МНОГОХОДОВОЙ КРАН

Предложение относится к трубопроводной арматуре общего назначения и предназначено для использования в качестве запорного и распределительного устройства в технологических трубопроводах для управления потоками различной рабочей среды.
Предпочтительно использование заявляемого технического решения в системах отопления жилых зданий и сооружений для распределения технической воды по определенным направлениям, например, для подключения и отключения радиаторов водяного отопления.
Кран - это запорное устройство, в котором подвижная деталь затвора имеет форму тела вращения с проходом для потока рабочей среды, и для
его перекрытия или изменения направления вращается вокруг своей оси, перпендикулярной оси трубопровода.
Известен трехходовой кран, состоящий из корпуса с патрубками, внутри которого установлен запирающий механизм (см. Назаров В.И., Водяное отопление, Москва, Траст-Пресс, 1999 г., стр.159-160).
Такие трехходовые краны широко используются в коммунальном хозяйстве в системах водяного отопления для отключения части отопительных приборов и переключения потоков теплоносителя с одной линии на другую.
Недостатком данного устройства является невозможность одновременного распределения потоков теплоносителя по разным направлениям.
Известен также многоходовой кран, включающий корпус с патрубками, внутри которого установлен запирающий механизм, состоящий из неподвижной втулки с отверстиями, которые соосны патрубкам корпуса, и размещенную внутри втулки управляющую пробку, выполненную в виде сплошного цилиндра, с расположенными на нем профилированными выемками (см. авторское свидетельство SU №359469, F 16 K 11/14, 1972 г.).
Недостатком этого устройства является ограниченное число сочетаний соединения или отключения патрубков корпуса при управлении потоками среды вследствие поворота управляющей пробки. Такое конструктивное исполнение сужает функциональные возможности крана и приводит в некоторых случаях к усложнению трубопроводной системы в связи с необходимостью установки нескольких многоходовых кранов.
Известен также многоходовой кран, содержащий корпус с осевыми и проточными каналами, распределительный диск с проточными каналами, расположенными с возможностью их гидравлического сообщения или разобщения (см. патент RU №2115051, F 16 K 11/0, 1998 г.).
Данное устройство позволяет коммутировать несколько потоков рабочей среды, однако недостатком многоходового крана является сложность конструкции и, как следствие, низкая надежность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является многопозиционный вентиль, содержащий размещенный в корпусе с радиальными патрубками поворотный цилиндрический затвор со сквозным отверстием с диаметром, равным диаметру патрубков (см. патент RU №2016322, F 16 K 11/085, 1994 г.).
Основным недостатком этого устройства является узкая область применения.
Из анализа уровня техники видно, что трубопроводная арматура, которая позволяет коммутировать несколько потоков рабочей среды, сложна по конструкции и недостаточно надежна, а простая и удобная - не позволяет получить перераспределение потоков среды с помощью одного устройства и требует установки нескольких кранов.
Технический результат предложения заключается в создании устройства, простого по конструкции, удобного и надежного при использовании, и одновременно с этим, позволяющего перераспределить потоки рабочей среды в зависимости от условий эксплуатации.
Для достижения указанного технического результата в многоходовом кране, содержащем корпус с четырьмя попарно перпендикулярными патрубками и размещенный внутри корпуса поворотный орган, выполненный с каналом для потока среды и установленный с возможностью радиального перемещения от рычага управления для совмещения отверстий канала с патрубками корпуса, согласно предложению, два диаметрально противоположных по вертикальной оси корпуса патрубка размещены в параллельных плоскостях со смещением относительно друг друга, причем в одной из этих плоскостей размещена вторая пара патрубков и указанный канал поворотного органа, при этом
поворотный орган выполнен сплошным и с дополнительным сквозным каналом, соединяющим обе плоскости.
Наличие отличительных признаков, а именно, размещение двух диаметрально противоположных по вертикальной оси корпуса патрубков в параллельных плоскостях со смещением относительно друг друга, расположение в одной из этих плоскостей второй пары патрубков и канала поворотного органа, выполнение поворотного органа сплошным и с дополнительным сквозным каналом, соединяющим обе плоскости, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Предложенное конструктивное выполнение поворотного органа, размещение одной пары диаметрально противоположных патрубков крана со смещением позволяет расширить диапазон переключении путем соединения одновременно двух каналов с третьим, сохраняя при этом возможность сочетания или отключения потоков в других известных вариантах, что приводит к достижению вышеуказанного технического результата.
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен разрез А-А многоходового крана в положении, обеспечивающим распределение потока среды от зоны входа по двум диаметрально противоположным направлениям; на фиг.2 изображен разрез Б-Б многоходового крана в том же положении, как на фиг.1; на фиг.3 представлен разрез А-А многоходового крана в положении, обеспечивающим распределение потока среды от зоны входа в одном направлении; на фиг.4 изображен разрез Б-Б многоходового крана в том же положении, как на фиг.3; на фиг.5 показан разрез А-А многоходового крана в положении, обеспечивающим распределение потока среды от зоны входа к зоне выхода; на фиг.6 изображен разрез Б-Б многоходового крана в том же положении, как на фиг.5.
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа технического решения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Многоходовой кран (фиг.1) состоит из корпуса 1 с радиальными попарно перпендикулярными патрубками 2, 3, 4, 5, в котором установлен сплошной цилиндрический поворотный орган 6 с выполненными в нем сквозными каналами 7 и 8. Патрубок 2 предназначен для входа потока рабочей среды, а патрубки 3, 4, 5 - для выхода потоков рабочей среды из крана.
Примем плоскость, проходящую через осевую линию патрубка 2 за вертикальную плоскость крана, а плоскость, проходящую через осевую линию патрубка 3 - за его горизонтальную плоскость. При этом патрубки 3 и 5 расположены в одной горизонтальной плоскости крана, а патрубки 2 и 4 - в двух вертикальных параллельных плоскостях. Таким образом, патрубки 3 и 5 находятся на одной осевой линии, являясь диаметрально противоположными друг другу, а осевые линии патрубков 2 и 4 смещены относительно друг друга по горизонтали на конструктивную величину. В свою очередь патрубки 3 и 5 выполнены в одной вертикальной плоскости с патрубком 2, следовательно, также расположены со смещением относительно патрубка 4 (фиг.2).
В корпусе 1 установлен поворотный орган 6, выполненный в виде сплошного цилиндра. В теле цилиндра образованы два сквозных канала 7 и 8 для прохода рабочей среды от одного патрубка к другому. Канал 7 имеет Т-образную форму и размещен в верхней половине цилиндра в плоскости патрубков 2, 3 и 5 с возможностью соединения патрубка 2 с патрубками 3 и 5 или с одним из них (фиг.3). Канал 8 выполнен с наклоном, так как расположен одновременно в двух вертикальных параллельных плоскостях, смещенных на величину L с возможностью совмещения патрубка 2 с патрубком 4. При этом каналы 7 и 8 имеют
диаметр, совпадающий с диаметром патрубков 2-5 при их совмещении. Тогда конструктивно величина L должна быть не менее двух величин диаметра канала или любого патрубка. Поворотный орган 6 установлен в корпусе 1 с возможностью поворота для закрытия или открытия патрубков 2-5 посредством рычага управления (на чертежах не показан).
Патрубок 4 за пределами корпуса 1 имеет сложную форму для возврата потока рабочей среды в плоскость патрубка 2 (фиг.6).
Устройство работает следующим образом.
Пример подключения крана в двух направлениях (фиг.1, 2). Поворачивают рычаг управления. При этом совмещают отверстия корпуса 1 с отверстиями канала 7 поворотного органа 6. Отверстия патрубков 2, 3 и 5 совпадают с тремя отверстиями «Т»-образного канала 7. Поток среды через патрубок 2 поступает в кран, проходит по каналу 7 и выходит из крана через патрубки 3 и 5. Таким образом, с помощью этого «Т»-образного канала 7 создают условия для движения потока среды от зоны ее входа в корпус 1 через патрубок 2 по двум диаметрально противоположным направлениям, например, для подключения через патрубки 3 и 5 одновременно двух радиаторов водяного отопления, находящихся в разных помещениях. При этом патрубок 4 корпуса 1 будет закрыт сплошной поверхностью поворотного органа 6.
Пример подключения крана в одном направлении (фиг.3, 4).
Поворачивают рычаг управления. В нашем примере поворот выполняют против часовой стрелки на 90°. При этом совмещают отверстия корпуса 1 с отверстиями канала 7 поворотного органа 6. Отверстия патрубков 2 и 5 совпадают с двумя отверстиями «Т»-образного канала 7. Поток среды через патрубок 2 поступает в кран, проходит по каналу 7 и выходит из крана через патрубок 5. Таким образом, с помощью этого «Т»-образного канала 7 создают условия для движения потока среды от зоны ее входа в корпус 1 через патрубок 2 в одном направлении, например, через патрубок 5, отключая один из
радиаторов водяного отопления. При этом патрубки 3 и 4 корпуса 1 будут перекрыты телом поворотного органа 6.
Аналогично выполняют подключение крана через патрубок 3.
Пример подключения крана на проток (фиг.5, 6).
Поворачивают рычаг управления. В нашем примере поворот выполняют на 180° относительно первоначального положения (фиг.1, 2). При этом совмещают отверстия корпуса 1 с отверстиями канала 8 поворотного органа 6. Отверстия патрубков 2 и 4 совпадают с отверстиями канала 8. Поток среды через патрубок 2 поступает в кран, проходит по каналу 8 и выходит из крана через патрубок 4. Таким образом, с помощью канала 8 создают условия для движения потока среды от зоны ее входа в корпус 1 через патрубок 2 на проток, например, при отключении одновременно двух радиаторов водяного отопления. При этом патрубки 3 и 5 корпуса 1 будут перекрыты телом поворотного органа 6.
Простота конструктивного исполнения, несложность изготовления, надежность в эксплуатации являются основой широкого применения предлагаемого многоходового крана.
Например, использование такого крана в системах водяного отопления в объектах гражданского строительства позволит уменьшить количество устанавливаемой арматуры и облегчить жильцам отключение отдельных участков системы, поскольку это можно будет производить одним или двумя кранами на квартиру без установки арматуры на каждый отопительный прибор.
Из вышесказанного следует, что изготовление данного устройства промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».