Быстросъёмное устройство для перекрытия трубопровода посредством шарового крана, снабжённого установочной площадкой и шпинделем

Область техники
Полезная модель относится к средствам управления работой шарового крана и может быть использована в системах противоаварийной безопасности для перекрытия потока жидкости при обнаружении протечки в системе отопления или водоснабжения.
Уровень техники
Предлагаемое техническое решение предназначено для установки на стандартном техническом изделии шаровом кране. Шаровой кран, согласно информации, представленной в ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения - представляет собой кран, запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму (пункт 5.49). При этом согласно пункту 4.3 указанного документа: кран - тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. Арматуры бывают запорные, регулирующие и предохранительные. Согласно пункту 3.1 запорная арматура: Арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью.
Известно устройство электромеханическое поворотное устройство (https://teko-shop.ru/catalog/ops/izveshchateli_kontaktnye/datchiki_magnito_kontantnye/epu/, дата обращения 30.11.21 г.). Электромеханическое поворотное устройство состоит из средства крепления на трубопроводе, исполнительного механизма и привода. Средство крепления на трубопроводе выполнено в виде двух металлических пластин с изгибами, обхватывающих трубопровод вблизи места установки, и стягиваемых между собой посредством крепежного элемента. Средство крепления присоединено к приводу посредством болтового соединения между пластинами, образующими средство крепления, и выступающим пластмассовым элементом привода. Исполнительный механизм выполнен в виде металлической пластины с двумя болтами. Указанные болты охватывают рукоятку шарового крана при установке.
Недостатком известного технического решения является сложность и долговременность съема привода.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является кран шаровой с электроприводом, информация о котором размещена на сайте https://armakip.com.ua/index.php?id=24, дата обращения 14.12.21 г. На прилегающей к шпинделю части корпуса шарового крана выполнена канавка. В корпусе электропривода выполнено центральное отверстие, для осуществления зацепления выходного вала привода со шпинделем. Шпиндель и прилегающая к нему часть корпуса шарового крана расположены в центральном отверстии. Электропривод снабжен скобой, для осуществления фиксации привода на шаровом кране. На корпусе привода выполнены четыре соединительные отверстия. Скоба выполнена из проволоки с центральной частью и двумя боковыми частями, образующими форму близкую к П-образной. Каждая боковая часть скобы пропущена через одно соединительное отверстие, проходит через канавку на прилегающей к шпинделю части корпуса шарового крана, и входит в другое соединительное отверстие. В процессе длительной эксплуатации при повторяющихся циклах открывания и закрывания, а также под действием вибрации при перепадах давления в трубопроводе, возможна деформация скобы. При этом происходит выход из зацепления скобы с канавкой, вследствие выполнения глубины канавки незначительной, по сравнению с толщиной проволоки, из которой выполнена скоба. Таким образом, нарушается фиксация электропривода на шаровом кране. Передача крутящего момента от привода к шпинделю невозможна, что негативно сказывается на эксплуатационной надежности устройства в целом.
Недостатком прототипа является невысокая эксплуатационная надежность.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в быстросъемном устройстве для перекрытия трубопровода посредством шарового крана, снабженного установочной площадкой и шпинделем, содержится корпус, привод, вторую соединительную часть, и соединительную скобу, привод снабжен приводным валом, корпус снабжен первой соединительной частью, в первой соединительной части выполнено углубление, первое проходное отверстие и четыре первых канала, первое проходное отверстие выполнено в углублении, вторая соединительная часть снабжена установочной поверхностью и первой соединительной поверхностью, первая соединительная поверхность и установочная поверхность расположены с противоположных сторон второй соединительной части, во второй соединительной части выполнено второе проходное отверстие и два вторых канала, второе проходное отверстие выполнено сквозным с установочной поверхности на первую соединительную поверхность, соединительная скоба выполнена в виде стержня, соединительная скоба содержит среднюю часть и две боковые части, средняя часть расположена между двумя боковыми частями, привод размещен внутри корпуса, вторая соединительная часть закреплена на установочной площадке шарового крана, вторая соединительная часть, по крайней мере частично, расположена в углублении, шпиндель соединен с приводным валом через первое проходное отверстие и второе проходное отверстие, одна боковая часть соединительной скобы последовательно пропущена через один, соответствующий этой одной боковой части, первый канал, один второй канал и, по крайней мере частично, размещена, в другом, соответствующем этой одной боковой части, первом канале, при этом другая боковая часть соединительной скобы последовательно пропущена через один, соответствующий этой другой боковой части, первый канал, другой второй канал и, по крайней мере частично, размещена в другом, соответствующем этой другой боковой части, первом канале.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1-2), где на фиг. 1 показаны отдельные элементы быстросъемного устройства для перекрытия трубопровода посредством шарового крана с установочной площадкой и шпинделем, на фиг. 2 показано быстросъемное устройство для перекрытия трубопровода посредством шарового крана с установочной площадкой и шпинделем в сборе.
Раскрытие полезной модели
На фигурах обозначены: трубопровод 1, соединительный участок 2, установочная площадка 3, корпус крана 4, крепежный элемент 5, установочная поверхность 6, второй канал 7, углубление 8, первое проходное отверстие 9, приводной вал 10, упорная поверхность 11, корпус 12, первый канал 13, боковая часть 14, переходная часть 15, средняя часть 16, соединительная скоба 17, привод 18, первая соединительная часть 19, вторая соединительная часть 20, шаровой кран 21.
Основными элементами быстросъемного устройства для перекрытия трубопровода посредством шарового крана (далее иногда именуемого - устройство) являются корпус 12, привод 18, вторая соединительная часть 20 и соединительная скоба 17.
Для удобства раскрытия конструкции и использования устройства сначала рассмотрим конструкцию шарового крана 21.
Шаровой кран 21 состоит из корпуса крана 4, запирающего элемента, шпинделя и седла (на фиг. не видно). Корпус крана 4 выполнен в виде отрезка трубы или двух отрезков трубы, соединенных между собой. На противоположных концах корпуса крана 4 расположены соединительные участки 2, представляющие собой участки крепления корпуса крана 4 к трубопроводу 1, например гайку, штуцер.
Внутри корпуса крана 4 установлено седло, выполненное из уплотнительного материала. В седле установлен запирающий элемент. Согласно пункту 7.5 ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения: запирающий элемент (запирающий орган; запорный орган или элемент; замыкающий элемент; затвор) - подвижная часть затвора, связанная с приводом, позволяющая при взаимодействии с седлом осуществлять управление потоком рабочих сред путем изменения проходного сечения пропускного отверстия и обеспечивать определенную герметичность. Запирающий элемент свободно вращается внутри седла. В запорной арматуре, предназначенной для перекрытия потока жидкости в трубопроводе, запирающий элемент имеет одно сквозное отверстие. Для управления шаровым краном 21 запирающий элемент соединен со шпинделем. Шпиндель представляет собой кинематический элемент арматуры, осуществляющий передачу крутящего момента от привода или исполнительного механизма к запирающему или регулирующему элементу арматуры (пункт 7.23 ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения).
В частном случае корпус крана 4 снабжен установочной площадкой 3 для подсоединения привода 18. Установочная площадка 3 выполнена в виде плоского элемента любой формы, например прямоугольной, круглой, шестиугольной или любой другой. Установочная площадка 3 расположена в целом перпендикулярно шпинделю. При этом шпиндель пропущен через установочную площадку 3 (через третье проходное отверстие) с обеспечением его вращения относительно установочной площадки 3 и подсоединения к приводу 18. В установочной площадке 3 могут быть выполнены различные отверстия, например, под крепежные элементы 5 (первые крепежные отверстия), а также выступы и углубления для облегчения конструкции или более точного позиционирования привода 18. Данные конструкции широко известны, примеры приведены, например, на сайте https://arma-privod.ru/category/catalog/sharovye-krany/krany-s-ploshhadkoj-pod-privod-iso-5211/, дата обращения 10.12.2021 г.
Привод 18 состоит из двигателя и, в частном случае, передаточного механизма.
Двигатель представляет собой средство, преобразующее один вид энергии в др. вид или механическую работу. В частном случае в устройстве использован электродвигатель, преобразующий электрическую энергию во вращательное движение выходного вала.
Передаточным механизм представляет собой средство преобразования и передачи крутящего момента от двигателя на приводной вал 10. Передаточный механизм представляет собой редуктор. Передаточный механизм может быть выполнен в виде одной или нескольких зубчатых передач, системы зубчатых и червячных передач, а иногда и фрикционных передач. Передаточный механизм на выходе снабжен приводным валом 10. Приводной вал 10 снабжен средством соединения со шпинделем, в частном случае муфтой, выполненной ответной к шпинделю, для осуществления их взаимного зацепления.
В случае отсутствия передаточного механизма, в качестве приводного вала 10 выступает выходной вал двигателя. Привод 18 расположен в корпусе 12.
Корпус 12 обеспечивает защиту вращающихся частей привода 18 от попадания инородных тел, а также защищает пользователя от несчастных случаев. Корпус 12 снабжен первой соединительной частью 19. Корпус 12 может быть выполнен цельным или разборным, состоящим из нескольких частей. При этом первая соединительная часть 19 может быть выполнена заодно с одной из частей корпуса, или как одна из частей корпуса, выполненного разборным.
В первой соединительной части 19 выполнено углубление 8, первое проходное отверстие 9 и четыре первых канала 13. Первое проходное отверстие 9 выполнено для осуществления соединения приводного вала 10 со шпинделем. Углубление 8 выполнено с обеспечением размещения в нем, по крайней мере частично, второй соединительной части 20, описанной далее. Первое проходное отверстие 9 выполнено в углублении 8. Размеры углубления 8 выполнены большими, чем размеры первого проходного отверстия 9. При этом образована упорная поверхность 11, предназначенная для контакта со второй соединительной частью 20.
Канал, согласно второму значению в толковом словаре Ожегова на сайте https://dic.academic.ru/dic.nsf/ogegova/79438, дата обращения 14.12.2021 г., означает узкое длинное полое пространство внутри чего-нибудь. При этом согласно определению, приведенному в третьем значении в Словаре иностранных слов, вошедших в состав русского языка. - Павленков Ф., 1907 (информация приведена на сайте dic.academic.ru/dic.nsf/dic_fwords/18485/КАНАЛ, дата обращения 14.12.2021 г.) канал-это всякое трубообразное углубление и сквозное отверстие. Таким образом, под каналом в данной заявке в том числе понимается как отверстие, окруженное каким-либо материальным объектом (например, материалом первой соединительной части 19 или второй соединительной части 20), так и узкое длинное (трубообразное) углубление, открытое по одно из длинных сторон.
Каждый первый канал 13 представляет собой узкое полое пространство в первой соединительной части 19. Два первых канала 13 расположены с одной стороны от углубления 8, другие два первых канала 13 расположены с противоположной стороны углубления 8. При этом два первых канала 13 выполнены сквозными, а два других первых канала 13 могут быть выполнены как сквозными, так и заглушенными. В частном случае первая соединительная часть 19 может быть снабжена первыми соединительными выступами, в которых выполняют первые каналы 13.
Вторая соединительная часть 20 ограничена установочной поверхностью 6 и первой соединительной поверхностью. Установочная поверхность 6 и первая соединительная поверхность имеют наибольшие площади, чем другие поверхности второй соединительной части 20. Установочная поверхность 6 и первая соединительная поверхность расположены с противоположных сторон второй соединительной части 20. При этом, в частном случае, вторая соединительная часть 20 выполнена в виде пластины любой формы, например прямоугольной, круглой, шестиугольной или любой другой. Во второй соединительной части 20 выполнены второе проходное отверстие, вторые крепежные отверстия и вторые каналы 7.
Второе проходное отверстие выполнено сквозным с установочной поверхности 6 на первую соединительную поверхность. Второе проходное отверстие выполнено с обеспечением совмещения (в целом соосного расположения) с третьим проходным отверстием установочной площадки 3. Шпиндель, по крайней мере частично, пропущен через второе проходное отверстие с обеспечением его соединения с приводным валом 10.
Вторые крепежные отверстия выполнены сквозными с установочной поверхности 6 на первую соединительную поверхность. Расположение вторых крепежных отверстий выполнено с обеспечением их совмещения с первыми крепежными отверстиями установочной площадки 3 шарового крана 21.
Второй канал 7 представляет собой продолговатое узкое полое пространство во второй соединительной части 20. Вторые каналы 7 могут быть выполнены в виде отверстий, окруженных материалом второй соединительной части 20, или в виде углублений или желобов, открытых со стороны установочной поверхности 6 (как показано на фиг. 1, 2). Вторых каналов 7 во второй соединительной части 20 выполнено два. Вторые каналы 7 расположены вдоль установочной поверхности 6 и первой соединительной поверхности, в частном случае в целом параллельно. Вторые каналы 7 выполнены сквозными. Вторые каналы 7 расположены на некотором расстоянии друг от друга. В частном случае на второй соединительной части 20 могут быть выполнены вторые соединительные выступы, в которых выполняют вторые каналы 7.
Соединительная скоба 17 выполнена как тонкий стержень, состоящий из средней части 16 и двух боковых частей 14. Средняя часть 16 расположена между двумя боковыми частями 14. Боковые части 14 расположены под углом к средней части. При этом обе боковые части 14 загнуты в одну сторону от средней части 16 с образованием в целом П-образной формы. В частном случае средняя часть 16 и/или боковые части 14 могут быть выполнены частично изогнутыми, или могут быть соединены с образованием переходных частей 15 (как показано на фиг. 1). Каждая переходная часть 15, в частном случае, расположена в целом перпендикулярно примыкающей к ней боковой части 14 и в целом перпендикулярна средней части 16.
В сборе вторая соединительная часть 20 присоединена к установочной площадке 3 шарового крана 21. При этом вторая соединительная часть 20, по крайней мере частично, прилегает установочной поверхностью 6 к установочной площадке 3. Соединение второй соединительной части 20 с установочной площадкой 3 выполнено за счет крепежных элементов 5. Каждый крепежный элемент 5 пропущен через одно первое крепежное отверстие и одно второе крепежное отверстие и закреплен посредством, например, гайки.
Вторая соединительная часть 20, по крайней мере частично, расположена в углублении 8 первой соединительной части 19. При этом одна пара первых каналов 13 расположена как продолжение одного второго канала 7, а другая пара первых каналов 13 расположена как продолжение другого второго канала 7.
Шпиндель соединен с приводным валом 10 через первое проходное отверстие 9 и второе проходное отверстие. При этом соединение может быть выполнено как непосредственно, так и посредством других конструктивных элементов, обеспечивающих передачу крутящего момента с приводного вала 10 на шпиндель.
Одна боковая часть соединительной скобы последовательно пропущена через один, соответствующий этой одной боковой части, первый канал, один второй канал и, по крайней мере частично, размещена в другом, соответствующем этой одной боковой части, первом канале. Другая боковая часть соединительной скобы последовательно пропущена через один, соответствующий этой другой боковой части, первый канал, другой второй канал, и, по крайней мере частично, размещена в другом, соответствующем этой другой боковой части, первом канале.
Осуществление полезной модели
В случае использования указанных выше элементов и средств, изобретение реализуется следующим образом (представленное описание объекта иллюстрирует частный случай его исполнения, возможны и иные реализации с использованием признаков данного технического решения).
Изготавливают корпус 12 и вторую соединительную часть 20 путем вытачивания их из пластмассы или путем литья подготовленной пластической массы в форму и выдержки до отверждения. Привод 18 размещают внутри корпуса 12, таким образом, чтобы обеспечить соединение шпинделя с приводным валом 10 через второе проходное отверстие. Изготавливают соединительную скобу 17 путем изгиба металлического стержня необходимой длины.
Устанавливают на трубопровод 1 шаровой кран 21 с установочной площадкой 3. К установочной площадке 3 до или после установки на трубопровод 1 присоединяют вторую соединительную часть 20. Вторую соединительную часть 20 присоединяют посредством пропуска каждого крепежного элемента 5 через первое крепежное отверстие и второе крепежное отверстие и стяжки их посредством гайки. После установки шарового крана 21 и второй соединительной части 20 устанавливают корпус 12 с приводом 18. Для этого вторую соединительную часть 20 размещают в углублении, выполненном в первой соединительной части 19 корпуса 12. При этом обеспечивают зацепление приводного вала 10 со шпинделем, например, посредством муфты. Совмещают первые каналы 13 и вторые каналы 7 путем повороту корпуса 12 на второй соединительной части 20. Далее производят непосредственное крепление посредством соединительной скобы 17. При этом одну боковую часть 14 соединительной скобы 17 последовательно пропускают через один первый канал 13, один второй канал 7 и, по крайней мере частично, размещают в другом первом канале 13. Другую боковую часть 14 последовательно пропускают через третий первый канал 13, другой второй канал 7 и, по крайней мере частично, размещают в четвертом первом канале 13.
Соединительная скоба 17 фиксирует вторую соединительную часть 20 относительно корпуса 12. Фиксация обеспечена за счет расположения каждой боковой части 14 скобы 17 в первых каналах 13 и вторых канал 7. При этом в случае необходимости отсоединения привода 18 пользователю достаточно просто вытащить соединительную скобу 17 из первых каналов 13 и вторых каналов 7 и снять корпус 12 с приводом 18 со второй соединительной части 20.
В случае необходимости ручного управления возможны два варианта поворота шарового крана 21. При зафиксированном приводном вале 10 относительно корпуса 12 пользователь удерживает корпус 12 и осуществляет поворот корпуса 12 с приводом 18 относительно шарового крана 21 и второй соединительной части 20. Или, в частном случае, снимают корпус 12 с приводом 18 и осуществляют поворот непосредственным воздействием на шпиндель.
Устройство используют, например, в системах защиты помещения от затопления. В местах наиболее вероятного скопления воды на полу устанавливают датчики наличия воды. Датчики наличия воды подключают к блоку управления. Также к блоку управления подключают привод с обеспечением возможности получения управляющего сигнала от блока управления к приводу 18.
В случае обнаружения на полу воды, срабатывают датчики наличия воды. Сигнал о наличии воды поступает от датчиков наличия воды на блок управления. Блок управления выдает сигнал на закрытие шарового крана 21. Срабатывает электродвигатель, преобразующий электрическую энергию во вращательное движение. В месте зацепления приводного вала 10 привода 18 со шпинделем происходит передача крутящего момента. Шпиндель поворачивает запирающий элемент в положение закрыто, при котором отверстие в запирающем элементе располагается перпендикулярно направлению потока жидкости в трубопроводе, на котором установлен шаровой кран 21. Таким образом, происходит перекрытие потока жидкости в трубопроводе 1 и предотвращение аварийной ситуации.
В процессе длительной эксплуатации, при повторяющихся циклах открывания и закрывания, а также под действием вибраций, при перепадах давления в трубопроводе, может происходить смещение или даже деформация металлического стержня, из которой выполнена соединительная скоба 17. При этом, в случае выполнения устройства как описано в прототипе, может происходить отсоединение привода от шарового крана 21, при выходе скобы из канавки. Предлагаемое техническое решение решает эту проблему, за счет использования в составе первой соединительной части 19 и второй соединительной части 20 и соединительной скобы 17. При этом втора соединительная часть 20 надежно зафиксирована на шаровом кране 21, первая соединительная часть 19 выполнена как часть корпуса привода 18. Соединительная скоба 17 расположена каждой боковой частью 14 соединительной скобы 17 в первых каналах 13 и вторых канал 7. При этом в случае деформации соединительной скобы 17 и выхода ее из второго канала 7 не происходит отсоединение привода 18 от шарового крана 21. При этом соединительная скоба 17 располагается на установочной поверхности 6 и продолжает удерживать привод 18 по отношению к шаровому крану 21.
Таким образом, выполнение устройства с совокупностью существенных признаков, описанных в формуле, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности за счет выполнения соединения привода 18 с шаровым краном 21 посредством соединительной скобы 17, пропущенной через первые каналы 13 и вторые каналы 7, выполненные в первой соединительной части 19 и второй соединительной части 20.