УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДА ОТ ПОНИЖЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ НИЖЕ АТМОСФЕРНОГО

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для защиты гидравлических систем от понижения давления ниже атмосферного.
Известно противовакуумное автоматическое пружинное устройство (Монтаж систем внешнего водоснабжения и водоотводения: Справочник строителя / Под ред. А.К.Перешивкина, С.А.Никитина. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. ГУП ЦПП, 2003. - с.153-154.), имеющее корпус с тарельчатым клапаном, открывающимся с помощью сжатия пружины избыточным наружным давлением при возникновении в гидравлической системе разряжения величиной 0,08 МПа.
Недостатком данного устройства является возможность его срабатывания только при сильном понижении давления в системе ниже атмосферного, инерционность его работы, а также наличие, как основного рабочего органа, пружины, жесткость которой с течением времени может меняться и, тем самым, увеличивать величину возможного разряжения в системе, что недопустимо.
Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому техническому решению является устройство для защиты трубопровода, содержащее корпус, в котором размещен клапан, жестко соединенный с поршнем и разделительной диафрагмой, связанной с воздушной камерой, которая соединена с воздушно-гидравлическим колпаком при помощи одностороннего дросселя (SU, №306307,. F16K 47/10, опубл. 01.01.1971).
Данное устройство принято за прототип предлагаемой полезной модели.
К причинам, ограничивающим использование известного устройства для защиты трубопровода от понижения давления ниже атмосферного, относится то, что оно служит главным образом для защиты напорных систем от повышения давления при гидравлических ударах, а впускает воздух только при возникновении значительного разряжения в системе, т.е. обладает инерционностью срабатывания. Также данное устройство является сложным в эксплуатации, так как содержит воздушно-гидравлический колпак и воздушную камеру, которые необходимо пополнять воздухом, а также сложным по конструкции, так как устройство подключается к напорной системе с помощью двух патрубков, на одном из которых устанавливается корпус с клапаном, а на другом - воздушно-гидравлический колпак.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности срабатывания, упрощение конструкции и снижение затрат на эксплуатацию.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты трубопровода от понижения давления ниже атмосферного, содержащем корпус с отверстием для впуска воздуха, внутри которого установлен запорный клапан, жестко соединенный штоком с поршнем, подпирающим разделительную диафрагму, воздушно-гидравлический колпак и импульсную трубку, дополнительно установлены дросселирующий элемент и направляющая втулка штока, жестко соединенная с корпусом и расположенная в пространстве под седлом запорного клапана, которое связано посредством импульсной трубки через дросселирующий элемент с воздушно-гидравлическим колпаком, находящимся над разделительной диафрагмой.
На чертеже представлен общий вид устройства для защиты трубопровода от понижения давления ниже атмосферного в рабочем состоянии с установкой его на защищаемом трубопроводе.
Устройство для защиты трубопровода от понижения давления ниже атмосферного состоит из корпуса 1 и расположенного над ним воздушно гидравлического колпака 2, которые соединены между собой разделительной диафрагмой 3, опирающейся на поршень 4, жестко соединенный штоком 5 с запорным клапаном 6, в рабочем состоянии плотно прилегающим к седлу 7. Корпус 1 имеет отверстие для впуска воздуха 8 и направляющую втулки 9 для обеспечения вертикального расположения штока 5. Пространство под седлом 7 запорного клапана 6 и воздушно-гидравлический колпак 2 соединены импульсной трубкой 10, на которой установлен дросселирующий элемент 11 (например, кран или диафрагма с малым отверстием). Корпус 1 присоединен через задвижку 12 к вертикальному патрубку 13 защищаемого трубопровода 14.
Устройство для защиты трубопровода от понижения давления ниже атмосферного работает следующим образом.
При установке предлагаемого устройства на патрубке 13 защищаемого трубопровода 14 задвижка 12 закрыта, жидкость в корпусе 1, воздушно-гидравлическом колпаке 2 и импульсной трубке 10 отсутствует. Запорный клапан 6, шток 5, поршень 4 и разделительная диафрагма 3 находятся в нижнем положении (на чертеже их положение в данных условиях показано пунктиром).
Для приведения предлагаемого устройства в рабочее состояние задвижка 12 открывается при этом жидкость из напорного трубопровода 14 через патрубок 13 под рабочим давлением поступает в пространство под седлом 7 и плотно прижимает клапан 6 к седлу 7. По импульсной трубке 10 жидкость также поступает в воздушно-гидравлический колпак 2, сжимая находящийся там воздух. Под действием рабочего давления в трубопроводе 14 запорный клапан 6 удерживается плотно прижатым к седлу 7, так как площадь запорного клапана 6 больше площади поршня 4. Устройство находится в рабочем состоянии и готово для защиты трубопровода от понижения давления ниже атмосферного.
При понижении давления в трубопроводе 14 и патрубке 13 ниже атмосферного вследствие опорожнения системы, проявления гидравлического удара или других причин запорный клапан 6 опускается (положение показано пунктиром), и воздух через отверстие для впуска воздуха 8 и отверстие, образованное снижением положения запорного клапана 6, поступает в защищаемый трубопровод 14, восстанавливая в нем давление до атмосферного.
Быстрота срабатывания устройства даже при незначительном падении давления в трубопроводе 14 достигается тем, что состояние понижения давления (вакуума) передается по импульсной трубке 10 в воздушно-гидравлический колпак 2 с некоторым запаздыванием, благодаря наличию дросселирующего элемента 11, установленного на импульсной трубке 10. Вследствие указанного запаздывания давление на клапан 6 со стороны поршня 4 на короткое время превышает давление, действующее на клапан 6 со стороны патрубка 13, что способствует возникновению дополнительной силы, ускоряющей процесс открытия запорного клапана 6 и поступления воздуха в трубопровод 14 через отверстие для впуска воздуха 8.
При восстановлении рабочего давления в трубопроводе 14 запорный клапан 6 поднимается и плотно прижимается к седлу 7 за счет силы рабочего давления в трубопроводе 14. При этом поступление воздуха через отверстие для впуска воздуха 8 в трубопровод 14 прекращается.
Предлагаемая полезная модель компактна. Для ее присоединения к трубопроводу 14 требуется только один патрубок 13.
Полезная модель может быть использована для защиты трубопроводных систем различного назначения, в которых недопустимо снижение давления ниже атмосферного, например, при их опорожнении. Устройство для защиты трубопровода от понижения давления ниже атмосферного может быть использовано в качестве противоударного устройства для предотвращения возникновения разрывов сплошности потока при гидравлических ударах в напорных трубопроводах. Также полезная модель может быть использована для защиты от деформаций напорных емкостных сооружений различной промышленности (контейнеров, баков и т.п.) в случае их опорожнения.