ПОВОРОТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ROTARY SWITCH FOR USE IN UNFAVORABLE AMBIENT CONDITIONS

Изобретение относится к поворотному выключателю, снабженному средством визуальной сигнализации, в частности, пригодному для эксплуатации в неблагоприятных условиях окружающей среды.
В частности, поворотный выключатель снабжен средством сигнализации, таким как индикатор состояния, для обеспечения визуальной индикации рабочего состояния приводного устройства, такого как клапан или привод, функционально связанного с указанным выключателем. Поворотный выключатель такого типа, оснащенный средством визуальной сигнализации, обычно называют "ограничительным выключателем" (ОВ).
Ограничительные выключатели известного уровня техники, как правило, содержат корпус и крышку, а также установленный внутри вращающийся элемент или индикатор, функционально связанный с валом клапана или привода, расположенного в корпусе. Вращающиеся элементы часто оснащены визуальными индикаторами углового положения вала клапана или привода, с целью обеспечения визуальной индикации с внешней стороны выключателя рабочего состояния клапана или привода. Эти визуальные индикаторы обычно размещены на крышке, чтобы их можно было видеть снаружи выключателя; например, индикатор может быть выполнен в виде диска или колпачка, вращающегося совместно с валом и снабженного соединенным с ним закрывающим элементом, который является зафиксированным и выполняет функцию фиксированной базы углового положения индикатора.
Ограничительные выключатели часто применяются в области добычи и переработки углеводородов, например, в нефтяных скважинах, на морских буровых платформах и трубопроводах. В установках такого типа высокое содержание двуокиси углерода и сероводорода в неочищенной нефти и газе, в сочетании с неблагоприятными условиями окружающей среды (например, в открытом море или в пустыне), может приводить к серьезным коррозионным явлениям.
Типичным примером является гальвано-контактная коррозия, возникающая в ситуации, когда один металл находится в электрическом контакте с другим электрохимически неактивным металлом (фактически, для возникновения коррозии часто бывает достаточно лишь механического контакта одного металла с другим), и оба металла подвержены воздействию неблагоприятной окружающей среды (например, в присутствии морской воды или кислых растворов). В результате такой коррозии происходит медленное и постепенное окисление электрохимически более активного металла. Кроме того, в случае комбинированного действия механических напряжений и коррозионно-активной среды, часто возникают трещины в металле, которые могут приводить к выходу из строя металлических деталей.
Даже ограничительные выключатели, изготовляемые, в основном, из металла, при эксплуатации в неблагоприятных условиях окружающей среды подвержены коррозии вышеупомянутого типа, которая может приводить к их выходу из строя. Это обуславливает высокие затраты на ликвидацию как непосредственных повреждений (замена поврежденных материалов, затраты на проведение операций замены), так и косвенных убытков (производственные потери, простой оборудования, загрязнение окружающей среды).
В связи с вышесказанным, области промышленности, оборудование в которых работает в неблагоприятных условиях окружающей среды, нуждаются в высоконадежных устройствах, обеспечивающих низкие затраты на техобслуживание.
Таким образом, существует необходимость в создании поворотного выключателя, стойкого к воздействию коррозии.
Данная цель достигается с помощью поворотного выключателя по п. 1 формулы настоящего изобретения и с помощью соответствующего способа изготовления по п. 9.
В зависимых пунктах формулы представлены также другие варианты реализации выключателя согласно настоящему изобретению.
Дальнейшие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными после ознакомления с приведенным ниже его подробным описанием на примере предпочтительного и не ограничивающего варианта реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 - поворотный выключатель согласно настоящему изобретению, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 2 - корпус поворотного выключателя, показанного на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 3 - элемента корпуса, показанного на фиг. 2, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 - корпус, показанный на фиг. 2, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 5 - элемент корпуса, показанного на фиг. 5, вид в увеличенном масштабе.
На указанных выше чертежах ссылочной позицией 1 обозначен поворотный выключатель в целом, оснащенный средством визуальной сигнализации для визуальной индикации рабочего состояния внешнего устройства.
Поворотный выключатель 1 содержит корпус 2 выключателя с расположенным внутри валом (не показан), который может вращаться относительно оси вращения Х-Х в зависимости от работы внешнего устройства.
Корпус 2 выключателя выполнен из металла или покрыт снаружи металлом. Например, корпус 2 выключателя может быть выполнен из алюминия или алюминиевых сплавов.
Что касается формы, количество стенок и геометрические размеры корпуса 2 выключателя могут быть любыми, и их ни в коем случае не следует считать ограничивающими объем настоящего изобретения.
.Корпус 2 выключателя содержит отверстие 21 для доступа во внутреннюю полость 22, в которой установлен вал с возможностью вращения.
Корпус 2 выключателя содержит расположенную на отверстии 21 кромку 23, выступающую наружу.
Поворотный выключатель 1 также включает в себя крышку 4, надеваемую на корпус 2 выключателя для его закрытия, содержащую средство 3 визуальной сигнализации, установленное на валу с возможностью вращения относительно оси Х-Х.
Предпочтительно, крышка 4 выполнена из металла или покрыта снаружи металлом.
Крышка 4 содержит отверстие для доступа во внутреннюю полость 42, в которой установлен вал с возможностью вращения.
Крышка 4 содержит расположенную на отверстии 21 кромку 43, выступающую наружу.
Предпочтительно, средство 3 визуальной сигнализации содержит индикатор 31, прикрепленный с возможностью вращения к указанному валу 20 с целью обеспечения визуальной сигнализации углового положения и/или рабочего состояния вращающегося вала при взгляде снаружи поворотного выключателя 1.
Согласно одному из возможных вариантов реализации, индикатор 31 может вращаться относительно указанной оси вращения Х-Х, и может быть снабжен крышкой 32 для обеспечения возможности визуальной сигнализации рабочего состояния внешнего устройства. Например, крышка 32 может выполнять функцию закрывающего средства, обеспечивая быструю и эффективную идентификацию рабочего состояния внешнего устройства; например, крышка 32 может содержать закрытые области, а индикатор 31 может содержать сигнализацию рабочего состояния, например, текст "открыто-закрыто".
Индикация рабочего состояния внешнего устройства демонстрируется на индикаторе 31, функционально связанном с валом, причем данная индикация может производиться механическим, химическим или электрохимическим способом, а также посредством демонстрации обозначений.
Крышка 4 прикреплена к корпусу 2 выключателя с целью его закрытия с помощью нескольких соединительных винтов 5, каждый из которых расположен в специальном гнезде 45, 25, выполненном как в крышке 4, так и в корпусе 2 выключателя.
Предпочтительно, корпус 2 выключателя содержит на кромке 23 несколько таких гнезд 25. Кроме того, крышка 4, предпочтительно, также содержит на кромке 43 определенное количество гнезд 45, расположенных таким образом, что они совпадают с гнездами 25 корпуса 2 выключателя.
Гнездо 25, выполненное в корпусе 2 выключателя, представляет собой резьбовое отверстие. Предпочтительно, гнездо 25 представляет собой сквозное резьбовое отверстие.
Предпочтительно, гнездо 45, выполненное в крышке 4, в своей первой части представляет собой сквозное резьбовое отверстие, чтобы обеспечивалась возможность закрепления винта.
Соединительные винты 5 выполнены из металла или покрыты снаружи металлом. Например, соединительные винты 5 могут быть выполнены из стали, предпочтительно, нержавеющей стали.
Соединительный винт 5 содержит головку 51 и резьбовой конец 52. Предпочтительно, соединительные винты 5 представляют собой болты с квадратной головкой.
Даже в обычном поворотном выключателе крышка крепится к корпусу выключателя с помощью нескольких винтов. Следует отметить, что корпус и винты выполнены из разных металлических материалов, в частности, корпус обычно выполняется из более химически активного металла. Таким образом, при использовании обычного поворотного выключателя в неблагоприятных условиях окружающей среды, т.е., когда он подвержен воздействию неблагоприятных условий, простой механический контакт металлических поверхностей корпуса и винтов приводит к возникновению коррозии вследствие гальванического контакта. Такая коррозия приводит к образованию ржавчины, которая прочно скрепляет винт с резьбовым отверстием, делая невозможным его отворачивание и вскрытие обычного поворотного выключателя для проведения операций техобслуживания. Кроме того, коррозия, в сочетании с действующими на корпус механическими напряжениями вследствие затяжки винтов, приводит к образованию трещин в металле корпуса, что служит причиной выхода из строя обычного поворотного выключателя.
С учетом вышесказанного, в поворотном выключателе 1 согласно настоящему изобретению, внутри гнезда 25 в корпусе 2 выключателя предусмотрена вставка 6.
Вставка 6 представляет собой цилиндрический элемент (например, гильзу) с резьбой на внешней поверхности для присоединения к резьбовой поверхности гнезда 25, и с резьбой на внутренней поверхности для вкручивания соединительного винта, входящего в зацепление с указанной внутренней резьбой.
Предпочтительно, вставка 6 выполнена из материала, способного предотвратить возникновение гальванического тока между гнездом 25 корпуса 2 выключателя и соединительным винтом 5.
В одном из вариантов реализации изобретения, вставка 6 выполнена из того же самого материала, что и соединительный винт 5, и, таким образом, между вставкой и соединительным винтом коррозия не возникает. В этом примере, вставка 6 выполнена из менее химически активного металла, чем корпус 2 выключателя; таким образом, между корпусом и вставкой коррозия не возникает. Однако возможное образование оксидов между корпусом и вставкой, которые также скрепляют эти два элемента, не мешает проведению операций техобслуживания на поворотном выключателе 1 согласно настоящему изобретению. В данном варианте реализации, вставка 6 дает возможность "перенесения" явления коррозии с пары корпус-винт на пару корпус-вставка.
В варианте реализации, в котором корпус 2 выключателя выполнен из алюминия или алюминиевого сплава, а соединительный винт 5 выполнен из стали, ставка 6 может быть выполнена, например, из стали, предпочтительно, из нержавеющей стали.
В еще одном возможном варианте реализации, вставка 6 выполнена из изолирующего материала или покрыта изолирующим материалом, и, следовательно, между вставкой и соединительным винтом коррозия не возникает. Это дает возможность предотвратить распространение микротоков и коррозию более химически активного из двух металлов. Таким образом, в данном примере вставка 6 способна электрически изолировать два металла и предотвращать возникновение электротоков между ними. Следовательно, вставка 6 дает возможность предотвратить возникновение коррозии между корпусом и вставкой, а также между вставкой и винтом.
В варианте реализации, в котором корпус 2 выключателя выполнен из алюминия или алюминиевого сплава, а соединительный винт 5 выполнен из стали, ставка 6 может быть выполнена, например, из стали с покрытием из изолирующего материала или заряженного пластика.
Объектом настоящего изобретения также является способ изготовления поворотного выключателя 1 с крышкой 4, прикрепляемой к корпусу 2 выключателя для его закрытия с помощью нескольких соединительных винтов, каждый из которых установлен в специальном гнезде 45, 25 выполненном в крышке 4 и корпусе 2 выключателя. В частности, вышеуказанный способ включает в себя следующие этапы:
- обеспечение наличия корпуса 2 выключателя, выполненного из металла или покрытого снаружи металлом;
- выполнение гнезда 25 в корпусе 2 выключателя;
- установку внутрь гнезда 25 вставки 6, выполненной из материала, предотвращающего возникновение гальванических токов между гнездом 25 корпуса 2 выключателя и соединительным винтом 5.
В частности, этап выполнения гнезда 25 включает в себя выполнение резьбового отверстия в корпусе 2 выключателя, а этап установки вставки 6 предполагает вкручивание вставки 6 с внутренней и наружной резьбовыми поверхностями в указанное резьбовое отверстие в корпусе 2 выключателя.
Поворотный выключатель 1 согласно настоящему изобретению является коррозионно-стойким, и, в частности, может быть использован при неблагоприятных условиях окружающей среды (например, на нефтепромысловых платформах в открытом море или нефтедобывающих скважинах в пустыне).
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что поворотный выключатель 1 согласно настоящему изобретению со вставкой 6 между резьбовым отверстием гнезда 25 корпуса 2 выключателя и соединительным винтом 5 не подвержен возникновению коррозии между корпусом и винтом.
Специалисты в данной области без труда увидят множество других возможных изменений и модификаций конструкции вышеописанного поворотного выключателя, отвечающих конкретным требованиям и не выходящих за рамки объема охраны настоящего изобретения, определяемые приведенной ниже формулой изобретения.