RU116599U1

RU116599U1 - PIPELINE FREEZING PREVENTION DEVICE

Info

Publication number: RU116599U1
Application number: RU2010150957/06U
Authority: RU
Inventors: Денис Борисович Тутужаков; Владимир Емельянович Афанасьев
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-05-27

Abstract

1. Устройство для предотвращения замерзания трубопроводов, содержащее установленную в трубе камеру с термочувствительным элементом, сливное отверстие и взаимодействующий с ним клапан, отличающееся тем, что камера установлена внутри трубы в поперечном направлении и снабжена отверстиями в боковых стенках для прохода транспортируемой жидкости, а термочувствительный элемент выполнен в виде стержня из материала с эффектом памяти формы, обеспечивающего изменение осевой длины стержня при изменении температуры перекачиваемой среды, один конец которого закреплен в трубе, а на противоположном конце стержня установлен клапан, закрывающий сливное отверстие, выполненное в трубе. ! 2. Устройство для предотвращения замерзания трубопроводов по п.1, отличающееся тем, что в качестве материала с эффектом памяти формы использован сплав никелида титана. 1. A device for preventing freezing of pipelines, containing a chamber installed in the pipe with a temperature-sensitive element, a drain hole and a valve interacting with it, characterized in that the chamber is installed inside the pipe in the transverse direction and is provided with holes in the side walls for the passage of the transported liquid, and the temperature-sensitive element made in the form of a rod made of a material with a shape memory effect, providing a change in the axial length of the rod when the temperature of the pumped medium changes, one end of which is fixed in the pipe, and at the opposite end of the rod, a valve is installed that closes the drain hole made in the pipe. ! 2. Device for preventing freezing of pipelines according to claim 1, characterized in that titanium nickelide alloy is used as the shape memory material.

Description

Изобретение относится к устройствам, применяемым для предохранения трубопроводов различного назначения от замерзания циркулирующих в них жидкостей.The invention relates to devices used to protect pipelines for various purposes from freezing of liquids circulating in them.

Известно устройство, предотвращающее замерзание воды в водопроводных линиях, содержащее корпус, термочувствительный исполнительный элемент в виде жесткой камеры, снабженной эластичной диафрагмой, взаимодействующей со штоком, на противоположном конце которого закреплен запорный клапан, причем часть камеры через изолированные стенки имеет регулируемую площадь контакта с наружным воздухом, в камере выполнено отверстие для наполнения ее водой, а в дне образовано отверстие для выпуска воды наружу (Авт. свид. СССР №201862, дата приоритета 11.11.1963, дата публикации 08.09.1967, автор Лютов А.В.).A device is known that prevents freezing of water in water supply lines, comprising a housing, a heat-sensitive actuating element in the form of a rigid chamber equipped with an elastic diaphragm interacting with a rod, at the opposite end of which a shut-off valve is fixed, and the part of the chamber through the insulated walls has an adjustable contact area with external air , a hole has been made in the chamber for filling it with water, and a hole has been formed in the bottom for discharging water to the outside (Auth. Certificate. USSR No. 201862, priority date 11.11. 1963, publication date 09/08/1967, author Lyutov A.V.).

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность его работы. Так при охлаждении воды происходит ее фазовый переход с образованием льда, что сопровождается увеличением объема, вследствие чего происходит деформация диафрагмы, которая открывает сливной клапан. Возникающий при этом сброс воды из трубопровода увеличивает как скорость ее движения, так и расход, что предотвращает дальнейшее замерзание. Однако при оледенении на величину свыше 25% живого сечения, устройство перестает действовать, так как образующийся лед препятствует перемещению диафрагмы, а значит и работе всего устройства.The disadvantage of this device is the low efficiency of its work. So when water is cooled, its phase transition occurs with the formation of ice, which is accompanied by an increase in volume, as a result of which the diaphragm deforms, which opens the drain valve. The resulting discharge of water from the pipeline increases both its speed and flow rate, which prevents further freezing. However, when glaciation exceeds 25% of the live section, the device ceases to act, since the ice that is formed prevents the diaphragm from moving, and therefore the entire device.

Указанный недостаток устранен в устройстве по автоматической защите труб от промерзания, принятом в качестве прототипа, содержащем корпус, термочувствительный исполнительный элемент в виде камеры, разделенной на две части посредством гибкой диафрагмы, регулируемый клапан и сливной канал. При охлаждении воды до опасной величины, в нижней камере образуется лед, что увеличивает объем замерзшей воды и приводит к открытию клапана и сбросу воды в верхнюю камеру и далее по сливному каналу наружу. При восстановлении теплового режима за счет теплопроводности стенок корпуса лед в нижней камере тает, клапан закрывается и сброс воды прекращается (Авт. свид. СССР №1749690, дата приоритета 28.11.1990, дата публикации 23.07.1992, авторы Турутин Б.Ф. и Лютов А.В., прототип).This drawback is eliminated in the device for automatic protection of pipes against freezing, adopted as a prototype, comprising a housing, a heat-sensitive actuating element in the form of a chamber divided into two parts by means of a flexible diaphragm, an adjustable valve and a drain channel. When water is cooled to a dangerous value, ice forms in the lower chamber, which increases the volume of frozen water and leads to the opening of the valve and the discharge of water into the upper chamber and further through the drain channel to the outside. When the thermal regime is restored due to the thermal conductivity of the casing walls, the ice melts in the lower chamber, the valve closes and the water discharge stops (Avt. St. USSR No. 1749690, priority date 11/28/1990, publication date 07/23/1992, authors Turutin B.F. and Lyutov A.V., prototype).

Недостатком прототипа является недостаточная эффективность из-за низкой скорости срабатывания в обоих направлениях вследствие объективной физической длительности процессов льдообразования и таяния.The disadvantage of the prototype is the lack of efficiency due to the low response speed in both directions due to the objective physical duration of the processes of ice formation and melting.

Задачей изобретения является повышение эффективности устройства для предотвращения замерзания трубопроводов путем быстрого и гарантированного открывания сливного клапана при достижении перекачиваемой жидкостью температуры замерзания.The objective of the invention is to increase the efficiency of the device to prevent freezing of pipelines by quickly and guaranteed opening of the drain valve when the pumped liquid reaches a freezing temperature.

Для решения поставленной задачи в устройстве для предотвращения замерзания трубопроводов, содержащем установленную в трубе камеру с термочувствительным элементом, сливное отверстие и взаимодействующий с ним клапан, согласно изобретению, камера установлена внутри трубы в поперечном направлении и снабжена отверстиями в боковых стенках для прохода транспортируемой жидкости, а термочувствительный элемент выполнен в виде стержня из материала с эффектом памяти формы, обеспечивающего изменение осевой длины стержня при изменении температуры перекачиваемой среды, один конец которого закреплен в трубе, а на противоположном конце стержня установлен клапан, закрывающий сливное отверстие, выполненное в трубе.To solve the problem in a device for preventing freezing of pipelines, containing a chamber with a thermosensitive element installed in the pipe, a drain hole and a valve interacting with it, according to the invention, the camera is installed inside the pipe in the transverse direction and is provided with holes in the side walls for the passage of the transported liquid, and the thermosensitive element is made in the form of a rod made of a material with a shape memory effect, which ensures a change in the axial length of the rod with a change in temperature This means that the fluid is pumped, one end of which is fixed in the pipe, and a valve is installed at the opposite end of the rod to close the drain hole made in the pipe.

Согласно изобретению, в качестве материала с эффектом памяти формы использован сплав никелида титана, который позволяет простым соотношением долей компонентов варьировать точку срабатывания (точку мартенситно-аустенитого перехода) в пределах от минус ста до плюс двухсот градусов Цельсия. Таким образом, можно получить и применить сплав для изготовления термочувствительного исполнительного элемента, который будет гарантированно изменять свою форму при температуре замерзания любой из известных жидкостей, которые могут транспортироваться по трубопроводу, например воды, сырой нефти, нефтепродуктов, различных спиртов и др.According to the invention, a titanium nickelide alloy is used as a material with a shape memory effect, which allows a simple ratio of the component fractions to vary the response point (martensitic-austenitic transition point) in the range from minus one hundred to plus two hundred degrees Celsius. Thus, it is possible to obtain and apply an alloy for the manufacture of a heat-sensitive actuating element, which will be guaranteed to change its shape at the freezing temperature of any of the known liquids that can be transported through a pipeline, for example water, crude oil, oil products, various alcohols, etc.

На фиг.1 схематично изображен продольный разрез устройства в закрытом состоянии; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3-продольный разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - продольный разрез устройства в открытом состоянии.Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a device in a closed state; figure 2 is a cross section aa in figure 1; figure 3 is a longitudinal section bB in figure 1; figure 4 is a longitudinal section of the device in the open state.

Устройство для предотвращения замерзания трубопроводов содержит камеру 1, снабженную отверстиями 2 в боковых стенках для прохода транспортируемой жидкости. Камера 1 установлена внутри трубы 3 в поперечном направлении. Внутри камеры коаксиально расположен термочувствительный элемент 4, выполненный в виде стержня из материала с эффектом памяти формы, способного изменять свою осевую длину при изменении температуры перекачиваемой среды. При этом один конец термочувствительного элемента 4 жестко закреплен в трубе 3, а другой соединен с клапаном 5, закрывающим сливное отверстие 6 в трубе.A device for preventing freezing of pipelines comprises a chamber 1 provided with holes 2 in the side walls for passage of the transported liquid. The camera 1 is installed inside the pipe 3 in the transverse direction. Inside the chamber, a heat-sensitive element 4 is coaxially located, made in the form of a rod made of a material with a shape memory effect capable of changing its axial length when the temperature of the pumped medium changes. In this case, one end of the heat-sensitive element 4 is rigidly fixed in the pipe 3, and the other is connected to the valve 5, which closes the drain hole 6 in the pipe.

Устройство работает следующим образом. При температуре перекачиваемой среды выше точки замерзания термочувствительный исполнительный элемент 4 находится в горячем (сжатом) состоянии, имеет минимальную осевую длину, в результате чего клапан 5 плотно прилегает к сливному отверстию 6 и обеспечивает герметичность всего устройства. При достижении температуры перекачиваемой среды точки замерзания термочувствительный исполнительный элемент 4 «вспоминает» свою холодную форму и увеличивает свою осевую длину, в результате чего клапан 5 открывает сливное отверстие 6 и выпускает наружу часть перекачиваемой жидкости. При этом скорость движения указанной жидкости по трубопроводу возрастает, что преотвращает ее замерзание.The device operates as follows. At a temperature of the pumped medium above the freezing point, the heat-sensitive actuating element 4 is in a hot (compressed) state, has a minimum axial length, as a result of which the valve 5 fits snugly to the drain hole 6 and ensures the tightness of the entire device. When the temperature of the pumped medium reaches the freezing point, the heat-sensitive actuating element 4 “remembers” its cold shape and increases its axial length, as a result of which the valve 5 opens the drain hole 6 and releases a part of the pumped liquid out. In this case, the speed of movement of the specified fluid through the pipeline increases, which prevents its freezing.

При восстановлении нормального температурного режима термочувствительный исполнительный элемент 4 «вспоминает» свою горячую форму, уменьшает осевую длину, и клапан 5 автоматически закрывается.When normal temperature conditions are restored, the thermosensitive actuator 4 “remembers” its hot shape, reduces its axial length, and valve 5 closes automatically.

Таким образом, преимущество заявляемого устройства заключается в быстром и своевременном гарантированном срабатывании за счет более эффективного термочувствительного элемента.Thus, the advantage of the claimed device lies in the quick and timely guaranteed operation due to the more effective heat-sensitive element.

Claims

1. Device for preventing freezing of pipelines, containing a chamber installed in the pipe with a thermosensitive element, a drain hole and a valve interacting with it, characterized in that the chamber is installed inside the pipe in the transverse direction and provided with holes in the side walls for the passage of the transported fluid, and a heat-sensitive element made in the form of a rod made of a material with a shape memory effect, providing a change in the axial length of the rod when the temperature of the pumped medium changes, one the end of which is fixed in the pipe, and at the opposite end of the rod a valve is installed that closes the drain hole made in the pipe.

2. The device for preventing freezing of pipelines according to claim 1, characterized in that a titanium nickelide alloy is used as a material with a shape memory effect.