Автоматический воздухоотводчик для гидравлических сетей

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВОЗДУХООТВОДЧИК ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СЕТЕЙ(71) Заявители Сенюк Вячеслав Анатольевич Сенюк Александр Анатольевич Сенюк Максим Анатольевич(72) Авторы Сенюк Вячеслав Анатольевич Сенюк Александр Анатольевич Сенюк Максим Анатольевич(73) Патентообладатели Сенюк Вячеслав Анатольевич Сенюк Александр Анатольевич Сенюк Максим Анатольевич(57) 1. Автоматический поплавковый воздухоотводчик для гидравлических сетей, включающий корпус с входным отверстием и поплавковой камерой, крышку корпуса с выходным отверстием, перекрываемым запорно-регулирующим клапаном, плунжеры которого соединены ограниченно-подвижно друг с другом, и одновременно запорный плунжер клапана с помощью шарнирного рычага и шарнирной тяги соединен с поплавком, а выпускной плунжер - с крышкой корпуса, отличающийся тем, что плунжеры запорнорегулирующего клапана подвижно соединены посредством пружины, выпускной плунжер со стороны запорного плунжера снабжен выполненным вдоль продольной оси глухим отверстием, с которым на противоположной стороне плунжера пневматически соединено выпускное отверстие, выполненное под углом к глухому отверстию так, что в совокупности образован Т-образный канал клапана, при этом в корпусе входное отверстие с поплавковой камерой расположены вдоль одной оси воздухоотводчика, а выходное отверстие с запорно-регулирующим клапаном вытянуты вдоль другой его оси, причем обе оси пересекаются между собой и отклонены на угол 85-95. 91482013.04.30 2. Автоматический воздухоотводчик по п. 1, отличающийся тем, что выпускное отверстие Т-образного канала запорно-регулирующего клапана выполнено под прямым углом к глухому отверстию. 3. Автоматический воздухоотводчик по п. 1, отличающийся тем, что Т-образный канал запорно-регулирующего клапана постоянно сообщен с атмосферой. 4. Автоматический воздухоотводчик по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе между верхней частью поплавковой камеры и запорно-регулирующим клапаном выполнен отбойник грязи и шлама. 5. Автоматический воздухоотводчик по п. 1, отличающийся тем, что в поплавковой камере корпуса между входным отверстием и поплавком установлены фильтрующий и демпфирующий элементы. 6. Автоматический воздухоотводчик по п. 1, отличающийся тем, что в поплавковой камере корпуса между входным отверстием и поплавком установлен по меньшей мере один фильтрующий элемент в виде сетки. 7. Автоматический воздухоотводчик по п. 1, отличающийся тем, что в поплавковой камере корпуса между входным отверстием и поплавком установлен по меньшей мере один демпфирующий элемент в виде пластины с отверстиями. 8. Автоматический воздухоотводчик по п. 1, отличающийся тем, что поплавковая камера корпуса выполнена конической с расширением основания в сторону входного отверстия корпуса.(56) 1. А.с. СССР 269457, МПК 24, 1970. 2. А.с. СССР 1219867, МПК 16 24/00, 1986. 3. Патент РФ 2177094, МПК 16 24/00, 2001. 4. Патент 4586528, МПК 16 24/04,16 24/00,16 33/00 1986. 5. Патент 2673618, МПК 01 15/0801 15/00, 1954 (прототип). Полезная модель относится к устройствам для удаления различных газов, в частности воздуха, из радиаторов отопительных приборов, изготовленных как из алюминия, стали,чугуна, так и из биметаллов. Образование воздушных (газовых, паровых) скоплений в системе водяного отопления может очень существенно нарушить процесс циркуляции теплоносителя. Воздушная пробка в трубе или в отопительном приборе способна вызвать разрыв струи и даже полностью прервать циркуляцию. Это может стать причиной характерного шума. Кроме воздуха в системе могут появиться водород с примесью других газов или пары воды, других компонентов теплоносителя. Одно из наиболее опасных последствий - коррозия внутренних поверхностей трубы и оборудования. Воздух в системе отопления может появиться разными путями во-первых, он остается в системе из-за некачественного его удаления при заполнении ее водой на этапе подключения во-вторых, поступает в систему в результате подсоса воздуха в процессе эксплуатации неправильно спроектированной системы отопления в-третьих, в результате высвобождения из подпиточной воды предварительно поглощенного воздуха. Автоматический воздухоотводчик относится к трубопроводной арматуре и предназначен для отвода из гидравлических сетей скоплений газовоздушной среды, препятствующих бесперебойной работе гидравлического оборудования. Под гидравлическими сетями понимаются, в частности, системы водоснабжения, в том числе отопительные системы 2 91482013.04.30 коммунального, производственного назначения, а также продуктопроводы различного назначения, в частности нефтепроводы и резервуары для нефти. Известны автоматические воздухоотводчики 1, 2, 3. Работа этих устройств основана на автоматическом открывании и закрывании выпускного отверстия, в частности, с помощью поплавково-клапанного механизма. При отсутствии воздуха в отопительном приборе поплавок держит выпускной клапан закрытым. Если в канале радиатора появляется воздух, уровень воды понижается, поплавок опускается и открывает выпускной клапан,через который воздух выводится из радиатора. Автоматические воздухоотводчики, как правило, устанавливают непосредственно в радиатор отопления. Автоматические воздухоотводчики имеют достаточно сложную конструкцию, что повышает их стоимость. При неправильной установке такого воздухоотводчика высока вероятность нарушения его работы в результате циклических нагрузок на механизм или нагрузок, превышающих предельно допустимые. Выпускной канал автоматического воздухоотводчика часто подтекает, заиливается, загрязняется, особенно в системах отопления с плохим качеством теплоносителя. Если поплавок находится в горизонтальном канале радиатора или корпусе воздухоотводчика и он стеснен в движении, это негативно сказывается на работе всего устройства. Известен автоматический воздухоотводчик 4, который включает корпус с крышкой. Корпус снабжен входным отверстием для рабочей среды и поплавковой камерой. В корпусе выполнено отверстие для запорно-регулирующего клапана, через который производится отвод газовоздушной среды. Шарообразный запорно-регулирующий элемент клапана (плунжер) связан с поплавком. При отсутствии в рабочей среде газообразной составляющей уровень жидкости в поплавковой камере поддерживает поплавок на плаву. При этом плунжер запирает отверстие в клапане. Появившись по какой-либо из причин в рабочей среде, воздух либо другая газообразная составляющая поступает через входное отверстие корпуса в поплавковую камеру, скапливается в ней и вытесняет жидкую рабочую среду вниз. Поплавок опускается вместе с уровнем жидкости, связанный с поплавком плунжер открывает для газа проход через затвор клапана. После стравливания газа уровень жидкости в поплавковой камере восстанавливается, поплавок всплывает, а связанный с поплавком плунжер садится на свое седло и закрывает затвор в клапане. Недостатком аналога является узкий диапазон использования устройства по расходу газообразной среды, так как величину проходного сечения запорно-регулирующего клапана,весогабаритные характеристики плунжера и поплавка необходимо подбирать в соответствии с потенциальной величиной расхода газообразной среды через воздухоотводчик. Недостаток аналога устранен в конструкции автоматического воздухоотводчика, защищенной патентом 5. Устройство-прототип включает корпус с входным отверстием и поплавковой камерой и крышку корпуса с выходным отверстием, перекрываемым запорнорегулирующим клапаном. Запорно-регулирующий элемент клапана рычажной системой соединен с поплавком и с крышкой корпуса. Для расширения диапазона использования устройства-прототипа по расходу отводимой им газообразной среды запорно-регулирующий элемент клапана выполнен двухступенчатым и состоит из двух плунжеров, соединенных друг с другом ограниченно-подвижно. Каждый плунжер включается в работу в своем диапазоне расхода отводимой газообразной среды. К недостаткам прототипа можно отнести узкий диапазон использования устройства по давлению рабочей среды, так как весогабаритные характеристики поплавкового привода запорно-регулирующего клапана напрямую зависят от величины давления рабочего потока в гидравлической сети. В основу заявленного решения положена техническая задача повышения эффективности отделения и отведения газообразной среды из гидравлических сетей вне зависимости от параметров рабочей среды по давлению и расходу. 3 91482013.04.30 Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в автоматическом воздухоотводчике для гидравлических сетей, который включает корпус с входным отверстием и поплавковой камерой, где размещен поплавок, и установленный в своей камере запорно-регулирующий клапан с перекрываемым выходным отверстием, запорный плунжер клапана соединен с поплавком шарнирным рычагом и шарнирной тягой, а выпускной плунжер укреплен в выходном отверстии корпуса. Плунжеры клапана подвижно соединены между собой. Роль такой связи может выполнить пружина. В выпускном плунжере вдоль продольной оси со стороны запорного плунжера выполнено глухое отверстие. На противоположной стороне плунжера под углом к глухому отверстию выполнено и с ним пневматически соединено выпускное отверстие так, что в совокупности образован Т-образный выпускной канал клапана, который постоянно сообщен с атмосферой. При этом входное отверстие с поплавковой камерой расположены в корпусе воздухоотводчика вдоль одной его оси, а запорно-регулирующий клапан с выходным отверстием вытянуты вдоль другой оси корпуса. Оси пересекаются под углом 85-95. Поплавковая камера корпуса соединена с камерой, в которой установлен запорнорегулирующий клапан. Форма камер подобрана так, чтобы в результате их пересечения образовался заметный уступ, который исполняет роль отбойника пены, грязи и шлама. В поплавковой камере корпуса между входным отверстием и поплавком достаточно места для установки фильтрующих и/или демпфирующих элементов. Там можно поставить хотя бы один фильтрующий элемент в виде сетки, или один демпфирующий элемент в виде пластины с отверстиями, или оба типа элементов сразу. Форма поплавковой камеры корпуса зависит только от технологических возможностей изготовителя. В частности, она может быть выполнена конической с расширением основания в сторону входного отверстия корпуса. В автоматическом воздухоотводчике применен составной поплавок. Существо решения поясняется фигурой, где изображен автоматический воздухоотводчик (с частичным разрезом). Автоматический воздухоотводчик для гидравлических сетей включает корпус 1 с входным отверстием 2, поплавковой камерой 3 и выходным отверстием 4. Для удобства изготовления, монтажа и обслуживания корпус 1 разделен на две части (основание и крышка). Обе части соединены резьбовым соединением. Соединение уплотнено. Входное отверстие 2 выполнено в основании корпуса 1 и имеет связь с поплавковой камерой 3. В крышке корпуса 1 выполнено выходное отверстие 4. В выходном отверстии 4 установлен запорно-регулирующий клапан, канал которого сообщает поплавковую камеру 3 с атмосферой и может быть перекрыт полностью или частично в зависимости от обстоятельств. Запорно-регулирующая арматура клапана выполнена в виде плунжеров 5 и 6, которые подвижно соединены пружиной 7. Запорный плунжер 5 клапана с помощью шарнирного рычага 8 и шарнирной тяги 9 соединен с поплавком 10, а выпускной плунжер 6 плотно и герметично установлен в выходном отверстии 4 крышки корпуса 1 так, что часть его находится внутри корпуса 1, а часть - снаружи. В выпускном плунжере 6 со стороны запорного плунжера 5 вдоль продольной оси выполнено глухое (или сквозное) отверстие, с которым на противоположной стороне плунжера пневматически соединено выпускное отверстие 11. Эти отверстия образуют канал запорно-регулирующего клапана, который постоянно сообщен с атмосферой. Важный вариант исполнения (если отверстие глухое) предусматривает, чтобы выпускное отверстие 11 было выполнено практически под прямым углом к глухому отверстию так, чтобы в совокупности был образован Т-образный канал клапана. В корпусе 1 воздухоотводчика входное отверстие 2 с поплавковой камерой 3 расположены вдоль одной оси корпуса 1, а выходное отверстие 4 с установленным в нем запорно-регулирующим клапаном вытянуты вдоль другой его оси. Оси могут быть отклонены на угол 85-95 и пересекаться между собой. 4 91482013.04.30 Внутри корпуса 1 выполнены две камеры, в одной размещен поплавок 10, в другой запорно-регулирующий клапан. Камеры пересекаются между собой. Своей верхней частью поплавковая камера 3 корпуса 1 соединена с низом камеры запорно-регулирующего клапана. Форма камер подобрана так, чтобы в результате их пересечения образовался заметный уступ, который исполняет роль отбойника пены, грязи и шлама. В поплавковой камере 3 корпуса 1 между входным отверстием 2 и поплавком 10 отведено место для установки фильтрующего и демпфирующего элементов (на фигуре не представлены ввиду очевидности для специалистов в данной области возможных форм его реализации). Можно установить хотя бы один фильтрующий элемент в виде сетки или один демпфирующий элемент в виде пластины с отверстиями, или оба элемента сразу. Поплавковая камера 3 корпуса 1 выполнена конической. Ее основание расширено в сторону входного отверстия корпуса. В нерабочем состоянии (вода или иная жидкая рабочая среда отсутствует) входное отверстие воздухоотводчика открыто, поплавковая камера 3 соединена через выпускное отверстие 11 с атмосферой. Поплавок 10, шарнирный рычаг 8 и шарнирная тяга 9 под действием суммарной силы тяжести опущены вниз запорный плунжер 5 клапана отклонен в крайнее положение, а выпускной канал запорно-регулирующего клапана связан с отверстием 11 и открыт. Усилие пружины 7 подобрано так, чтобы подвижная система воздухоотводчика находилась в равновесии. В этом положении воздухоотводчик обеспечивает выпуск газообразной среды. Автоматический воздухоотводчик работает следующим образом. В начале работы систему заполняют водой или иной жидкой рабочей средой. Воздух из системы удаляют обычным при ее заполнении способом. При поступлении воды в корпус 1 воздух из внутренних полостей корпуса 1 выходит через сообщенный с атмосферой выпускной канал запорно-регулирующего клапана (отверстие 11). Поплавок 10 автоматического воздухоотводчика всплывает, поднимает шарнирный рычаг 8 и тем самым освобождает шарнирную тягу 9. Запорный плунжер 5 запорно-регулирующего клапана перемещается под действием пружины 7 вплоть до посадки на седло выпускного плунжера 6, сокращает сообщение поплавковой камеры 3 с атмосферой до минимума. По истечении достаточного количества времени запорный плунжер 5 и выпускной плунжер 6 под действием пружины 7 возвращаются в свое нормальное положение, запорно-регулирующий клапан закрывает выпускное отверстие в соответствии с настройками. При эксплуатации с течением времени в реальной системе появляется воздух или иная газообразная среда. Воздух (газообразная составляющая) скапливается в поплавковой камере 3, вытесняя из нее воду (жидкую среду). Уровень воды в поплавковой камере опускается. Вместе с ней под действием силы тяжести поплавок 10 с шарнирным рычагом 8 опускается, вытягивая за собой шарнирной тягой 9 запорный плунжер 5. Запорнорегулирующий клапан открывается и беспрепятственно выпускает из поплавковой камеры 3 скопление воздуха. Одновременно с этим поплавковую камеру 3 заполняет вода из гидравлической сети. С повышением уровня жидкости поплавок 10 всплывает, освобождая шарнирный рычаг 8 шарнирной тяги 9. Цикл потов к повторению. Под влиянием давления воздуха уровень воды в поплавковой камере 3 медленно или быстро меняется. Поплавок 10 перемещается вниз или вверх вместе с уровнем воды и перемещает запорный плунжер 5 относительно выпускного плунжера 6, меняя площадь щелевого зазора, необходимого для отвода газообразной среды в выпускное отверстие 11. Своеобразный эффект получен от использования составного, а не цельного поплавка 10. В некоторые моменты времени, в частности после летнего перерыва в начале отопительного сезона, в отопительной системе присутствует большое количество мусора в виде взвеси. Этот мусор, грязь и частички ржавчины переносятся потоками воды и заполняют весь внутренний объем системы, включая камеры воздухоотводчика. Здесь они вместе с потоком замедляются и оседают. На цельном поплавке частицы имеют возможность нака 5 91482013.04.30 пливаться, создавая проблемы для прохода и воды, и воздуха. Составной поплавок 10 тем сильнее вибрирует под влиянием потока и сбрасывает накопившиеся запасы, возвращая их опять в поток, чем большее количество составных частей он имеет. Детали системы активно самоочищаются. Тем самым повышается надежность, увеличивается интервал безотказной работы. Подбор величин эффективных площадей плунжеров и каналов обеспечивает надежную работу воздухоотводчика в широком диапазоне параметров рабочей среды по давлению и расходу и в условиях быстрой смены жидкой фазы рабочей среды на газообразную. Задача повышения эффективности отделения и отведения газообразной среды из гидравлических сетей вне зависимости от параметров рабочей среды по давлению и расходу решена успешно. Прибор проходит стадию рабочих испытаний. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6