PL183530B1 - Funkcjonalny zespół zabezpieczający do regulacji lub kontroli płynnych ośrodków w przewodzie - Google Patents

Abstract

1. Funkcjonalny zespól zabezpieczajacy do regulacji lub k o n tro li p ly n n y ch o sro d k ó w w przewodzie, zwlaszcza w dwusciankowym przewodzie bezpieczenstwa, majacy obudowe utworzona przez wewnetrzne scianki, przy czym obudowa ta ze wszystkich stron otoczona jest ze- w netrzna scianka, oddzielona od wewnetrznej scianki pusta przestrzenia zam knieta gazoszczel- nie, znamienny tym, ze obudowa zespolu m a kolnierze, laczace szczelnie z przewodem , zas pusta przestrzen (7) poprzez przylacze (8) jest polaczona z kontrolnym przyrzadem pom iaro- wym oraz pusta przestrzen (7) poprzez przynajmniej jeden otwór (13) polaczona jest z rowkiem (15), któ- ry otaczajac przewód usytuowany jest w powierz- chni uszczelniajacej (14) kolnierza (1) wzglednie w jego uszczelnieniu (18). Fi g . 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest funkcjonalny zespół zabezpieczający do regulacji lub kontroli płynnych ośrodków, znajdujących się w przewodzie rurowym, zwłaszcza w dwuściankowym przewodzie bezpieczeństwa, którego ścianki oddzielone są od siebie pustą przestrzenią, przy czym zespół ten ma obudowę utworzoną przez ścianki, a obudowa ze wszystkich stron otoczona jest druga ścianką, która od pierwszej ścianki oddzielonajest pustą przestrzenią, przy czym pusta przestrzeń zamknięta jest gazoszczelnie.

W układach rurociągowych transportuje się często łatwopalne lub wybuchowe ciecze i gazy, a także produkty zagrażające wodzie, zdrowiu lub szkodliwe dla środowiska. Ponieważ niekontrolowany wypływ tłoczonego ośrodka mógłby spowodować znaczne szkody i niebezpieczeństwa, więc dla zapobieżenia temu stosuje się dwuściankowe przewody bezpieczeństwa, których ścianki oddzielone są od siebie pustą przestrzenią. Tego rodzaju przewody bezpieczeństwa znane są z opisu Stanów Zjednoczonych Ameryki 5 228 472, przy czym w przewody te wbudowane są już zawory odcinające, oraz kontroluje się pustą przestrzeń między ściankami. W ten

183 530 sposób polepsza się nie tylko bezpośrednio ochronę przed wypływem ośrodka lecz można również pustą przestrzeń połączyć z przyrządem pomiarowym służącym do kontroli jej zawartości, na przykład z detektorem określonych gazów lub przyrządem do pomiaru ciśnienia. W ten sposób informacja o wypływie i związane z nią odłączenie tłoczenia poprzez przewód, mogą nastąpić już wtedy, gdy ośrodek przedostanie się do pustej przestrzeni tak, że całkowicie wyeliminowane jest niebezpieczeństwo wypływu medium do środowiska.

Natomiast z opisu Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,573,863 znany jest w obszarze zaworu dwuściankowy przewód. W wewnętrznym przewodzie prowadzone sągłęboko schłodzone ciecze, podczas gdy w przestrzeni otaczającej te ciecze występuje próżnia dla termicznej izolacji. Problem kontroli pustej przestrzeni i nieszczelności nie jest w tym opisie ujawniony.

Przewody z reguły posiadają dużą liczbę zespołów funkcjonalnych. Przykładowo są to zawory przeciwzwrotne lub odcinające, zasuwy, pompy lub przepływomierze, które połączone są zawsze z rurami za pomocą kołnierzy, przy czym rury te mogąbyć z materiału sztywnego lub elastycznego. W obrębie zespołów funkcjonalnych nie stosuje się dotychczas odpowiednich środków chroniących przed wypływem ośrodka. Prowadzi to do tego, że zespoły funkcjonalne stanowią podczas eksploatacji znaczne źródło niebezpieczeństwa tak, że w porównaniu do przewodów dochodzi tam znacznie częściej do przecieków. Poza tym, przy budowie rurociągu oznacza to znaczne zwiększenie nakładów, gdyż również przy układaniu pod ziemią konieczne jest zapewnienie stałego, prawie wymaganego, dostępu do zespołów funkcjonalnych. Według znanego stanu techniki, zespoły funkcjonalne umieszcza się w szybiku lub pętli przewodu umieszczonej nad powierzchnią gruntu tak, że powoduje to znaczne dodatkowe koszty. Poza samymi zespołami funkcjonalnymi również kołnierze, którymi połączone są one na przykład za pomocą śrub, z przyległymi przewodami, stanowią dodatkowe obszary, w których nieszczelność występuje szczególnie często.

Z tego powodu zadaniem wynalazku jest opracowanie funkcjonalnego zespołu zabezpieczającego, który stwarza łatwą do kontrolowania oraz lepszą ochronę przed wypływem ośrodka i nie wymaga z tego względu bezpośredniej dostępności.

Funkcjonalny zespół zabezpieczający do regulacji lub kontroli płynnych ośrodków w przewodzie, zwłaszcza w dwuściankowym przewodzie bezpieczeństwa, mający obudowę utworzoną przez wewnętrzne ścianki, przy czym obudowa ta ze wszystkich stron otoczona jest zewnętrzną ścianką, oddzieloną od wewnętrznej ścianki pustąprzestrzemązamkniętągazoszczelnie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obudowa zespołu ma kołnierze, łączące szczelnie z przewodem, zaś pusta przestrzeń poprzez przyłącze jest połączona z kontrolnym przyrządem pomiarowym oraz pusta przestrzeń poprzez przynajmniej jeden otwór połączona jest z rowkiem, który otaczając przewód usytuowany jest w powierzchni uszczelniającej kołnierza względnie w jego uszczelnieniu. Korzystnie, zespół według wynalazku stanowi zawór odcinający. Zespół stanowi zawór przeciwzwrotny.

Zespół według wynalazku ma element czynny w postaci talerza uruchamianego przez trzpień przechodzący przez przepust w obudowie, przy czym talerz połączony jest z wewnętrzną ścianką za pomocą falistego mieszka.

Zawarta pomiędzy falistym mieszkiem i obudową przestrzeń połączona jest z kontrolnym przyrządem pomiarowym.

Przepust w obudowie utworzonej przez wewnętrzne ścianki ma przynajmniej jedną tuleję, przylegającą szczelnie do trzepienia.

Pusta przestrzeń oraz pozostała przestrzeń zawierają próżnię, sprężony gaz względnie gaz. Pusta przestrzeń zawiera próżnię, sprężony gaz względnie gaz. Pozostała przestrzeń zawiera próżnię, sprężony gaz względnie gaz.

Przelotowy otwór pomiędzy kołnierzem i pustą przestrzenią ma urządzenie ryglujące.

Powierzchnia przekroju poprzecznego obudowy utworzonej przez wewnętrzne ścianki odpowiada zewnętrznemu przekrojowi poprzecznemu przewodu.

Funkcjonalny zespół zabezpieczający otoczony jest obudową, która ze wszystkich stron posiada dwie ścianki, korzystnie wykonane ze stali, które oddzielone są od siebie pustąprzestrze4

183 530 nią. Pusta przestrzeń zamknięta jest gazoszczelnie i połączona jest z przyrządem pomiarowym służącym do kontroli jej zawartości, przy czym połączenie to może być dokonywane zależnie od potrzeby lub działa na stałe. W ten sposób wypływ ośrodka do pustej przestrzeni można wykrywać i podejmować odpowiednie środki, zwłaszcza odłączenie przewodu, przed wypływem ośrodka z pustej przestrzeni do otoczenia. Aby można było wykrywać powstające nieszczelności w obszarze kołnierzy, ich powierzchnia uszczelniająca posiada rowek otaczający przewód, który to rowek jest na przykład wyfrezowany. Głębokość rowka jest tak dobrana, że uszczelka kołnierza częściowo wchodzi w ten rowek tak, że wzdłuż całej jej długości pozostaje przelotowy kanał. Za pomocą jednego lub wielu przelotowych otworów lub w inny sposób wytworzonych otworów, rowek od strony swego dna połączony jest z pustąprzestrzenią obudowy. Jeśli ośrodek znajdujący się w przewodzie przedostanie się do powierzchni uszczelniającej tak, że powstaje bezpośrednio niebezpieczeństwo jego wypływu, to poprzez rowek i przelotowe otwory przedostaje się on do pustej przestrzeni i zostaje wykryty za pomocą przyrządu pomiarowego. Również w tym przypadku można podejmować zabiegi zabezpieczające.

Zaleta funkcjonalnego zespołu zabezpieczającego według wynalazku jest znacznie lepsza ochrona przed wypływem transportowanego ośrodka. Mimo, że zastosowanie go do zwykłych jednościankowych przewodów jest celowe, to szczególnie korzystne jest wprowadzenie go do dwuściankowego przewodu bezpieczeństwa. Ze względu ulepszonego działania ochronnego nie ma potrzeby bezpośredniej dostępności do zespołu, gdyż jeszcze przed grożącym wypływem można podjąć czynności zabezpieczające i pozostaje odpowiednio dużo czasu na wykonanie naprawy.

Niezależnie od rodzaju nadzoru, rozwiązanie według wynalazku umożliwia wykrywanie najmniejszych przecieków. Daje to znaczne korzyści pod względem kosztów, gdyż nie ma potrzeby tworzenia podziemnych pętli przewodu lub szybików. Poza tym, zewnętrzne warstwy powłokowe lub izolacyjne nie utrudniają nadzorowania zespołu funkcjonalnego.

Funkcjonalny zespół według wynalazku nadaje się zwłaszcza przy urządzeniach odcinających, a więc przy zasuwach lub zaworach, dla których stosunkowo często powstaje konieczność ich zabudowy w niedostępnych obszarach. Ponadto wykonanie według wynalazku jest korzystne przy zaworze przeciwzwrotnym, który również często instaluje się w miejscu niedostępnym. Natomiast wiele innych zespołów funkcjonalnych, na przykład łapacze zanieczyszczeń, pompy lub przepływomierze są na ogół łatwo dostępne, na przykład w stacji pomp tak, że możliwa jest ich bezpośrednia kontrolna.

Zespoły funkcjonalne posiadają często część czynną wchodzącą w płynny ośrodek, na przykład talerz zaworu odcinającego. Do uruchamiania często służy element sprzęgający, który przechodzi przez przepust w obudowie. Talerz zaworu porusza się za pomocą trzpienia stanowiącego element sprzęgający tak, że talerz ten może być przestawiany za pomocą ręcznego koła lub silnika usytuowanego na obudowie. Aby uniknąć wycieku ośrodka wzdłuż przepustu, w rozwiązaniu według wynalazku proponuje się, aby część czynną połączyć szczelnie z obudową za pomocą falistego mieszka, do wnętrza którego element sprzęgający wchodzi swym końcem. W ten sposób płynny ośrodek zostaje oddzielony od przepustu, a falisty mieszek ze względu na swąodkształcalność nie przeszkadza ruchowi części czynnej. Korzystne jest więc to, że powstaje znacznie lepsza ochrona przed wypływem ośrodka.

Przy zastosowaniu falistego mieszka celowe jest, aby obszar pomiędzy nim i obudową połączyć z przyrządem pomiarowym do kontroli zawartości tej przestrzeni tak, że wykrywa się również uszkodzenie mieszka.

Poza tym, ochronę przed wypływem ośrodka można ulepszyć gdy przepust elementu sprzęgającego zawiera jedną lub wiele tulei, tak zwanych tulei bezpieczeństwa, które przylegają szczelnie do elementu sprzęgającego. Zwłaszcza w przypadku zastosowania wielu tulei można w ten sposób uzyskać dobre uszczelnienie również z pominięciem falistego mieszka.

Do napełnienia pustej przestrzeni pomiędzy ściankami obudowy stosuje się sprężony gaz, na przykład sprężone powietrze, lub próżnię. Wskutek tego, nieszczelność można wykryć przez stwierdzenie zmiany całkowitego ciśnienia tak, że jako urządzenie pomiarowe wystarczy

183 530 zwykły manometr. W zasadzie korzystne jest, gdy można wykrywać nieszczelności zarówno w ściance wewnętrznej zwróconej do ośrodka, jak i w zewnętrznej ściance zwróconej do otoczenia, gdyż w obu przypadkach istnieje zwiększone niebezpieczeństwo wypływu ośrodka. Wymaganie to jest spełnione przy napełnieniu pustej przestrzeni sprężonym powietrzem lub wytworzeniu w niej próżni, gdyż w obu przypadkach następuje zmiana ciśnienia. Nadzorowanie pustej przestrzeni przy użyciu próżni jest jednak niedopuszczalne w przypadku materiałów palnych, wybuchowych lub zagrażających wodzie. Dlatego też możliwe jest również wypełnienie pustej przestrzeni obojętnym gazem ochronnym, na przykład azotem. Gdy w pustej przestrzeni znajduje się gaz ochronny, to korzystne jest zastosowanie przyrządu pomiarowego wykrywającego ośrodek znajdujący się w przewodzie, gdyż w ten sposób wykrywa sięjuż najmniejsze przecieki.

Gdy zespół według wynalazku zamocowanyjest za pomocąkołnierza do dwuściankowego przewodu bezpieczeństwa, to puste przestrzenie przewodu bezpieczeństwa i obudowy celowo są połączone ze sobą. W tym celu rowek poprzez otwór w części kołnierzowej przewodu bezpieczeństwa połączonyjest zjego pust ąprzestrzenią. Uszczelka w kołnierzu posiada przy tym jeden lub wiele otworów równoległych do osi przewodu, lub składa się z dwóch współosiowych części tak, że połączenie pomiędzy rowkiem i otworem w części kołnierzowej rury nie ulega przerwaniu.

Przelotowe połączenie pustych przestrzeni części rury poprzez znajdujący się pomiędzy nimi element funkcjonalny ma tę zaletę, że można nadzorować znaczną liczbę odcinków rurowych za pomocą tylko jednego przyrządu pomiarowego. W przypadku wykrycia przecieku powstaje problem zlokalizowania uszkodzonego miejsca. Dlatego też według wynalazku proponuje się, aby przelotowy otwór pomiędzy kołnierzem i pustą przestrzenią był zamykalny za pomocą urządzenia zamykaj ącego, na przykład śruby zamykaj ącej. Jest przy tym bez znaczenia, czy chodzi tu o przelotowy otwór pomiędzy pustą przestrzenią przewodu bezpieczeństwa i kołnierzem, czy też pomiędzy pustą przestrzenią obudowy i kołnierzem. W obu przypadkach przez zamknięcie urządzenia zamykającego przewód można rozdzielić na odcinki tak, że poszukiwanie przecieku jest bardzo ułatwione.

Celowo powierzchnia przekroju poprzecznego obudowy funkcjonalnego zespołu zabezpieczającego odpowiada zewnętrznemu przekrojowi poprzecznemu przewodu, w którym ten zespół jest osadzony, to znaczy ukształtowania zewnętrznemu ścianek przewodu i obudowy odpowiadają sobie. Dzięki temu unika się trudności przestrzennych przy zabudowie funkcjonalnego zespołu zabezpieczającego, gdyż nie zachodzi powiększenie przekroju poprzecznego w stosunku do przewodu. Dopuszczalne są niewielkie odchylenia średnicy, zwłaszcza niewielkie jej poszerzenie, aby umożliwić uzyskanie wystarczającego przekroju poprzecznego otworu zespołu funkcjonalnego w celu uniknięcia nadmiernych oporów przepływu. Odpowiadające sobie powierzchnie przekrojów poprzecznych przewodów i obudowy nadająsię zwłaszcza przy takich funkcjonalnych zespołach zabezpieczających, które nie wymagają uruchamiania z zewnątrz, na przykład przy zaworze przeciwzwrotnym.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespół według wynalazku w postaci zaworu odcinającego w przekroju poprzecznego, a fig. 2 przedstawia zespół według wynalazku w postaci zaworu przeciwzwrotnego w przekroju poprzecznym.

Zawór odcinający z fig. 1 dołączony jest za pomocą dwóch kołnierzy 1 do rur rurociągu, którego przebieg kontynuowany jest wzdłuż kanału 2, którego przekrój poprzeczny jest zamykalny, względnie zmienialny za pomocą talerza 3 stanowiącego część zaworu. Uruchamianie talerza 3 dokonuje się za pomocą wyprowadzonego z obudowy zaworu trzpienia 4, który poruszany jest za pomocą ręcznego koła zamocowanego na jego końcu.

W celu zwiększenia zabezpieczenia przed wyciekiem ośrodka z kanału 2, zawór otoczony jest dwiema ściankami 5, 6, pomiędzy którymi zawarta jest pusta przestrzeń 7. Ponadto z pustej przestrzeni 7 wyprowadzone jest przyłącze 8, za pomocą którego dołącza się przyrząd pomiarowy badający zawartość pustej przestrzeni, zwłaszcza dołącza się przyrząd do pomiaru ciśnienia. Jeżeli uszkodzona zostanie wewnętrzna ścianka 5 zaworu, to ośrodek płynący w kanale 2 nie przedostaje się do otoczenia lecz do pustej przestrzeni 7. Powstającą zmianę ciśnienia można wy6

183 530 kryć za pomocąprzyrządu pomiarowego dołączonego do przyrządu 8 tak, że można dokonać zabezpieczenia i wymiany zaworu jeszcze przed wypływem ośrodka poprzez ściankę zewnętrzną 6. Jeżeli pusta przestrzeń 7 wypełniona jest innym ośrodkiem niż powietrze lub jest pod ciśnieniem różniącym się od ciśnienia powietrza otoczenia zewnętrznego, to za pomocąprzyrządu pomiarowego można również wykryć przecieki w ściance zewnętrznej 6. Przepust poprzez obudowę zaworu mechanicznych elementów uruchamiających, w tym przypadku przepust trzpienia 4, wymaga specjalnego zabezpieczenia. Przepust wykonany jest tak, że przechodzi poprzez wiele tulei 9, tak zwanych tulei bezpieczeństwa, które przylegają szczelnie do trzpienia 4. Dolny koniec trzpienia 4 otoczonyjest odkształcalnym mieszkiem falistym 10, który połączonyjest szczelnie z talerzem 3 i wewnętrzną ścianką 5. W ten sposób pomiędzy mieszkiem 10 i wewnętrzną ścianką5 powstaje objętość drugiej, pustej przestrzeni 11, wskutek czego ośrodek znajdujący się w kanale 2 nie przedostaje się do przepustu trzpienia 4. Również przestrzeń 11, poprzez otwór przelotowy 12, może być kontrolowana za pomocąprzyrządu pomiarowego, aby wykazać ewentualną zawodność działania tulei 9 lub mieszka 10.

Ażeby zapewniony był również nadzór kołnierza 1, w swym wnętrzu posiadająone przelotowe otwory 13, które obwodowy rowek 15, znajdujący się w powierzchni uszczelniającej 14 tych kołnierzy łączy z pustąprzestrzenią7. W przypadku wadliwego uszczelnienia wypływający ośrodek przedostaje się do rowka 15 i poprzez otwory 13 prowadzony jest do pustej przestrzeni 7, gdzie poprzez przyłącze 8 doprowadzany jest do przyrządu pomiarowego. Rozstrzygające jest przy tym to, że rowek 15 umieszczony jest w centrum powierzchni uszczelniającej 14 tak, że wskazanie wypływu następuje już przed tym zanim uszczelnienie stanie się całkowicie nieskuteczne i zanim wyciek mógłby przedostać się do otoczenia. W ten sposób, również w obszarze kołnierza 1 istnieje dobra ochrona przed wyciekiem.

Na figurze 2 przedstawiony jest zawór przeciwzwrotny według wynalazku, przy czym oznaczenia tych samych elementów konstrukcyjnych odpowiadają oznaczeniom z fig. 1. Talerz 3 zaworu umocowany jest na sprężynie naciskowej 16, która wspiera się na wewnętrznej ściance 5 obudowy. Gdy ciecz przepływa z góry na dół poprzez zawór przeciwzwrotny, to znajduje się on w stanie otwartym, natomiast przy przeciwnym kierunku przepływu sprężyna 16 dociska talerz 3 do gniazda 17, zamykając przy tym zawór. Kontrola pustej przestrzeni 7 przy tym wykonaniu wynalazku następuje na przykład poprzez przyłącze 8, które znajduje się w elemencie konstrukcyjnym przymocowanym za pomocą kołnierzy do kołnierza 1 i które to przyłącze połączone jest z pustą przestrzenią za pomocą przelotowych otworów 13. Rowek 15 obiegający powierzchnię uszczelniającą 14, umieszczony jest w uszczelce 18 tej powierzchni.

W wyniku tej konstrukcji powstaje łatwy do nadzorowania funkcjonalny zespół zabezpieczający, który znacznie zwiększa ochronne przed wypływem ośrodka i znacznie upraszcza układanie przewodów, gdyż zmniejszone są wymagania pod względem dostępności danego elementu. Poprawa bezpieczeństwa za pomocą zespołu według wynalazku we wszystkich dziedzinach przemysłu, a szczególnie w przemyśle chemicznym, weszła w takie stadium, że pozwala na uniknięcie szkód w połączeniu z niezawodną pewnością.

183 530

Fig. 2

183 530

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Funkcjonalny zespół zabezpieczający do regulacji lub kontroli płynnych ośrodków w przewodzie, zwłaszcza w dwuściankowym przewodzie bezpieczeństwa, mający obudowę utworzoną przez wewnętrzne ścianki, przy czym obudowa ta ze wszystkich stron otoczona jest zewnętrzną ścianką, oddzieloną od wewnętrznej ścianki pustą przestrzenią zamkniętą gazoszczelnie, znamienny tym, że obudowa zespołu ma kołnierze, łączące szczelnie z przewodem, zaś pusta przestrzeń (7) poprzez przyłącze (8) jest połączona z kontrolnym przyrządem pomiarowym oraz pusta przestrzeń (7) poprzez przynajmniej jeden otwór (13) połączona jest z rowkiem (15), który otaczając przewód usytuowany jest w powierzchni uszczelniającej (14) kołnierza (1) względnie w jego uszczelnieniu (18).
2. 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół stanowi zawór odcinający.
3. 3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół stanowi zawór przeciwzwrotay.
4. 4. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że ma element czynny w postaci talerza (3) uruchamianego przez trzpień (4), przechodzący przez przepust w obudowie, przy czym talerz (3) połączony jest z wewnętrzną ścianką (5) za pomocą falistego mieszka (10).
5. 5. Zespół według zastrz. 4, znamienny tym, że zawarta pomiędzy falistym mieszkiem (10) i obudową przestrzeń (11), połączona jest z kontrolnym przyrządem pomiarowym.
6. 6. Zespół według zastrz. 4, znamienny tym, że przepust w obudowie utworzonej przez wewnętrzne ścianki (5) ma przynajmniej jedną tuleję (9), przylegającą szczelnie do trzpienia (4).
7. 7. Zespół według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że pusta przestrzeń (7) i przestrzeń (11) zawierają próżnię, sprężony gaz względnie gaz.
8. 8. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że pusta przestrzeń (7) zawiera próżnię, sprężony gaz względnie gaz.
9. 9. Zespół według 1 albo 5, znamienny tym, że przestrzeń (11) zawiera próżnię sprężony gaz względnie gaz.
10. 10. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że przelotowy otwór (13) pomiędzy kołnierzem (1) i pustą przestrzenią (7) ma urządzenia ryglujące.
11. 11. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia przekroju poprzecznego obudowy utworzonej przez wewnętrzne ścianki (5) odpowiada zewnętrznemu przekrojowi poprzecznemu przewodu.