Повітровідвідник

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к устройствам для впуска и выпуска воздуха из трубопроводов гидротранспортных систем. Известны воздухоотводчики, содержащие корпус с впускным и выпускным отверстиями и поплавковым клапаном, взаимодействующим с выпускным отверстием [1]. Наиболее близким из известных решений к изобретению является воздухротводчик, имеющий установленный в верхней части основного дополнительный клапан со штоком и входным и выходным каналами в корпусе дополнительного клапана [2]. Недостатком известных устройств является их малая надежность при работе на загрязненной механическими частицами рабочей среде, вызванная ее попаданием в зазоры сочленения основного и дополнительного клапанов и каналы корпуса дополнительного клапана. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства в условиях загрязненной рабочей среды. Указанная цель достигается тем, что воздухоотводчик дополнительно снабжен подпружиненными стержнями, установленными в корпусе дополнительного лапана диаметрально по обе стороны штока, в последнем выполнены направляющие пазы, взаимодействующие со стержнями, дополнительный клапан выполнен в виде золотника, образованного корпусом клапана и штоком, в верхней части которого выполнены сообщающиеся вертикальные и радиальные отверстия, а между верхним торцем штока и корпусом выполнена сборная камера, сообщающая входной и выходной каналы через отверстия штока; направляющие пазы выполнены в виде соединенных между собой по концам вертикального и криволинейного участков переменной глубины, при этом вертикальные участки выполнены с уменьшающейся глубиной снизу вверх, а криволинейные - сверху вниз. На фиг.1 изображен продольный разрез воздухоотводчика при открытом выпускном отверстии; на фиг.2 - узел А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б - Б на фиг.2; на фиг.4 - конфигурация направляющего паза на штоке, на фиг.5 - разрез В - В на фиг.4; на фиг.6 - разрез Г - Г на фиг.4 (в увеличенных масштабах, показывающие профили дна вертикального и криволинейного участков направляющего паза). Воздухоотводчик содержит корпус 1, к верхнему фланцу (не обозначен) которого любым известным способом, например, болтовым соединением 2 жестко прикреплена крышка 3 (фиг.1). Для герметизации стыка между верхним фланцем корпуса и крышкой предусмотрена прокладка 4. В крышке 3 имеется выпускное отверстие 5, с ее внутренней стороны охватываемое эластичным уплотнительным кольцом 6, а снаружи защищенное жестко закрепленным при помощи шпилек 7 или иным известным способом на крышке 3 экраном 8. Внутренняя полость корпуса (не обозначена) выполнена сужающейся к выпускному отверстию, например, в виде перевернутого усеченного конуса или параболоида, а дно корпуса сужается к впускному отверстию 9, вокруг которого расположен фланец 10, для присоединения устройства к трубопроводу (не обозначен). Внутри корпуса 1 размещен подвижный вдоль его оси полый основной поплавковый клапан 11. Поперечное перемещение основного поплавкового клапана 11 ограничено зазорами (не обозначены) между ним и направляющими корпуса 12 и 13. Величина зазоров соответствует размеру частиц загрязненной среды, транспортируемой гидротранспортной системой, что предотвращает их защемление в упомянутых зазорах и повышает надежность работы устройства. В верхней части основного поплавкового клапана размещен дополнительный клапан в виде золотника, состоящего из корпуса 14 и штока 15 (фиг.2). Корпус 14 золотника жестко и герметично соединен с основным поплавковым клапаном, имеет глухое цилиндрическое отверстие (не обозначено) для размещения в нем штока 15 и расположенной над ним сборной камеры 16. Сборная камера соединена входным каналом 17 с внутренней полостью 18 основного поплавкового клапана, а боковая поверхность глухого цилиндрического отверстия соединена выходным каналом 19с атмосферой. Внутренняя полость 18 основного поплавкового клапана как и в корпусе, сужается в направлении выпускного отверстия. Применение сборной камеры обеспечивает одинаковые давления на торцы штока и исключает появление силы, которая могла бы возникнуть за счет разницы давлений внутри и снаружи воздухоотводчика. В верхней части штока 15 имеются вертикальное 20 и радиальное 21 отверстия, образующие канал. В сквозных отверстиях (не обозначены) корпуса 14 дополнительного клапана (золотника) диаметрально по обе стороны штока 15 установлены стержни 22, взаимодействующие с направляющими пазами 23 штока 15 и поджимаемые пружинами 24, упирающимися в заглушки 25 (фиг.3). Зазор между стенкой глухого цилиндрического отверстия корпуса и поверхностью штока 15 золотника вокруг выходного канала 19 герметично закрыт эластичным кольцевым уплотнением 26 (фиг.1, 2). Каждый направляющий паз 23 штока 15 золотника выполнен в виде соединенных между собой по концам вертикального 27 и криволинейного 28 участков (фиг.4). Дно 29 и 30 каждого участка направляющего паза штока золотника (фиг.5, 6) выполнено криволинейным и соответствует профилю конца стержня 22. Вертикальный участок 27 имеет наибольшую глубину в нижней части, которая уменьшается к его верхней части за счет наклонного дна 29 (фиг.5). Глубина криволинейного участка уменьшается сверху вниз за счет наклонного дна 30. Благодаря этому дно 29 вертикального участка в верхней части расположено на меньшей глубине, чем дно 30 криволинейного участка, а в нижней части на меньшей глубине расположено дно криволинейного участка. В местах их сопряжений имеются уступы 31 и 32. К нижней части штока 15 золотника (рис.1) при помощи шарнира 33, обеспечивающего штоку 15 наряду с возвратно-поступательным вращательное перемещение, присоединен поплавок 34 с направляющим стержнем 35, подвижно взаимодействующим с отверстием 36 конуса 37, при помощи ребер 38 закрепленного в корпусе основного поплавкового клапана любым известным способом. Для выпуска воздуха в начале подачи среды в нижней части основного поплавкового клапана предусмотрены окна 39. При неработающем трубопроводе подвижные элементы воздухоотводчика находятся в положении, изображенном на фиг.1, а концы стержней 22 находятся в верхней части криволинейных участков 28, как показано на фиг.5. При заполнении трубопровода (не указан) воздух, вы тесняемый движущейся загрязненной жидкостью, через выпускное отверстие 9 поступает внутрь корпуса 1 и через окна 39, зазор между корпусом и основным поплавковым клапаном 11 и выпускное отверстие 5 выходит в атмосферу. Поступающая вслед за воздухом струя загрязненной гидросмеси из трубопровода через впускное отверстие 9 с большей скоростью воздействует на дно конуса 37. Под ее воздействием основной поплавковый клапан 11 поднимается вверх и своим верхним торцем смыкается с эластичным уплотнительным кольцом 6, герметично перекрывая выпускное отверстие 5 и прекращая выпуск воздуха из трубопровода. После этого столб воздуха начинает сжиматься под воздействием давления среды в трубопроводе. Высота внутренней полости корпуса 1 и основного поплавкового клапана 11 выполнены таким образом, чтобы после сжатия воздуха в их вер хней части сохранился достаточный воздушный слой, препятствующий попаданию загрязненной среды в золотник и ее выплескиванию при закрываниях и открываниях выпускного отверстия 5. Сужения к верхнему отверстию внутренних полостей корпуса и основного поплавкового клапана позволяют при сохранении высоты сжатого объема воздуха в несколько раз уменьшить их высоту в сравнении с цилиндрической формой, так как сжатие воздуха происходит по адиабатному закону. По мере сжатия воздуха уровень гидросмеси перемещается вверх, поднимая поплавок 34, связанный шарниром 33 со штоком 15. Благодаря сборной камере 16 в корпусе 14 золотника, соединенной входным каналом 17 с внутренней полостью основного поплавкового клапана, уравновешивается давление на обоих торцах штока 15 золотника. Этим снижаются усилия, необходимые для его перемещения, а следовательно масса и габариты поплавка 34 и всего устройства. Под воздействием поплавка 34 штока 15 также поднимается вверх. При этом находящиеся в начальном положении в наиболее глубокой части криволинейных участков 28 направляющих пазов 23 стержни 22 взаимодействуют с их стенками и дном 30. Возникающая поперечная реакция стержней 22 по мере подъема штока 15 поворачивает его против часовой стрелки, отводя радиальное отверстие 21 в сторону от выходного канала 19 корпуса 14 золотника. Шарнир 33 облегчает поворот штока 15 золотника. После огибания выходного канала 19 радиальным отверстием 21 золотник поворачивается в обратную сторону. В конце подъема штока его радиальное отверстие 21 останавливается выше выходного канала 19. При этом стержни 22, взаимодействуя с наклонным дном 30 криволинейных участков 28, соскальзывают с уступа 32, попадают в наиболее глубокую часть вертикальных участков 27 направляющих пазов 23 и рассоединяются с криволинейными участками. При перемещениях штока стержни постоянно прижимаются к дну пазов 23 пружинами 24, обеспечивая надежное зацепление с пазами 23. Огибание выходного канала 19 корпуса золотника радиальным отверстием 21 штока 15 за счет его поворота при подъеме препятствует дополнительной утечке воздуха, чем сохраняется высота воздушной подушки, препятствующей попаданию загрязненной среды в золотник. Выделяющийся при транспортировании загрязненной среды растворенный в ней воздух из трубопровода (не обозначен) попадает через впускное отверстие 9 и пространство между ребрами 38 во внутреннюю полость 18 основного поплавкового клапана 11 и скапливается в ее верхней части. По мере накопления воздуха уровень загрязненной среды во внутренней полости поплавкового клапана 11 понижается, а вместе с ним опускается вниз поплавок 34. При этом стержни 22 взаимодействуют с вертикальными участками 27 направляющих пазов 23 и шток опускается строго вертикально до промежуточного положения, совмещая радиальное отверстие 21 с выходным каналом 19 корпуса 14 золотника. Избыток скопившегося воздуха через входной канал 17 корпуса золотника, сборную камеру 16, вертикальное 20 и радиальное 21 отверстия штока 15, выходной канал 19 корпуса 14 выходит в атмосферу. В процессе выпуска воздуха уровень загрязненной среды повышается и поднимает поплавок 34 вместе со штоком 15. Выходной канал 19 рассоединяется с радиальным отверстием 21. После этого выпуск прекращается до накопления очередной порции воздуха во внутренней полости поплавкового клапана 11. При прекращении подачи загрязненной среды по трубопроводу (не показан) она стекает через впускное отверстие 9 из внутренних полостей корпуса 1 и основного поплавкового клапана 11. Под действием собственного веса основной поплавковый клапан 11 и поплавок 34 со штоком 15 опускаются в крайние нижние положения, открывая выпускное отверстие 5 для доступа воздуха в опорожняющийся трубопровод, как показано на фиг.1.