АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ БАЛЛОНОВ С ХЛОРОМ
AUTOMATIC SWITCH OF CYLINDER WITH CHLORINE

Изобретение относится к запорной арматуре и предназначено для автоматического переключения источника потока газообразного хлора в системе дозирования расхода хлора с целью замены опустошенного источника (баллона или контейнера) на полный без остановки процесса дозирования хлора при дезинфекции воды в технологиях водоподготовки и может быть использовано в народном хозяйстве на водопроводных станциях, плавательных бассейнах и других объектах при обеззараживании питьевых, промышленных и сточных вод.
Известно множество устройств запорной арматуры (http://ru.wikipedia.org). К запорной арматуре относят краны, задвижки, вентили, клапаны. Запорная арматура это устройства для открытия и закрытия потока жидкостей или газов в трубопроводах, газопроводах, резервуарных патрубках, сливных и других распределительных устройствах. В зависимости от конструкции запирающего элемента и назначения запорная арматура подразделяется на огромное количество видов задвижек, кранов, клапанов, вентилей.
Управление запорной арматурой (вентилем, краном, запорным клапаном, задвижкой) осуществляется вручную (маховиком, барашком, штурвалом) с помощью электропривода, пневмопривода, гидропривода или электромеханического привода.
Недостатком всех известных аналогов, которые пригодны для работы с хлором, является то, что они не предназначены для автоматического переключения баллонов при замене опустошенного баллона на полный без остановки процесса дозирования хлора при дезинфекции воды. Поэтому все работы по замене пустого баллона на полный ведутся обычно вручную. Пустой баллон с помощью вентиля на баллоне закрывается, отсоединяется от рабочего хлоропровода, а полный баллон ставится на его место и присоединяется к системе, или с помощью резервной линии. В случае замены пустого баллона на полный резервная линия, соединенная с коллектором газообразного хлора (несколько баллонов с хлором, соединенных гребенкой между собой) с помощью вентилей подает хлор в ту линию, где произошла замена баллона. Этим обеспечивается непрерывность процесса дозирования хлора при дезинфекции воды.
Основным недостатком резервной линии является ее громоздкость, а также требует присутствия человека в опасной зоне, так как открытие и закрытие вентилей с хлором осуществляется вручную.
Из всего множества аналогов наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является кран шаровой трехходовой, выпускаемый ООО «Челябинскспецгражданстрой», ЗАО «Химприбор» (tatarm@list/ru).
Шаровой трехходовой кран применяется для переключения направления потоков в трубопроводах для различных рабочих сред с одной линии на другую. Шаровой трехходовой кран (фиг.1) состоит из трехходового корпуса, двух фланцев, запорного органа, оси привода запорного органа, рычага, уплотнительных колец, трех патрубков для входа и выхода рабочей среды.
Недостатком данного устройства является то, что оно не предназначено для автоматического переключения баллонов при замене опустошенного баллона на полный без остановки процесса и требует присутствия человека в опасной зоне.
Техническим результатом изобретения является автоматическое переключение источника потока газообразного хлора в системе дозирования расхода хлора с целью замены опустошенного источника (баллона или контейнера) на полный без остановки процесса дозирования хлора при дезинфекции воды и повышение безопасности работы с газообразным хлором.
Технический результат достигается тем, что автоматический переключатель баллонов с хлором, состоящий из трехходового корпуса, двух фланцев, запорного узла, оси привода запорного узла, уплотнительных колец, трех патрубков для входа и выхода, а запорный узел состоит из затвора, балансира и двух мембранных узлов, при этом затвор выполнен в форме цилиндра с уплотнительными кольцами по торцам, насаженного на ось переключения, свободно размещенную в посадочных местах мембранных узлов, а в центре затвора перпендикулярно оси переключения в горизонтальной плоскости впрессована ось балансира, состоящего из верхнего и нижнего клиновидных рычагов, соединенных между собой осью. Нижний клиновидный рычаг представляет собой опору, выполненную в виде одной детали, с клиновидной формой основания, со сквозным отверстием для свободного движения затвора и с пазом для оси балансира, а верхний клиновидный рычаг состоит из клиновидной верхней опоры и направляющей, между которыми размещена пружина. К тому же верхний и нижний клиновидные рычаги балансира своими клиновидными опорой и основанием упираются в прорези корпуса переключателя. А каждый мембранный узел состоит из корпуса мембраны с отверстиями и посадочными местами для оси переключения и собственно мембраны, плотно прижатой к корпусу мембраны муфтой резьбовым соединением.
Технический результат - автоматическое переключение баллонов достигается благодаря тому, что заявляемая конструкция запорного узла позволяет реагировать на изменение давления рабочей среды и изменять направление потока рабочей среды без использования ручного рычага управления.
Технический результат - изменение направления потока хлора автоматически - достигается тем, что ось привода запорного узла свободно перемещается вместе с затвором. Как только открывается баллон с хлором, давление газообразного хлора на мембрану начинает отодвигать затвор с балансиром, передавая движение на ось запорного узла и открывая проход хлору из первого баллона. По мере опустошения баллона с хлором давление газа на затвор ослабевает, и в тот момент, когда давление на другой торец затвора (со стороны полного баллона) дает результирующую силу, достаточную для преодоления усилия пружины, затвор перемещается, открывая проход для хлора из полного баллона и закрывая проход хлора из опустошенного баллона. Причем величина остаточного давления хлора в опустошенном баллоне зависит от усилия пружины и отрегулирована расчетом коэффициента жесткости пружины.
На фиг.2 изображен автоматический переключатель баллонов с хлором (АПБ), общий вид.
АПБ состоит из трехходового корпуса 1, двух фланцев 2, запорного узла 3, оси привода запорного узла 4, уплотнительных колец 5, двух патрубков для входа 6 и одного патрубка для выхода 7, при этом запорный узел 3 состоит из затвора 8, балансира 9 и двух мембранных узлов 10, при этом затвор 8 выполнен в форме цилиндра с уплотнительными кольцами 5 по торцам, плотно насаженного на ось переключения 11, свободно размещенную в посадочных местах 12 мембранных узлов 10. В центре затвора 8 перпендикулярно оси переключения 11 в горизонтальной плоскости впрессована ось привода запорного узла 4, служащая осью для балансира 9. Балансир 9 (фиг.3) состоит из верхнего 13 и нижнего 14 клиновидных рычагов, соединенных между собой осью 15. Нижний клиновидный рычаг 14 представляет собой опору, выполненную в виде одной детали, с клиновидной формой основания 16, со сквозным отверстием 17 для свободного движения затвора 8 и с пазом 18 для оси балансира 9. Верхний клиновидный рычаг 13 состоит из клиновидной верхней опоры 19, насаженной неподвижно на стержень 20, свободно перемещающийся в отверстии направляющей 21, соединенные между собой пружиной 22, и свободно вращающийся на оси 15 клиновидных рычагов. Верхний 13 и нижний 14 клиновидные рычаги балансира 9 своими клиновидными опорой 19 и основанием 16 упираются в прорези 23 корпуса 1 переключателя.
Каждый мембранный узел 10 состоит из корпуса мембраны 24, собственно мембраны 25, плотно прижатой к корпусу мембраны 24 муфтой 26 резьбовым соединением.
Автоматическое переключение баллонов с хлором при дозировании газообразного хлора при обеззараживании воды с помощью АПБ осуществляется следующим образом.
Для подачи хлора в систему дозирования вручную открывается вентиль на одном из двух баллонов с хлором, а после срабатывания переключателя открывается вентиль и на втором баллоне. Как только первый баллон будет открыт, хлор по входному патрубку 6 поступает в трехходовую полость переключателя и начинает давить на затвор 8. Если затвор 8 в соответствии с положением балансира 9 находится в открытом состоянии со стороны поступающего хлора, то хлор проходит к выходному патрубку 7, а если в закрытом состоянии, то под действием давления хлора затвор 8 будет перемещаться и открывать закрытый им проход для хлора, обеспечивая тем самым его движение к выходному патрубку 7. Такое состояние переключателя показано на фиг.2, 3 и будет сохраняться до тех пор, пока давление в первом баллоне не упадет ниже предельного значения, при котором разность давлений между первым (опорожняющимся) и вторым (полным) баллонами не достигнет значения, достаточного для преодоления усилия пружины 22 и перемещения затвора 8 в противоположное состояние, чем обеспечивается открытие прохода хлора из второго баллона к выходному патрубку 7 и закрытие прохода хлора из первого баллона, т.е. обеспечивается автоматическое переключение направления потока хлора с одной линии на другую без присутствия человека.
Таким образом, предлагаемая конструкция автоматического переключателя баллонов с хлором позволяет проводить переключение опустошенного баллона на полный автоматически без остановки процесса дозирования хлора при дезинфекции воды, что повышает качество обеззараживаемой воды, а также позволяет значительно повысить безопасность работы с газообразным хлором благодаря тому, что не требуется присутствие человека в рабочей зоне.
Заявляемая конструкция автоматического переключателя баллонов с хлором может быть также использована и в других отраслях народного хозяйства для работы с другими агрессивными и неагрессивными средами.