотелому корпусу 12, а замыкающая втулка 32 в направлении привода 58 управления с соответствующего седла клапана.
При тактовой работе клапанной тарелки 30 чистящий раствор отводится через металлическую кольцевую канавку, образующуюся между цилиндрическим седлом 36 клапана и клапанной тарелкой 30 при тактовой работе, через камеру 46 просачивания по участкам 52, 54 к выходному отверстию 48 для выпуска просачивающейся жидкости и из него наружу. При этом очищается вся камера 46 просачивания. Для полного отвода очищающего раствора не требуется дополнительного устройства, например дополнительного клапана для камеры просачивания.
При тактовой работе замыкающей втулки 32 очищение камеры 46 просачивания осуществляется аналогичным образом.
Опорный элемент 56 по своему периметру отфланцован по касательной, чтобы таким образом обеспечить протекание по камере 46 просачивания вплоть до выходного отверстия 48 для выпуска просачивающейся жидкости.