RU2487977C1

RU2487977C1 - Device to protect pipeline against damage in case of water freezing

Info

Publication number: RU2487977C1
Application number: RU2012105516/13A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Олегович Вершинин; Виктор Александрович Кручек; Вячеслав Викторович Кручек
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-07-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: device comprises a pipeline with an actuating mechanism for water drainage with a valve and a screw with a sealing gasket. The valve covers the body seat. The body is made with a cover in the bottom part and drain holes in walls of the body and the cover. The upper part of the actuating mechanism body is made with a guide. On the guide there is a piston installed with sealing rings capable of vertical displacement. The lower surface of the guide is in the centre of the inner cavity of the piston. The piston is spring-loaded relative to the cover of the actuating mechanism body. The inner cavity of the piston is filled with heavy water. The piston bottom is a valve. The actuating mechanism body is fixed inside the protected pipeline.

EFFECT: increased reliability of device functioning.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области отопления и водоснабжения и может быть использовано для защиты от разрушения при замерзании трубопровода.The invention relates to the field of heating and water supply and can be used to protect against destruction during freezing of the pipeline.

Известно устройство для защиты резервуара от разрушения при замерзании воды, содержащее размещенный в нижней части резервуара корпус, подпружиненный запорный клапан, установленный в корпусе с образованием замкнутой и выпускной полостей и впускной полости, сообщенной каналом с резервуаром, и теплоизоляционную оболочку с выпускным отверстием, обеспечивающее слив воды из резервуара при замерзании в нем воды (RU №2037605, E03B 7/10, 19.06.1995).A device is known for protecting the tank from destruction during freezing of water, comprising a housing located at the bottom of the tank, a spring-loaded shut-off valve installed in the housing to form a closed and exhaust cavity and an inlet cavity communicated by the channel with the tank, and a heat-insulating shell with an outlet opening for drainage water from the tank when water freezes in it (RU No. 2037605, E03B 7/10, 06/19/1995).

Недостатком устройства является то, что начало срабатывания клапана слива жидкости происходит при повышении давления в защищаемом объеме, которое происходит при уже начавшейся кристаллизации воды в защищаемом объеме, что не гарантирует более раннее образование льда не в резервуаре, а в устройстве защиты, и блокирование его льдом до момента срабатывания и, соответственно, повреждения защищаемого объекта. При наличии конденсата воды в самом устройстве, а также при начале слива кристаллизующейся жидкости через сливные каналы устройства, возможно намерзание льда в сливных проходах, закупорка льдом сливного отверстия, что приведет к невозможности слива и снижает надежность устройства.The disadvantage of this device is that the start of operation of the drain valve occurs when the pressure in the protected volume rises, which occurs when water has already crystallized in the protected volume, which does not guarantee earlier ice formation not in the tank, but in the protection device, and its blocking by ice until the moment of operation and, accordingly, damage to the protected object. In the presence of water condensate in the device itself, as well as at the beginning of the discharge of crystallized liquid through the drain channels of the device, ice may freeze in the drain passages, blockage of the drain hole with ice, which will lead to the inability to drain and reduces the reliability of the device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для защиты трубопровода от замерзания, содержащее теплоизолированный трубопровод с исполнительным механизмом для слива воды из трубопровода (RU №2343247, E03B 7/10, 12.04.2007). При этом исполнительный механизм состоит из водопроводного вентиля, закрепленного на резьбе патрубка, вваренного в трубопровод горячей воды и выполненного с возможностью микроциркуляции в патрубке горячей воды для поддержания в вентиле положительной температуры. Головка водопроводного вентиля выполнена в виде сильфона, внутренняя поверхность которого выполнена в виде конуса, одним концом к которой присоединены, по крайней мере, два витка гофрированной нержавеющей трубы, а другим концом витки присоединены к донышку. Причем последнее соединено со штоком, который содержит клапан, перекрывающий седло вентиля.The closest in technical essence to the proposed device is a device for protecting the pipeline from freezing, containing a thermally insulated pipeline with an actuator for draining water from the pipeline (RU No. 2343247, E03B 7/10, 04/12/2007). In this case, the actuator consists of a water valve fixed to the thread of the pipe, welded into the hot water pipe and made with the possibility of microcirculation in the pipe of hot water to maintain a positive temperature in the valve. The head of the water valve is made in the form of a bellows, the inner surface of which is made in the form of a cone, one end of which is connected to at least two turns of corrugated stainless pipe, and the other end of the turns are connected to the bottom. Moreover, the latter is connected to the stem, which contains a valve that covers the valve seat.

Недостатком прототипа является то, что температура срабатывания исполнительного механизма устройства и температура кристаллизации воды в защищаемом трубопроводе одинаковые, что не гарантирует более раннее образование ледяных пробок в защищаемом трубопроводе, а не в устройстве, исполнительный механизм находится вне защищаемого трубопровода и температура его срабатывания, в значительной степени зависит от температуры окружающей среды, а не от температуры воды, находящейся в трубопроводе. Нарушение микроциркуляции воды в исполнительном механизме повлечет преждевременное срабатывание или несрабатывание исполнительного механизма. Также возможны как ложные срабатывания, так и несрабатывание исполнительного механизма из-за повреждения теплоизоляции трубопровода, что предусматривает не только наличие надежной теплоизоляции трубопровода, но и необходимость постоянного контроля состояния теплоизоляции защищаемых трубопроводов. При эксплуатации конструкции, в которой весь исполнительный механизм находится снаружи трубопровода вне контролируемой жидкости, возможно намерзание льда на наружной поверхности механизма и блокирование его работы. Начало образования льда в исполнительном механизме будет происходить на внутренней поверхности полости сильфона, что также может привести к блокированию льдом и отказу исполнительного механизма до момента срабатывания. Конструкция устройства не предусматривает многократные срабатывания, рекомендуется заменить устройство после трех-четырех срабатываний. Для повторного использования устройства (после срабатывания) необходимо применить несколько ручных операций по его подготовке. Данные конструктивные особенности полностью не обеспечивают надежного функционирования устройства.The disadvantage of the prototype is that the operating temperature of the actuator of the device and the crystallization temperature of water in the protected pipeline are the same, which does not guarantee the earlier formation of ice plugs in the protected pipeline, and not in the device, the actuator is outside the protected pipeline and the temperature of its operation is significant the degree depends on the ambient temperature, and not on the temperature of the water in the pipeline. Violation of microcirculation of water in the actuator will result in premature actuation or failure of the actuator. Both false alarms and failure of the actuator due to damage to the thermal insulation of the pipeline are possible, which provides not only the availability of reliable thermal insulation of the pipeline, but also the need for constant monitoring of the state of thermal insulation of the protected pipelines. When operating a structure in which the entire actuator is located outside the pipeline outside the controlled fluid, ice may freeze on the outer surface of the mechanism and block its operation. The onset of ice formation in the actuator will occur on the inner surface of the bellows cavity, which can also lead to ice blocking and the actuator to fail until it is triggered. The design of the device does not provide for multiple trips, it is recommended to replace the device after three to four trips. To reuse the device (after triggering), it is necessary to apply several manual operations for its preparation. These design features do not fully ensure the reliable operation of the device.

Техническим результатом, на решение которого направлено данное техническое решение, является устранение недостатков аналогов, то есть повышение надежности функционирования защитного устройства.The technical result, the solution of which this technical solution is aimed, is to eliminate the disadvantages of analogues, that is, to increase the reliability of the protective device.

Технический результат достигается тем, что устройство для защиты трубопровода от разрушения при замерзании воды, содержит трубопровод с исполнительным механизмом для слива воды с клапаном, перекрывающим седло корпуса, винт с герметизирующей прокладкой, отличающееся тем, что корпус выполнен с крышкой в нижней части и сливными отверстиями в стенках корпуса и крышки, верхняя часть корпуса исполнительного механизма выполнена с направляющей, на которой установлен поршень с уплотнительными кольцами с возможностью вертикального перемещения, причем нижняя поверхность направляющей находится в центре внутренней полости поршня, подпружиненного относительно крышки корпуса исполнительного механизма, внутренняя полость поршня заполнена тяжелой водой, причем донышко поршня является клапаном, а корпус исполнительного механизма закреплен внутри защищаемого трубопровода.The technical result is achieved in that the device for protecting the pipeline from destruction during freezing of water comprises a pipeline with an actuator for draining water with a valve covering the seat of the housing, a screw with a sealing gasket, characterized in that the housing is made with a cover in the lower part and drain holes in the walls of the housing and the cover, the upper part of the housing of the actuator is made with a guide on which a piston with sealing rings is mounted with the possibility of vertical movement , The lower surface of the guide is located in the center of the inner cavity of the piston, spring-loaded relative to the lid of the actuator body, the inner cavity of the piston is filled with heavy water, and the bottom of a piston is a valve actuator and the housing is secured inside the protected conduit.

Сущность изобретений поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

Устройство для защиты трубопровода от разрушения при замерзании воды смонтировано на заполненном водой, защищаемом трубопроводе 1 и содержит исполнительный механизм для слива воды, состоящий из корпуса 2 с крышкой 3, сливными отверстиями 4, промежуточной полостью 5 и седлом корпуса 6, направляющей 7 с нижней поверхностью 8, уплотнительными кольцами 9, подпружиненного пружиной 10 поршня 11 с донышком 12, выполненным в виде клапана с уплотнительной прокладкой 13 и заполненной тяжелой водой внутренней полостью подвижного поршня 14, в донышке 12 подвижного поршня имеется резьбовое отверстие 15, закрываемое винтом 16 с герметизирующей прокладкой 17.A device for protecting the pipeline from destruction during freezing of water is mounted on a protected pipeline 1 filled with water and contains an actuator for draining water, consisting of a housing 2 with a cover 3, drain holes 4, an intermediate cavity 5 and a saddle of the housing 6, a guide 7 with a lower surface 8, with o-rings 9, spring-loaded spring 10 of piston 11 with a bottom 12, made in the form of a valve with a sealing gasket 13 and filled with heavy water internal cavity of the movable piston 14, in the bottom 12 of the slide Nogo piston has a threaded hole 15 closed by a screw 16 with a sealing gasket 17.

Устройство работает следующим образом: при температуре свыше 3,84 градусов Цельсия внутренняя полость подвижного поршня 14 через резьбовое отверстие 15 полностью заполняется тяжелой водой (D₂O), винт 16 закручивают, герметизируя резьбовое отверстие 15 герметизирующей прокладкой 17, устройство устанавливается на защищаемом трубопроводе 1, после этого защищаемая система заполняется водой, которая через промежуточную полость 5 омывает поршень 11 и за счет теплопередачи температура воды в защищаемом объеме и температура поршня 11 и его внутренней полости 14, заполненной тяжелой водой выравниваются. При снижении температуры рабочей жидкости в защищаемом объеме до 3,84 градусов Цельсия тяжелая вода во внутренней полости подвижного поршня 14 начинает кристаллизовываться на внутренних стенках, причем кристаллизация в центре внутренней полости 14 начнется позже, чем на внутренних стенках поршня 11, чем обеспечивается отсутствие блокирования исполнительного механизма, кристаллизация тяжелой воды во внутренней полости подвижного поршня 14 вызовет рост давления в ней, в том числе, между нижней поверхностью 8 направляющей 7 и донышком 12 подвижного поршня, чем обеспечивается перемещение подвижного поршня 11 вниз, вдоль направляющей 7, поршень 11 преодолевая сопротивление пружины 10, отрывает донышко 12 с уплотнительной прокладкой 13 от седла корпуса 6, сливные отверстия 4 через промежуточную полость 5 соединяются между собой, вода сливается из защищаемого трубопровода. Работоспособность системы автоматически восстанавливается при заполнении защищаемого объема водой, имеющей температуру свыше 3,84 градусов Цельсия или повышении температуры окружающей среды. При введении новой совокупности признаков, характеризующих данное устройство, по сравнению с прототипом, повысилась надежность устройства.The device operates as follows: at temperatures above 3.84 degrees Celsius, the internal cavity of the movable piston 14 is completely filled with heavy water (D ₂ O) through the threaded hole 15, the screw 16 is tightened, sealing the threaded hole 15 with a sealing gasket 17, the device is installed on the protected pipeline 1 , after that the protected system is filled with water, which washes the piston 11 through the intermediate cavity 5 and, due to heat transfer, the water temperature in the protected volume and the temperature of the piston 11 and its internal olosti 14 filled with heavy water equalized. When the temperature of the working fluid in the protected volume drops to 3.84 degrees Celsius, heavy water in the inner cavity of the movable piston 14 begins to crystallize on the inner walls, and crystallization in the center of the inner cavity 14 will begin later than on the inner walls of the piston 11, which ensures the absence of blocking of the actuator mechanism, crystallization of heavy water in the internal cavity of the movable piston 14 will cause an increase in pressure in it, including between the lower surface 8 of the guide 7 and the bottom 12 of the mov piston 11, which ensures the movement of the movable piston 11 down along the guide 7, the piston 11 overcoming the resistance of the spring 10, tears off the bottom 12 with the gasket 13 from the seat of the housing 6, the drain holes 4 are connected through an intermediate cavity 5, the water is drained from the protected pipeline . The system’s operability is automatically restored when the protected volume is filled with water having a temperature above 3.84 degrees Celsius or when the ambient temperature rises. With the introduction of a new set of features that characterize this device, compared with the prototype, increased reliability of the device.

Claims

A device for protecting the pipeline from destruction during freezing of water, comprising a pipeline with an actuator for draining water with a valve covering the seat of the housing, a screw with a sealing gasket, characterized in that the housing is made with a cover in the lower part and drain holes in the walls of the housing and cover, the upper part of the actuator housing is made with a guide on which a piston with o-rings is mounted with the possibility of vertical movement, and the lower surface of the guide located in the center of the piston’s inner cavity, spring-loaded relative to the cover of the actuator housing, the inner piston cavity is filled with heavy water, the piston bottom being a valve, and the actuator housing is fixed inside the protected pipeline.