УСТРОЙСТВО С ДВОЙНОЙ ТРУБОЙ
DEVICE WITH DOUBLE PIPE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству с двойной трубой, в котором исключена утечка сред, текущих по внутренней и наружной трубам.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Обычно для подачи сред, например газа, от источника к турбине применяют единственную трубу. Существуют также двойные трубы, в которых одна из труб (далее «внутренняя труба») расположена внутри другой (далее «наружная труба») с некоторым заданным зазором. Такая конструкция позволяет подавать две различные среды по внутренней и наружной трубам из некоторого места выше по потоку, например от подающего тракта, к некоторому месту ниже по потоку, например в заданное место истечения сред (см. цитируемый патент 1).
[0003] Двойная труба также применяется, например, в трубопроводах установок обработки отработанного ядерного топлива, переработки радиоактивных отходов, ядерно-энергетических установок (цитируемые патенты 2 и 3).
[0004] Цитируемый патент 1: публикация японского патента №3971683.
Цитируемый патент 2: нерассмотренная японская патентная заявка, публикация №Н09-54189.
Цитируемый патент 3: нерассмотренная японская патентная заявка, публикация №2003-294883.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Однако, поскольку требуется управлять клапаном, регулирующим потоки сред во внутренней и наружной трубах, посредством выведенного наружу штока, известные устройства сталкиваются с проблемой утечки среды через зазор между штоком клапана и наружной трубой.
[0006] В свете вышеназванной проблемы задача настоящего изобретения - предложить такое устройство с двойной трубой, в котором исключена утечка сред, протекающих по внутренней и наружной трубам, за пределы наружной трубы.
[0007] Для решения вышеуказанной задачи согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство с двойной трубой, содержащее наружную трубу и вставленную в нее внутреннюю трубу, регулирующий поток среды сквозь себя, причем устройство также содержит:
- затвор клапана, регулирующий поток среды в наружной или внутренней трубе;
- шток клапана, проходящий сквозь наружную и внутреннюю трубы, на котором размещен затвор;
- детали уплотнения, в число которых входит сильфон или иное расширительное соединение, размещенное между наружной и внутренней трубами и предотвращающее протечку среды за пределы наружной трубы.
[0008] Согласно второму аспекту настоящего изобретения в устройстве с двойной трубой по первому аспекту один из концов сильфона присоединен к внутренней стенке наружной трубы, а другой конец - к штоку клапана.
[0009] В вышеописанных аспектах устройство с двойной трубой содержит:
- наружную трубу;
- внутреннюю трубу;
- затвор клапана, регулирующий поток среды в наружной или внутренней трубе;
- шток клапана, проходящий сквозь наружную и внутреннюю трубы, на котором размещен затвор;
- детали уплотнения, в число которых входит сильфон или иное расширительное соединение, размещенные между наружной и внутренней трубами и предотвращающие протечку среды за пределы наружной трубы.
Это позволяет предотвратить протечку сред, циркулирующих по внутренней и наружной трубам, за пределы наружной трубы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0029]
Фиг.1 схематически показывает компоновку устройства с двойной трубой согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 укрупненно показывает компоновку устройства с двойной трубой с фиг.1.
Фиг.3 схематически показывает компоновку устройства с двойной трубой согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
НОМЕРА ПОЗИЦИЙ
[0030]
10 - устройство с двойной трубой
11 - наружная труба
11а - внутренняя стенка
12 - внутренняя труба
13 - затвор клапана
14 - шток клапана
14а - фланец
15 - сильфон
16 - детали уплотнения
17а, 17b - привалочные поверхности
18 - механизм управления клапаном
19 - сальник
А - среда
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Ниже описывается настоящее изобретение в связи с прилагаемыми чертежами. Настоящее изобретение не ограничивается нижеописанными вариантами осуществления.
ПРИМЕР 1
[0011] Ниже раскрыто устройство с двойной трубой согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения в связи с прилагаемыми чертежами. На фиг.1 схематически показана компоновка устройства с двойной трубой согласно данному варианту осуществления. На фиг.2 с увеличением показана компоновка устройства с фиг.1. Как видно на фиг.1 и фиг.2, устройство 10 с двойной трубой согласно данному варианту осуществления содержит наружную трубу 11 и вставленную в нее внутреннюю трубу 12. Устройство 10 регулирует поток среды А, проходящий через него.
Устройство 10 с двойной трубой содержит затвор 13 клапана, который регулирует поток среды А во внутренней трубе 12, и шток 14 клапана, на котором установлен затвор 13 и который проходит сквозь стенки труб 11, 12.
Устройство 10 также содержит детали 16 уплотнения, в число которых входит сильфон 15, расположенный между наружной трубой 11 и внутренней трубой 12. Сильфон 15 исключает утечку среды А за пределы наружной трубы 11.
[0012] Детали 16 уплотнения в составе устройства 10 с двойной трубой согласно настоящему варианту осуществления содержат:
- сильфон 15;
- привалочную поверхность 17а, через которую один из концов (верхний на фиг.1) сильфона 15 прикреплен к внутренней стенке 11а наружной трубы 11;
- фланец 14а на штоке 14 клапана;
- привалочную поверхность 17b, через которую другой конец (нижний на фиг.1) сильфона 15 прикреплен к фланцу 14а;
- сальники 19, установленные между штоком 14 и наружной трубой 11, а также между штоком 14 и внутренней трубой 12 во избежание утечки среды.
[0013] Присоединив один из концов (верхний на фиг.1) сильфона 15 к внутренней стенке 11а наружной трубы 11, а другой конец (нижний на фиг.1) - к фланцу 14а на штоке 14 клапана в качестве деталей 16 уплотнения, можно предотвратить истечение циркулирующей по внутренней трубе 12 среды А за пределы наружной трубы 11.
[0014] Сильфон 15 установлен в пространстве между наружной трубой 11 и внутренней трубой 12. Поэтому то обстоятельство, что циркулирующая по внутренней трубе 12 среда А не входит в непосредственный контакт с сильфоном 15, позволяет предотвратить снижение износостойкости сильфона 15 и повысить безопасность, даже если среда циркулирует по внутренней трубе 12 в крайне жестких условиях.
[0015] В данном варианте осуществления сильфон 15 присоединен, например, сваркой к привалочным поверхностям 17а, 17b между внутренней стенкой 11а наружной трубы 11 и фланцем 14а. Однако способ крепления сильфона 15 не ограничен указанным - могут быть предусмотрены иные способы, например болтами.
[0016] Нижний конец сильфона 15 присоединен к штоку 14 клапана через фланец 14а. Однако настоящее изобретение не ограничено указанным соединением - нижний конец сильфона 15 можно присоединить непосредственно к штоку 14 клапана, в каковом случае шток 14 имеет привалочную поверхность 17b, как показано на фиг.3.
[0017] Устройство 10 с двойной трубой согласно данному варианту осуществления содержит механизм 18 управления клапаном, который вертикально перемещает затвор 13 клапана посредством штока 14. Механизм 18 регулирует поток среды А в наружной и внутренней трубах 11, 12. Такая конструкция позволяет регулировать поток среды А на пути от ее источника (не показан), например газотурбинной установки, к заданному месту истечения среды.
[0018] Среда А представляет собой газ или жидкость, подаваемую по наружной трубе 11 и внутренней трубе 12. К числу примеров среды А можно отнести такие обычно безопасные газы и жидкости, как, например, инертная газообразная смесь азота и аргона, разогретая до высокой температуры в горячей газовой печи и подаваемая в турбину.
[0019] Материал для изготовления труб 11, 12 выбирают сообразно свойствам циркулирующей по ним среды А и окружающей среды. Трубы могут быть, например, стальными, из нержавеющей стали, железа, смолы, либо же можно изготовить железные трубы, внутренняя стенка которых покрыта смолой.
[0020] В данном варианте осуществления сильфон 15 входит в число деталей 16 уплотнения в составе устройства 10 с двойной трубой. Детали 16 уплотнения рассчитаны только на вертикальное поступательное движение штока 14, при котором они сохраняют герметичность и эластичность. Выбор деталей 16 уплотнения в рамках настоящего изобретения не ограничивается сильфоном 15.
[0021] В устройстве 10 согласно данному варианту осуществления сальники 19 установлены между штоком 14 клапана и наружной трубой 11, а также между штоком 14 и внутренней трубой 12, предотвращая утечку среды. Основным изолятором, например, служит сальник 19. Такая конструкция позволяет исключить переток среды А из наружной трубы 11 во внутреннюю трубу 12. Даже при повреждении сильфона 15 можно свести к минимуму объем заключенной в трубах 11, 12 среды А, который истекает за пределы наружной трубы 11.
[0022] Устройство 10 с двойной трубой согласно данному варианту осуществления содержит наружную трубу 11 и вставленную в нее внутреннюю трубу 12, и регулирует поток среды А сквозь себя. Устройство также содержит:
- затвор 13 клапана, регулирующий поток среды А во внутренней трубе 12;
- шток 14 клапана, проходящий сквозь стенки наружной и внутренней труб 11, 12, на котором размещен затвор 13;
- детали 16 уплотнения, в число которых входит сильфон 15, размещенный между наружной трубой 11 и внутренней трубой 12 и предотвращающий протечку среды А за пределы наружной трубы 11.
Это позволяет предотвратить протечку среды А, циркулирующей по внутренней трубе 12, за пределы наружной трубы 11.
[0023] Сильфон 15 установлен в пространстве между наружной трубой 11 и внутренней трубой 12, а потому среда А, циркулирующая по внутренней трубе 12, не входит в непосредственный контакт с ним. Таким образом, даже если среда циркулирует по внутренней трубе 12 при чрезвычайно жестких условиях, износоустойчивость сильфона 15 не снижается, а надежность агрегата 10 остается высокой. Даже в случае повреждения сильфона 15 можно до крайности снизить риск истечения среды наружу, поскольку в том месте, где шток 14 затвора проходит сквозь наружную трубу 11, также установлен сальник 19.
[0024] В устройстве 10 с двойной трубой согласно данному варианту осуществления сильфон 15 способен выдерживать высокую температуру и высокое давление. Поскольку труба устройства 10 в данном варианте осуществления является двойной, она работоспособна при высоких температурах и давлениях и может служить при высокотемпературной газовой печи, теплом которой нагревают инертную смесь азота и аргона, подаваемую в турбину. В этом случае давление во внутренней и наружной трубах 11, 12 достигает порядка 9 МПа, температура в пространстве между наружной и внутренней трубами - порядка 200°С, а во внутренней трубе 12 - порядка 500°С.
[0025] Если устройство 10 с двойной трубой согласно данному варианту осуществления служит в качестве трубы при высокотемпературной газовой печи, сильфон 15 выполняют с расчетом на высокие температуру и давление. Это позволяет исключить утечку циркулирующей по наружной и внутренней трубам 11, 12 среды А за пределы наружной трубы 11.
[0026] В данном варианте осуществления сальник 19 установлен как между штоком 14 клапана и наружной трубой 11, так и между штоком 14 и внутренней трубой 12. Однако настоящее изобретение не ограничивается такой компоновкой - сальник 19 может быть установлен только между штоком 14 клапана и наружной трубой 11 или между штоком 14 и внутренней трубой 12.
[0027] Использование устройства с двойной трубой согласно настоящему варианту осуществления не ограничивается трубой высокотемпературной газовой печи, и устройство с двойной трубой может иметь трубчатую конструкцию с двойной трубой. Кроме того, настоящее изобретение может применяться не только в паро- или газотурбинной установке, но также, например, в сосуде высокого давления, циркуляционном насосе или клапане.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0028] Как указано выше, устройство с двойной трубой согласно настоящему изобретению содержит наружную и внутреннюю трубы. Сильфон установлен в пространстве между наружной и внутренней трубами, исключая истечение среды за пределы наружной трубы. Такая конструкция позволяет исключить утечку циркулирующей по наружной или внутренней трубе среды за пределы наружной трубы. Поэтому настоящее изобретение применимо в устройствах с двойной трубой, состоящих из наружной и внутренней труб.