Колено арматуры для транспортировки газа или жидкости и перекидной клапан

Группа изобретений относится к трубопроводной арматуре и предназначена для транспортировки газа или жидкости. Колено (1; 100) арматуры для транспортировки газа или жидкости имеет ввод (5) с одним впуском (2; 102) и как минимум одним выпуском (3). Ввод (5; 105) между впуском и выпуском колена по длине ввода (5; 105) имеет отклонение. В зоне отклонения ввода (5; 105) колена (1; 100) сечение колена (1; 100) несколькими следующими друг за другом секторами снова переходит от почти круглого или овального сечения через несколько уплощенных с внутренней стороны колена (7; 107) ввода почти в круглое или овальное сечение. В зоне уплощенного сечения ввода (5; 105) контур сечения имеет несколько переходящих друг в друга дуговых сегментов (14, 15; 24, 25; 34, 35; 114, 115; 124, 125). Имеется арматура, в частности перекидной клапан, содержащий как минимум одно колено (1; 100). Группа изобретений направлена на обеспечение минимум потерь напора в месте расположения колена. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение касается, во-первых, колена арматуры для транспортировки газа или жидкости, причем в колене имеется ввод с одним впуском и как минимум одним выпуском, причем ввод между впуском и выпуском имеет отклонение по длине ввода; во-вторых, изобретение касается перекидного клапана.

Колена, предназначенные, в частности, для перекидных клапанов, давно известны в технике. Перекидные клапаны - это клапаны с одним впускным и двумя выпускными фланцами, причем прохождение потока переключается при помощи заслонки на один или другой выпуск. На каждом из выпускных фланцев установлено по одному предохранительному клапану. Перекидные клапаны состоят из одного впускного колена и двух смонтированных на нем выпускных колен, на выпускных фланцах которых установлено по одному предохранительному клапану. Перекидной клапан устанавливается выпускным коленом на трубопроводе соответствующего энергоносителя. Предохранительные клапаны сконструированы таким образом, чтобы в случае избыточного давления хотя и существует возможность выпуска энергоносителя для снижения давления, но в большинстве случаев энергоноситель снова отводится в систему во избежание попадания в окружающую среду газов, особенно если речь идет о ядовитых газах.

В соответствии с требованиями техники колено такого перекидного клапана имеет избыточный запас, чтобы поддерживать потери напора на минимальном уровне. Причина этого заключается в том, что при слишком больших потерях напора соответствующий перекидной клапан, соединенный с предохранительным клапаном, может уже не сработать. Правда, большие корпуса колен обеспечивают более высокий расход энергоносителя, причем особенно в тех случаях, когда колена изготовлены из высококачественной стали, колено делает такой перекидной клапан весьма дорогостоящим.

В соответствии с этим задачей, лежащей в основе изобретения, является снижение к минимуму потерь напора в месте расположения колена, что позволит обеспечить экономию материала за счет уменьшения размеров колена.

Для решения задачи согласно изобретению в зоне отклонения ввода колена поперечное сечение несколькими следующими друг за другом секторами снова переходит от почти круглого или овального сечения через несколько уплощенных с внутренней стороны закругления сечений почти в круглое или овальное сечение, причем в зоне уплощенного сечения ввода контур сечения имеет несколько переходящих друг в друга участков в форме дуги. В соответствии с уровнем техники колено до сих пор было таким, что соответствующее сечение по длине ввода, т.е. пропускное отверстие колена, всегда разного размера, в частности, уменьшается к середине пропускного отверстия или ввода, следствием чего являются уже указанные ранее потери напора. Вследствие того, что сечения в области ввода колена в зоне отклонения с внутренней стороны ввода имеют уплощенную форму, в отдельных секторах сечения образуется сечение типа «булочки», но при этом контур сечения описывает плоскость, в основном одинаковую в каждом из секторов участка отклонения ввода. Итак, если по длине ввода размер сечения практически не уменьшается, естественно, нет даже и незначительных потерь напора.

Особенности преимуществ изобретения вытекают из формулы изобретения.

В частности, предусмотрено, что радиус первого дугового сегмента, расположенного напротив уплощения, пропорционален длине уплощения. Это значит, что чем короче уплощение, тем меньше радиус первого дугового сегмента, расположенного напротив уплощения. В соответствии с другой особенностью изобретения предусмотрено, что радиус обоих дуговых сегментов в зоне перехода от уплощения к первому дуговому сегменту обратно пропорционален длине уплощения. Таким образом, контур сечения ввода в разных секторах можно описать не только при помощи уплощения и первого дугового сегмента, расположенного напротив уплощения, но и форму сечения или контур сечения можно более точно специфицировать таким образом, что радиус обоих вторых дуговых сегментов перехода от уплощения к первому дуговому сегменту менялся обратно пропорционально длине уплощения, а это значит, что с увеличением длины уплощения боковой радиус в зоне перехода от уплощения к первому дуговому сегменту, первый примыкающий к уплощению радиус, постоянно уменьшался.

Ранее уже было отмечено, что сечение остается в основном постоянным по длине ввода, а именно - за счет специальной конфигурации контура сечения, как уже было описано выше.

Кроме того, в соответствии с первой формой исполнения колена предусмотрено, что отклонение ввода колена между впуском и выпуском составляет от 60 до 90 градусов. При этом необходимо учитывать, что отклонение между единственным впуском и единственным выпуском проходит не под углом 90 градусов или под углом почти 90 градусов между впуском и выпуском, а величина угла меньше, преимущественно в диапазоне между 60 и 90 градусами, но, тем не менее, составляет 75 градусов.

В случае второй формы исполнения, где в колене есть два расположенных друг против друга выпуска, угол отклонения впуска относительно каждого из обоих выпусков составляет около 90 градусов.

Предметом изобретения является также перекидной клапан. В состав перекидного клапана входят три колена, а именно: одно впускное колено с впускным фланцем, например, для монтажа на трубопроводе, а также два выпускных фланца для установки соответствующих двух выпускных колен. Каждый выпускной фланец, в свою очередь, включает в себя впускной и выпускной фланцы, причем выпускное колено впускного колена служит для присоединения впускного фланца выпускного колена. На присоединительном фланце соответствующего выпускного колена находится предохранительный клапан. Перекидной клапан имеет Y-образную форму и заслонку, обеспечивающую прохождение потока к тому или иному предохранительному клапану.

При помощи чертежей изобретение рассматривается далее более подробно.

Фиг.1 показывает перекидной клапан с двумя выпускными коленами и с одним впускным коленом. Фиг.2 показывает выпускное колено, при это предусмотрены один впуск и один выпуск. Фиг.2a-2c показывают сечение ввода в разных секторах. Фиг.3 показывает впускное колено с одним впуском и двумя выпусками. Фиг.3a-3d показывают сечение ввода в разных секторах.

Фиг.1 показывает перекидной клапан 10, причем перекидной клапан 10 состоит из двух выпускных колен 1, соединенных друг с другом при помощи впускного колена 100. Перекидной клапан имеет в плане Y-образную форму. Кроме того, в перекидном клапане 10 есть заслонка 12 с запорным элементом 12a, благодаря которому выпускное колено 1 может быть попеременно соединено с впускным коленом 100, через которое транспортируется энергоноситель. На выпуске 3 каждого из выпускных колен 1 находится по одному предохранительному клапану, не показанному на чертеже.

На Фиг.2 выпускное колено обозначено цифрой 1. В выпускном колене 1 есть впуск 2 и выпуск 3 с соответствующим фланцем. Между впуском и выпуском в колене имеется обозначенный цифрой 5 ввод с внутренней стенкой 7. В зоне впуска 2 ввод имеет в основном круглое или овальное сечение; такое же сечение имеет и ввод в зоне выпуска 3. Для пояснения изобретения ввод 5 разделен на три сектора, причем первый сектор находится под углом около 40 градусов относительно выпуска, второй сектор - под углом 55 градусов, а третий сектор - под углом 75 градусов относительно выпуска. На Фиг.2a-2c в соответствующих секторах показан контур сечения каждого сектора. Например, на Фиг.2a показан контур ввода 5 в секторе 1 на расстоянии 40 градусов относительно выпуска 2. При этом контур в зоне внутренней стенки 7 ввода имеет уплощение 11, а напротив уплощения 11 предусмотрен первый дуговой сегмент 14 с радиусом R1. Первый сегмент имеет форму полукруга, а в зоне перехода к сегменту 11 имеет по обеим сторонам еще по одному, второму дуговому сегменту 15. Вторые дуговые участки 15 имеют соответственно радиус R1.1, величина которого значительно меньше радиуса R1 первого полукруглого сегмента 14. Если посмотреть на Фиг.2b с контуром ввода в секторе 2 на расстоянии 55 градусов от выпуска 3, можно увидеть дуговой участок 24, расположенный над уплощением 21, причем уплощение, правда, имеет значительно большую длину, чем уплощение 11 в секторе 1. Что касается дугового сегмента 24, имеющего форму полукруга, то и он с обеих сторон переходит в уплощение 21 через два других дуговых сегмента 25, причем радиус R2 первого дугового сегмента 24 больше радиуса R1, но радиус R2.1 согласно Фиг.2a меньше радиуса R1.1. Причиной этого является всего лишь то, что для сохранения свободной площади сечения при увеличении уплощения 21 более круто проходят сегменты 25, образованные по обеим сторонам от уплощения. То же самое касается и сектора 3, показанного на Фиг.2c. При этом радиус R3 первого дугового сегмента 34 над уплощением 31 меньше, чем на Фиг.2b, а радиус R3.1 второго дугового сегмента 35 по обеим сторонам от уплощения 31 в зоне перехода к первому дуговому сегменту 34 снова становится больше, чем радиус на Фиг.2b, но также и больше радиуса, показанного на Фиг.2a, что объясняется тем фактом, что в зоне сектора 3, расположенного на расстоянии около 75 градусов от выпуска 2, контур сечения теперь снова приближается в большей степени к форме круга или овала в результате уменьшения уплощения 31.

Таким образом, следует констатировать, что в контуре сечения в отдельных секторах с 1 по 3 при одинаковой площади наблюдается увеличение уплощения, т.е. длина уплощения увеличивается, причем одновременно оба фронта двух сегментов уплощения относительно первого полукруглого или круглого сегмента имеют больший угол подъема. Это значит, что форма контура, проходящего через отдельные сектора с 1 по 3, изменяется подобно резиновому шару, одной стороной прижатому к поверхности при сохранении площади сечения.

На Фиг.3 представлено впускное колено 100 с одним впуском 102 и двумя выпусками 103 и 104, причем выпуски 103 и 104 расположены на коленах напротив друг друга. Соответствующий ввод впуска 102 в оба выпуска 103 и 104 обозначен цифрой 105. Внутренние стенки впуска 102 в соответствующие выпуски 103 и 104 обозначены цифрой 107. На изображении согласно Фиг.2 также видны разные сектора, а именно - сектора 1, 2, 3 и 4, причем уже сектор 1 имеет сечение, близкое к овалу. Впуск 102, напротив, имеет круглое сечение. Это значит, что уплощение ввода начинается уже в секторе 1. В зоне сектора 2 отчетливо видно уплощение 111 с внутренней стороны ввода 107. Кроме того, напротив уплощения 111 виден первый дуговой сегмент 114. Оба дуговых сегмента 115 в зоне перехода от уплощения к первому дуговому сегменту 114 имеют, таким образом, больший угол подъема, т.е. радиус уменьшается с увеличением длины участка уплощения 111, что особенно очевидно при сравнении контуров сечения, показанных на Фиг.3b и 3c. Радиус второго дугового сегмента 125 значительно круче по сравнению со вторым сегментом 115, а это значит, что его радиус значительно меньше. Это и в данном случае означает, что чем больше длина уплощения, тем круче второй сегмент в зоне перехода от уплощения к первому дуговому сегменту 124, причем радиус сегмента 125 меньше по сравнению с радиусом сегмента 115; напротив, радиус первого дугового или полукруглого сегмента 124 также увеличен по сравнению с показанным на Фиг.3b сегментом 114. В этом отношении изменение площади сечения отдельных секторов проявляется аналогично изменению ввода согласно Фиг.2, т.е. как в случае с одним коленом только с одним впуском и одним выпуском.

Перечень позиций:

1	выпускное колено
2	впуск
3	выпуск
5	ввод/пропуск
7	внутренняя стенка
10	перекидной клапан
11	уплощение
12	заслонка
12a	запорный элемент заслонки
14	первый дуговой сегмент
15	второй дуговой сегмент
21	уплощение
24	первый дуговой сегмент
25	второй дуговой сегмент
31	уплощение
34	первый дуговой сегмент
35	второй дуговой сегмент
100	впускное колено
102	впуск
103	выпуск
104	выпуск
105	ввод
107	внутренние стенки
111	уплощение
114	первый дуговой сегмент
115	второй дуговой сегмент
124	первый дуговой сегмент
125	второй дуговой сегмент

1. Колено (1; 100) арматуры для транспортировки газа или жидкости, причем в колене (1; 100) имеется ввод (5) с одним впуском (2; 102) и как минимум одним выпуском (3), причем ввод (5; 105) между впуском и выпуском по длине ввода (5; 105) имеет отклонение,
отличающееся тем,
что в зоне отклонения ввода (5; 105) колена (1; 100) сечение колена (1; 100) в нескольких следующих друг за другом секторах снова переходит от почти круглого или овального сечения через несколько уплощенных с внутренней стороны колена (7; 107) ввода сегментов почти в круглое или овальное сечение, причем в зоне уплощенного сечения ввода (5; 105) контур сечения состоит из нескольких переходящих друг в друга дуговых сегментов (14, 15; 24, 25; 34, 35; 114, 115; 124,125).

2. Колено (1; 100) арматуры для транспортировки газа или жидкости по п.1,
отличающееся тем,
что радиус единственного первого дугового сегмента (14, 24, 34; 114, 124), расположенного против уплощения (11, 21, 31; 111, 121), пропорционален длине уплощения (11, 21, 31; 111, 121).

3. Колено (1; 100) арматуры для транспортировки газа или жидкости по пп.1 или 2, отличающееся тем,
что радиус обоих дуговых сегментов (15, 25, 35; 115, 125) в зоне перехода от уплощения (11, 21, 31; 111, 121) к единственному первому дуговому сегменту (14, 24, 34; 114, 124) обратно пропорционален длине уплощения.

4. Колено (1; 100) арматуры для транспортировки газа или жидкости по пп.1 или 2,
отличающееся тем,
что сечение в каждой зоне ввода колена (1; 100) остается в основном одинаковым.

5. Колено (1; 100) арматуры для транспортировки газа или жидкости по пп.1 или 2,
отличающееся тем,
что отклонение ввода (5; 105) колена (1; 100) между впуском (2; 102) и выпуском (3; 103, 14) составляет от 60 до 90 градусов.

6. Колено (1; 100) арматуры для транспортировки газа или жидкости по пп.1 или 2,
отличающееся тем,
что отклонение ввода (5) колена (1) между впуском (2) и выпуском (3) составляет около 75 градусов.

7. Колено (100) арматуры для транспортировки газа или жидкости по пп.1 или 2,
отличающееся тем,
что в колене (100) в функции впускного ответвления есть два расположенных против друг друга выпуска (103, 104), причем угол отклонения впуска (102) относительно каждого выпуска (103, 104) составляет около 90 градусов.

8. Арматура, в частности перекидной клапан,
отличающаяся
как минимум одним коленом (1; 100) согласно пп. 1-7.

9. Арматура, в частности перекидной клапан по п.8,
отличающаяся тем,
что в колене (1; 100) имеется заслонка.