Устройство распределения текучей среды и его применение
Группа изобретений относится к устройству распределения текучей среды и может быть использовано для анализа текучих сред, циркулирующих в промышленных установках и на транспортных средствах. Устройство (1) распределения текучей среды содержит модули (5) направления текучей среды и монтажа функциональных элементов (7), и корпус (3) с по меньшей мере одной стороной (9) крепления модулей (5). При этом указанная сторона (9) крепления содержит равномерную сеть средств (11) крепления модулей. Внутри корпуса (3) выполнен канал (13) для текучей среды. Технический результат: уменьшение габаритных размеров устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к устройству распределения текучей среды, содержащему модули направления текучей среды и монтажа функциональных элементов, предназначенных для взаимодействия с текучей средой, и корпус с по меньшей мере одной поверхностью для крепления модулей, которая содержит равномерную сеть средств крепления модулей.
Изобретение может быть использовано, в частности, для анализа или измерения характеристик текучих сред, циркулирующих в промышленных установках.
Для этого используют устройства вышеуказанного типа. В этом случае корпус выполнен из тонкой пластины. Средства крепления выполнены в виде резьбовых отверстий, проходящих через пластину и распределенных согласно одной из двух возможностей, предусмотренных стандартом ANSI/ISA-76.00.02-2002.
Отверстия распределены таким образом, что образуют квадраты, при этом расстояние между двумя отверстиями одного квадрата может составлять 37 мм или 56 мм.
Таким образом, на пластине можно крепить модули направления текучей среды, размеры которых тоже отвечают вышеуказанному стандарту. Эти модули выполнены по существу в форме параллелепипеда с квадратным основанием, стороны которого имеют длину 38,2 мм, если выбирают первую возможность, или соответственно 57,2 мм, если выбирают вторую возможность.
Модули содержат внутренние расположенные друг за другом каналы, соединенные посредством соединительных элементов для обеспечения направления текучей среды. Модули служат также для монтажа функциональных элементов, предназначенных для взаимодействия с текучей средой, таких как вентили, краны, манометры, преобразователи, датчики и т.д.
Благодаря вышеуказанному стандарту пластины с отверстиями, модули и элементы являются взаимозаменяемыми, независимо от изготовителя, что позволяет, в частности, гарантировать их низкую себестоимость.
Для анализа текучей, среды, например, в промышленной установке можно использовать устройство распределения текучей среды, оборудованное соответствующими функциональными элементами, находящимися за отводом, выполненным на трубопроводе установки, в котором циркулирует анализируемая текучая среда. Как правило, между отводом и устройством распределения текучей среды устанавливают фильтр для исключения загрязнения элементов анализа.
Такие известные устройства распределения показали себя достаточно эффективными, однако было бы желательно уменьшить их габариты.
Задачей настоящего изобретения является решение этой проблемы за счет устройства распределения вышеуказанного типа, которое имеет уменьшенные габариты.
В этой связи объектом изобретения является устройство вышеуказанного типа, в котором согласно изобретению внутри корпуса образован канал для текучей среды.
Согласно частным вариантам выполнения изобретение может содержать один или несколько следующих отличительных признаков, взятых отдельно или в любых технически возможных комбинациях:
- корпус содержит по меньшей мере две поверхности крепления, каждая из которых содержит равномерную сеть средств крепления модулей;
- канал для текучей среды и одна или каждая поверхность крепления расположены вдоль продольного направления;
- поперечное сечение корпуса имеет вид многоугольника, при этом одна или каждая поверхность крепления образует сторону многоугольника;
- количество поверхностей крепления на корпусе равно количеству сторон многоугольника;
- канал для текучей среды проходит насквозь через корпус;
- средства крепления представляют собой отверстия, выполненные в одной или каждой поверхности крепления корпуса;
- средства крепления распределены по углам квадратов;
- длина сторон квадратов составляет 37 мм или 56 мм;
- устройство дополнительно содержит функциональные элементы, выполненные с возможностью крепления на одной или каждой поверхности крепления посредством средств крепления для взаимодействия с текучей средой;
- устройство содержит фильтр для фильтрования текучей среды, при этом фильтр установлен на корпусе.
Объектом изобретения является также использование описанного выше устройства распределения текучей среды для питания двигателя судна.
Текучая среда может представлять собой масло.
Настоящее изобретение будет более понятно из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 схематично показано устройство распределения текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, вид в продольном разрезе;
на фиг.2 показан схематичный вид корпуса устройства, показанного на фиг.1, в разрезе по линии II-II на фиг.1;
на фиг.3 показана часть поверхности крепления корпуса устройства, изображенного на фиг.1, вид сверху;
на фиг.4 схематично показан левый фланец корпуса устройства, изображенного на фиг.1, в направлении стрелки IV, вид спереди;
на фиг.5 схематично показан модуль направления текучей среды устройства, изображенного на фиг.1, вид сверху;
на фиг.6 схематично показан соединительный элемент, выполненный с возможностью использования его с устройством, изображенным на фиг.1, вид в разрезе;
на фиг.7 схематично показано устройство распределения текучей среды согласно другому варианту осуществления изобретения, вид сбоку.
Как показано на фиг.1, устройство 1 распределения текучей среды содержит корпус 3, модули 5 направления текучей среды и функциональные элементы 7, предназначенные для взаимодействия с текучей средой. В частности, этими элементами 7 являются элементы для обработки, и/или замера, и/или анализа текучей среды или ее потока.
Корпус 3 расположен вдоль продольной оси L и имеет в сечении форму по существу квадрата. Таким образом, корпус 3 содержит четыре поверхности 9 (фиг.2), каждая из которых соответствует стороне указанного квадрата.
Каждая поверхность 9 снабжена равномерной сетью резьбовых крепежных отверстий 11. Эта сеть отвечает стандарту ANSI/ISА-76.00.02-2002. Так, стороны квадратов, соединяющие оси отверстий 11, могут иметь длину от 1 до 37 мм, если выбирают первую возможность этого стандарта.
Как будет показано ниже, сеть отверстий 11 обеспечивает крепление на поверхностях 9 модулей 5, тоже отвечающих стандарту ANSI/ISA-76.00.02-2002, то есть модулей 5, которые на виде сверху имеют по существу квадратную форму с длиной стороны L 38,2 мм, если выбирают первую возможность стандарта.
Через корпус 3 проходит главный канал 13 циркуляции текучей среды, который расположен внутри корпуса 3 вдоль оси L. В представленном примере центр главного канала 13 по существу совпадает с центром корпуса 3.
В представленном примере в главном канале 13 расположен фильтр 15, содержащий радиальный фильтрующий элемент 17 и две полые пробки 19. Пробки 19 вставлены в концы канала 13 и снабжены прокладками 21. Пробки 19 сжимают между собой в продольном направлении фильтрующий элемент 17, удерживая его в радиальном направлении на расстоянии от боковой стенки главного канала 13. В другом варианте пробки 19 могут быть соединены с фильтрующим элементом 17 посредством сварки.
Первый конец корпуса 3 (показан на фиг.1 слева) продолжен первым фланцем 23 крепления модулей 5. Этот фланец 23 выполнен за одно целое с корпусом 3.
Через первый фланец 23 проходят четыре отверстия 25 подачи текучей среды к модулям 5. Например, эти отверстия 25 равномерно распределены в угловом направлении вокруг оси L. Отверстия 25 выполнены ступенчатыми и содержат расширенные участки 27, направленные в сторону остальной части корпуса 3, то есть вправо на фиг.1.
В корпусе 3 выполнен также вспомогательный канал 29 для текучей среды. Этот канал 29 с одной стороны выходит в боковую стенку главного канала 13 в по существу центральной области корпуса 3, а затем проходит в продольном направлении в сторону фланца 23, проходит через него и выходит наружу.
Фланец 23 содержит также отверстия 31 крепления запорной пластины 33 на фланце 23. Эти отверстия 31 могут быть распределены аналогично отверстиям 25 и могут быть расположены во фланце 23 на большем радиусе, чем отверстия 25.
Через запорную пластину 33 проходит центральное отверстие 35, сообщающееся с внутренним пространством пробки 19 (на фиг.1 слева), при этом внутреннее пространство этой пробки 19 сообщается с внутренним пространством фильтрующего элемента 17.
Пластина 33 удерживает пробку 19 внутри канала 13.
В стороне запорной пластины 33 напротив фланца 23 выполнена раззенковка 37, которая сообщает вспомогательный канал 29 с отверстиями 25 и имеет форму, например, кольца. В расположенных друг против друга сторонах фланца 23 и запорной плиты 33 могут быть установлены уплотнительные прокладки 39.
Все модули 5 имеют аналогичные конструкции, поэтому в дальнейшем со ссылками на фиг.5 будет описан только один модуль.
Как было указано выше, используется обычный модуль, соответствующий стандарту ANSI/ISA-76.00.02-2002, поэтому его описание будет кратким. Модуль 5 представляет собой блок в виде по существу параллелепипеда, который в плане имеет по существу форму квадрата и углы которого оборудованы гнездами 41, предназначенными для винтов крепления модуля 5 на одной из поверхностей 9 корпуса 3 путем завинчивания в его отверстия 11.
В примере, показанном на фиг.5, в модуле 5 выполнен канал 43, через который проходит текучая среда и который сам проходит насквозь через модуль 5. Канал 43 выходит на верхнюю сторону модуля 5 через отверстие 45, предназначенное для питания элемента 7, установленного на модуле 5 при помощи четырех резьбовых отверстий 47, расположенных в модуле 5 по углам квадрата.
Как известно, модули 5, используемые в устройстве, показанном на фиг.1, могут иметь формы и число каналов 43 или отверстий 45, отличные от модуля 5, показанного на фиг.5.
В устройстве, показанном на фиг.1, каждая поверхность 9 оборудована модулями 5, установленными в линию вдоль продольной оси L. В некоторых вариантах применения некоторые поверхности 9 не используются. Сообщение между этими различными модулями 5 и расширенными участками 27 отверстий 25 первого фланца 23 обеспечивается, как известно, соединительными элементами 49, помещенными в концы каналов 43 и в участки 27.
Известно также, что элементы 7 установлены на модулях 5.
Следует отметить, что на фиг.1 показаны только некоторые из модулей 5 и элементов 7.
Элемент 7, показанный вверху и слева на фиг.1, может быть, например, вентилем, следующий от него справа элемент 7 может быть манометром, нижний слева элемент 7 может быть очистителем фильтра. Таким образом, на каждой поверхности 9 формируют контур, при этом все контуры позволяют осуществлять необходимые измерения и анализы текучей среды. Следует отметить, что в некоторых вариантах для соединения модулей 5, установленных на смежных поверхностях 9, и, следовательно, для соединения расположенных на этих сторонах контуров предусмотрены изогнутые соединительные элементы 63 (фиг.6).
На своем втором конце (на фиг.1 справа) корпус 3 оборудован вторым фланцем 51 крепления модулей 5. Этот фланец 51 завинчивают на корпусе 3, и как и фланец 23 он содержит четыре отверстия 25, заканчивающиеся расширяющимися участками 27. Фланец 51 удерживает правую пробку 19 в главном канале 13.
В участки 27 второго фланца 51 и в модули 5, крайние справа на фиг.1, заходят соединительные элементы 49 (не показаны). Соединительный элемент 49 расположен между модулями каждой пары модулей 5. Следует также отметить, что соединительные элементы 49 расположены между первым фланцем 23 и модулями 5, крайними слева на фиг.1.
Таким образом, модули 5 с одной стороны закреплены на сторонах 9 путем завинчивания в отверстия 11, а с другой стороны удерживаются в продольном направлении через соединительные элементы 49 и фланцы 23 и 51.
В представленном примере раззенковка 52, выполненная примерно на 180° вокруг оси L, соединяет нижнее отверстие 25 и два средних отверстия 25 второго фланца 51. Раззенковка 52, выполненная, например, в виде кольцевого сектора, закрыта запорной пластиной 53, закрепленной на фланце 51. Эта пластина 53 содержит центральное отверстие 35, аналогичное отверстию 35 пластины 33, и два ступенчатых отверстия 57 для прохождения текучей среды, прошедшей через модули 5. Одно из этих отверстий 57 расположено напротив верхнего отверстия 25 и с ним сообщается. Другое отверстие 57 находится напротив нижнего отверстия 25 фланца 51 и сообщается с этим отверстием 25 и с раззенковкой 52.
Устройство 1, показанное на фиг.1, расположено, например, на отводном контуре маслосистемы двигателя судна, например нефтеналивного танкера.
Текучая среда, циркулирующая в отводном контуре, в данном случае масло, поступает в левое отверстие 35, как показано стрелкой 59 на фиг.1. Часть этой текучей среды циркулирует в продольном направлении внутри фильтрующего элемента 17 и выходит через другое отверстие 35, как показано стрелкой 61, и затем направляется в остальную часть отводного контура, а затем в маслосистему двигателя. Таким образом, корпус 3 образует участок отводного контура.
Другая часть этой текучей среды, поступившая в фильтрующий элемент 17, фильтруется, проходя через фильтрующий элемент 17 в радиальном направлении, затем циркулирует во вспомогательном канале 29 и направляется по раззенковке 37 в отверстия 25 фланца 23. Эта другая часть текучей среды питает модульные ряды 5, установленные на каждой поверхности 9. После этого текучая среда проходит через контуры, образованные на каждой из поверхностей 9 модулями 5 и элементами 7, где производятся необходимые измерения и/или анализы.
Затем текучая среда собирается с одной стороны верхними отверстиями 25 фланца 51 и пластины 53, а с другой стороны - нижним и средними отверстиями 25 фланца 51 через раззенковку 52 и нижнее отверстие 57 пластины 53. Собранная текучая среда затем направляется в отводной контур и в маслосистему.
Необходимо отметить, что верхнее отверстие 57 пластины 53 может быть предназначено, например, для удаления загрязненной части текучей среды, и в этом случае эта часть не направляется в отводной контур или в главный канал. Следует также заметить, что в зависимости от необходимости раззенковка 52 может, например, соединять только два отверстия 25, и что одновременно может быть использована другая раззенковка 52, и что может не быть ни одной раззенковки 52.
Устройство 1, показанное на фиг.1, имеет очень небольшие габариты.
Это связано и с тем, что корпус 3 сам содержит внутренний канал 13, предназначенный для циркуляции текучей среды, и с тем, что корпус 3 содержит несколько поверхностей 9 крепления модулей 5, расположенных вокруг канала 13.
Следует также заметить, что время транспортировки текучей среды между главным каналом 13 и элементами 7 уменьшается, что повышает достоверность производимых измерений и анализов.
Можно использовать также многие другие конструкции.
Так, например, на фиг.7 показан другой вариант выполнения, в котором устройство 1 установлено на фланце 65 отвода 67, расположенного на трубопроводе 69 промышленной установки.
Как показано стрелкой 71, текучая среда проходит через канал 13, не содержащий фильтрующего элемента, и, проходя вверх (на фиг.6), фильтруется в верхнем фильтре 72, жестко соединенном с корпусом 3, затем направляется вниз и проходит, как показано стрелками 73, через ряды модулей 5, предусмотренные вдоль поверхностей 9, а затем направляется в трубопровод 69. Следует заметить, что на фиг.6 для упрощения чертежа элементы 7 не показаны.
Можно также использовать другие формы корпуса 3, например с многоугольным сечением, отличным от квадратного, и корпус 3 может быть выполнен из нескольких частей.
Точно так же число поверхностей 9 крепления может меняться и, в частности, может быть меньшим четырех. Можно даже, например, использовать корпус 3, содержащий только одну сторону 9 крепления модулей. Действительно, уже сам факт выполнения в корпусе 3 канала 13, предназначенного для текучей среды, позволяет получить выигрыш в габаритах.
С другой стороны, можно использовать корпус 3 с несколькими поверхностями 9, например, каждая из которых соответствует стороне многоугольника, не используя внутреннего канала 13 в корпусе 3.
В целом, канал 13 не обязательно является каналом, предназначенным для прохождения текучей среды. Он может представлять собой, например, канал-накопитель текучей среды, из которого текучая среда после накопления выталкивается поршнем и затем проходит через ряд или ряды модулей 5, установленных на поверхности или поверхностях 9 крепления устройства 1.
Отверстия 11 могут быть заменены другими средствами крепления, например выступами, и могут быть расположены в виде равномерного рисунка, отличного от того, что был описан выше. Это может соответствовать, в частности, случаю, если вышеуказанный стандарт должен измениться или должен быть заменен стандартом, предусматривающим другие требования.
Следует отметить, что корпус 3, модули 5 и элементы 7 могут продаваться раздельно.
Следует также отметить, что вышеуказанные принципы могут применяться в самых разных областях и, в частности, в промышленных установках или на транспортных средствах.
1. Устройство (1) распределения текучей среды, содержащее:
модули (5) направления текучей среды и монтажа функциональных элементов (7), выполненных с возможностью взаимодействия с текучей средой, при этом функциональные элементы (7) выполнены с возможностью установки на модулях (5), а модули (5) выполнены с возможностью соединения между собой соединительными элементами (49, 63) для образования по меньшей мере одного контура измерения или анализа текучей среды;
корпус (3), содержащий по меньшей мере одну поверхность (9) крепления модулей (5), при этом указанная поверхность (9) содержит равномерную сеть средств (11) крепления модулей, отличающееся тем, что внутри корпуса (3) выполнен канал (13) для текучей среды.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (3) содержит по меньшей мере две поверхности (9) крепления, при этом каждая из указанных поверхностей (9) содержит равномерную сеть средств (11) крепления модулей на основе одинакового рисунка.
3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что канал (13) для текучей среды и одна или каждая поверхность (9) крепления расположены вдоль продольного направления (L).
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что поперечное сечение корпуса (3) имеет вид многоугольника, при этом одна или каждая поверхность (9) крепления образует сторону многоугольника.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что количество поверхностей (9) крепления на корпусе (3) равно количеству сторон многоугольника.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канал (13) для текучей среды проходит насквозь через корпус (3).
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства крепления представляют собой отверстия (11), выполненные в одной или каждой поверхности (9) крепления корпуса (3).
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства (11) крепления распределены по углам квадратов.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что длина сторон квадратов составляет 37 мм или 56 мм.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит элементы (49, 63) для соединения между собой модулей (5), жестко соединенных с одной или каждой поверхностью (9) крепления, и для образования на одной или каждой поверхности контура измерения или анализа текучей среды.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит функциональные элементы (7), выполненные с возможностью установки на модулях (5) с целью крепления на одной или каждой поверхности (9) крепления посредством средств (11) крепления и для взаимодействия с текучей средой.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на корпусе (3) установлен фильтр (15; 72) для фильтрования текучей среды.
13. Применение устройства по любому из предыдущих пунктов для распределения текучей среды, питающей двигатель судна.
14. Применение по п.13, характеризующееся тем, что текучая среда является маслом.
