Запорное устройство для трубопровода, применение запорного устройства и способ изготовления формованных изделий

Запорное устройство для трубопровода, применение запорного устройства и способ изготовления формованных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Предложенное на рассмотрение изобретение относится к запорному устройству для трубопроводов для транспортировки химически нестабильных текучих сред, в частности, высоковязких текучих сред под высоким давлением.

Уровень техники

Из уровня техники известно большое количество различных запорных устройств, которые, в первую очередь, ориентированы на достижение надежной герметизации в закрытом состоянии и одновременно на легкое обслуживание. Это достигается в большинстве случае посредством эксцентричного расположения и/или эксцентричного осуществления затвора.

К примеру, US 3,552,434 А демонстрирует шаровой кран с запорной кулисой, которая прижимает затвор в закрытом состоянии к уплотнению. Ввиду наличия со стороны выхода поперечного отверстия, которое в закрытом состоянии или при небольшом количестве проходящего продукта местами предотвращает образование промывочного потока, а также ввиду небольшого поперечного сечения зазора в положении прохождения, это устройство оказывается непригодно для высоковязких или полимерных, термически нестабильных текучих сред.

US 3,314,645 А также демонстрирует шаровой кран, причем пробка крана снабжена эксцентрично расположенным проходом. Геометрия этого шарового крана, ввиду возникновения мертвых зон на днище и на крышке, а также неблагоприятного расположения проходного отверстия, оказывает, однако, неблагоприятное воздействие на потоки, так что при работе с высоковязкими средами имеют место скопления или отложения текучих сред в возникающих «мертвых зонах». Это относится, в частности, к части отверстия пробки крана, когда текучая среда проходит лишь через некоторые части свободного пространства.

FR 1142546 А демонстрирует кран с эксцентрично установленным, асимметричным затвором, через который в положении прохождения проходит текучая среда. При этом усилие герметизации должно передаваться на уплотнительные поверхности посредством эксцентричного расположения и постоянного крутящего момента. В особенности, при работе с оборудованием высокого давления, в силу больших усилий и вязкости, это приводит к некоторым проблемам. К тому же, неблагоприятно и то, что речь идет об очень трудоемких и, таким образом, дорогостоящих вариантах осуществлении затвора.

GB 2376056 А демонстрирует запорный клапан системы центрального отопления с внешне обтекаемым затвором. Ввиду расположения и формы затвора, или частично небольшого или стремящегося к нулю поперечного сечения зазора, не может быть, однако, обеспечена равномерная и не образующая мертвых зон промывка.

US 2,803,426 А описывает шаровой кран для содержащих твердое вещество текучих сред, причем эффект уплотнения достигается посредством эксцентрично уплотняющего затвора. Ввиду неблагоприятной гидродинамики потока возникновение непромытых мертвых зон неизбежно. Ввиду необходимой функции закрывания возможно, кроме того, согласованное размещение зазора для обеспечения надежной промывки зазора.

DE 1127853 В и US 4,103,868 А пытаются различными способами добиться простоты обслуживания. DE 1127853 В демонстрирует вращающуюся или поперечную заслонку для установок высокого давления с зазором в корпусе, для компенсации больших сжимающих усилий в положении блокировки; промывочный поток от впускного отверстия через зазор к выпускному отверстию, однако, не предусмотрен. US 4,103,868 А пытается посредством специальной формы затвора минимизировать гидравлические усилия при открывании и закрывании. Это приводит, однако, к неопределенной гидродинамике потока и образованию мертвых зон в области затвора.

Для сохранения уплотнительных поверхностей в процессе переключения US 4,542,878 А демонстрирует шаровой кран с затылованной поверхностью, причем в любом случае как на впускном отверстии, так и на выпускном отверстии предусмотрена пара уплотнительных поверхностей, так что как в положении прохождения, так и в положении блокировки происходит блокировка текучей среды.

В приведенных выше документах представлены, таким образом, запорные устройства, в которых - зачастую в качестве сопровождающего эффекта - выявляются зазоры между затвором и корпусом. Правда, эти зазоры подчинены задаче обеспечения надежной герметизации, так что мертвые зоны в области зазоров не играют роли и не пользуются вниманием. Ни один из документов не относится в высоковязким и термически нестабильным текучим средам, так что целенаправленная, без образования мертвых зон, промывка зазоров также не является целесообразной или вообще не кажется необходимой. Вследствие этого, ни один из документов не демонстрирует также запорное устройство для трубопроводов, которое могло бы быть пригодно или рассчитано для транспортировки высоковязких и термически нестабильных сред.

Известен, кроме того, шаровой кран, в котором для противодействия повышению давления в мертвой зоне в уплотнительном элементе предусмотрено глухое отверстие, так что при недопустимо высоком давлении уплотнительная поверхность упруго деформируется (DE 4433985 А1). Такая конструкция имеет, однако, недостаток в том, что в мертвой зоне невозможно избежать повышения давления. К тому же, в такой конструкции необходимо использовать упругий уплотнительный элемент, который в некоторых вариантах применения, к примеру, при высоких температурах или при работе с текучими средам, содержащими растворители, не может быть использован.

В патентном описании US 6,267,353 описывается запорное устройство, в котором предусмотрены большие мертвые зоны, в том плане, что они могут быть легче промыты проходящей текучей средой. В зависимости от текучей среды, в частности, при работе с вязкими текучими средами, это происходит не в соответствии с желанием, и, следовательно, образуются постоянные отложения.

В US 2008/0105845 А1 и в US 2011/0309280 А1 описываются шаровые краны, шарообразные пробки которых омываются в частично открытом положении. В полностью открытом (US 2008/0105845 А1) и заблокированном положениях (оба патентах) возникают, однако, закрытые мертвые зоны, в которых химически нестабильные среды разрушаются и, вследствие неизменного давления, могут иметь место взрывообразные реакции. Поэтому, такие пробки кранов предлагались, в основном, для использования с химически стабильными текучими средами, к примеру, для использования в пищевой промышленности. Промываемость пробки крана, осуществленного в соответствии с US 2008/0105845 А1 ограничивается режимом работы в частично открытом положении, поэтому, такие варианты осуществления в предпочтительном варианте пригодны лишь для регулировки объемных потоков. В качестве запорных устройств сформированное таким образом оборудование совершенно непригодно, так как образующиеся закрытые мертвые зоны представляют собой значительные риски в плане безопасности.

В US 3,464,494 и EP 0781356 В1 описываются разгрузочные отверстия в клапанах. Такие разгрузочные отверстия в направлении внешней зоны клапана имеют, однако, недостаток потери текучей среды и требуют дорогостоящего контроля давления разгрузочного отверстия, в частности, когда определенное устройство должно быть попеременно использовано для работы при различных давлениях.

Раскрытие изобретения

Целью предложенного на рассмотрение изобретения является создание улучшенных, согласованных с режимом работы, запорных устройств, которые, в частности, пригодны и для транспортировки химически нестабильных текучих сред, без образования в мертвых зонах устройства опасных продуктов распада. Для этого, в частности, должна быть обеспечена целенаправленная и максимально свободная от образования мертвых зон промывка свободного пространства или зазора между затвором и корпусом клапана, то есть, это означает недопущение образования свободных от промывочных потоков зон свободного пространства или зон, в которых промывка может происходить недостаточным образом. В частности, должна быть предотвращена также блокировка текучей среды в корпусе запорного устройства при любых обстоятельствах, то есть, предпочтительно в любом положении затвора. Важные параметры режима работы - как в соответствии с изобретением изложено далее - могут быть выражены посредством скорости в зазоре, поверхности замещения свободного пространства, посредством соотношения промывочных потоков, а также промывочного числа. Для специалиста понятно, однако, что приведенные выше параметры режима работы в соответствии с изобретением должны сопровождаться и другими производственными мероприятиями или вариантами осуществления установки. Так термически нестабильные текучие среды, состоящие из целлюлозы/аминоксида/воды, известным образом экзотермически могут реагировать на определенные условия способа. Факторами, которые в случае транспортировки раствора целлюлозы/аминоксида/воды вызывают экзотермический эффект и могут катализировать, являются, к примеру, повышенные рабочие температуры (>100°), уменьшенное содержание воды, повышенная доля (основной уровень) ионов переходного металла (>10 мг/кг железа), повышенная доля пероксидов и использование неподходящих материалов (к примеру, цветных металлов, непассивированной специальной стали, углеродистой стали) для системы транспортировки полимеров, которая может состоять из трубопроводов, теплообменников и транспортирующих насосов.

Наряду с вышеупомянутыми техническими и технологическими условиями эксплуатации, изобретение представляет запорное устройство и осуществляемый с помощью этого запорного устройства способ, который для предотвращения образования мертвых зон в открытом положении позволяет осуществить согласованную с условиями эксплуатации промывку установленного внутри затвора или закрывающего элемента, в частности, для использования в трубопроводе для транспортировки химически или термически нестабильной текучей среды. Изобретение определено, кроме того, в формуле изобретения.

Изобретение относится, в частности, к запорному устройству или к запорному крану, который имеет корпус клапана с внутренним пространством, а также, по меньшей мере, с одним впускным отверстием и, по меньшей мере, одним выпускным отверстием, и затвор, который с возможностью поворота вокруг оси установлен во внутреннем пространстве, причем между затвором и корпусом клапана имеется свободное пространство для прохождения текучей среды между впускным и выпускным отверстиями, и, по меньшей мере, на одном впускном отверстии между корпусом клапана и затвором предусмотрена пара уплотнительных поверхностей, и причем уплотнительная поверхность (уплотнение) затвора выполнена с возможностью поворота посредством вращения затвора, и в положении блокировки запорного устройства перекрывает впускное отверстие посредством герметичного прилегания к уплотнительной поверхности корпуса клапана, отличающемуся тем, что зазор уплотнительных поверхностей относительно оси или центра сферы больше, чем зазор оси или центра сферы относительно других внешних зон затвора, для образования свободного пространства, которое в положении блокировки проницаемым для текучей среды образом соединено с выпускным отверстием, и/или зазор уплотнительных поверхностей относительно оси или центра сферы меньше, чем зазор оси или центра сферы относительно других зон внутреннего пространства корпуса клапана, для образования свободного пространства, которое в положении блокировки проницаемым для текучей среды образом соединено с выпускным отверстием. Запорное устройство может быть использовано с двухсторонней ориентацией, либо от впускного отверстия к выпускному отверстию, либо от выпускного отверстия к впускному отверстию. Ссылочные позиции впускного и выпускного отверстий используются в этом случае для того, чтобы различать отверстия.

Запорное устройство в соответствии с изобретением позволяет осуществлять надежное перекрытие магистрали, с целью прерывания потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием. При этом изобретение не лимитировано запорным устройством с одним впускным отверстием и одним выпускным отверстием, а, наряду с такой формой осуществления, может иметь также несколько впускных отверстий и/или выпускных отверстий. В такой форме запорное устройство в соответствии с изобретением может служить в качестве распределительного элемента или соединительного элемента, или же в качестве переключателя на два направления между различными впускными и выпускными отверстиями. В определенных вариантах осуществления запорное устройство в соответствии с изобретением имеет одно, два, три или более впускных отверстий.

Для перекрытия во внутреннем пространстве запорного устройства имеется затвор, который предусмотрен с возможностью вращения вокруг оси, и при вращении переводит впускное отверстие, несколько или все выпускные отверстия в положение блокировки. Как правило, выпускное отверстие остается не блокированным - как в положении блокировки, так и в открытом положении, так что в данном случае текучая среда может в любое время выйти из запорного устройства. Этот выход возможен, в частности, через свободное пространство, которое с возможностью прохождения соединено с выпускным отверстием. В предпочтительном варианте свободное пространство соединено с выпускным отверстием в каждом положении вращения запорного элемента, так что текучая среда может выходить из свободного пространства в любое время.

Свободное пространство делает возможным омывание затвора. Оно может быть образовано посредством углублений или полученных фрезерованием канавок в корпусе или в затворе. Затвор - именуемый также закрывающим элементом или пробкой крана - может иметь одно или несколько отверстий или шлицов для прохождения текучей среды между впускным и выпускным отверстиями, или может не иметь отверстий. В открытом положении или в частично открытом положении запорного устройства впускное отверстие и выпускное отверстие могут быть проницаемым для текучей среды образом соединены друг с другом через свободное пространство и проходные отверстия, или же только через свободное пространство.

За исключением этих альтернативных вариантов осуществления с проходными отверстиями или без них, все другие описанные здесь предпочтительные признаки и варианты осуществлении могут быть скомбинированы друг с другом в любой форме.

Проблемой существовавших до сих пор затворов является образование мертвых зон, которые недостаточно промыты, или которые в определенных положениях вращения образуют закрытые пространства. В соответствии с изобретением эти недостатки предотвращаются, так что всегда возможен выход текучей среды из мертвых зон, или возникновение мертвых зон полностью предотвращается, так как через свободное пространство, в противном случае потенциальную мертвую зону, проводится значительный поток текучей среды. При этом поперечное сечение свободного пространства между корпусом клапана и затвором в положении частичного и/или полного открывания запорного устройства в предпочтительном варианте может быть согласовано с вязкостью текучей среды и может быть велико, по меньшей мере, настолько, что в свободном пространстве с обеих сторон оси, в частности, одновременно, образуется промывочный поток.

Проведение текучей среды через свободное пространство происходит в положении частичного или полного открывания, однако, может быть произведено также исключительно в положении частичного открывания (в частности, в варианте осуществления с затворами, у которых зазор уплотнительных поверхностей относительно оси или центра сферы больше, чем зазор оси или центра сферы относительно других внешних зон затвора). В связи с такой промывкой в частично открытом положении благоприятным является, если затвор для периодической или циклической промывки свободного пространства оборудован за парой уплотнительных поверхностей.

Как корпус, в частности, вокруг впускного отверстия, так и затвор, имеют уплотнительные поверхности, которые совместно обозначаются как пара уплотнительных поверхностей. За счет прилегания обеих уплотнительных поверхностей впускное отверстие посредством затвора блокируется для прохождения текучей среды. В зависимости от формы корпуса клапана уплотнительные поверхности могут иметь различную геометрию. Уплотнительные поверхности вокруг впускного отверстия могут быть по виду многоугольными, прямоугольными, круглыми, в частности, округлыми или овальными. Затвор может иметь форму фрагмента цилиндра или фрагмента сферы.

В соответствии с изобретением указываются зазоры относительно оси или центра сферы, для описании определенных свободных пространств, которые служат в качестве, соответственно, альтернативных проходных зон. Ссылка на «ось» или «центр сферы» относится, таким образом, в зависимости от формы затвора, к центру, который позиционирован центрально относительно вращательно-симметричного затвора. В случае цилиндрических затворов - это ось. В случае сферически симметричных затворов - это центр сферы. То есть, в целом предпочтительно, когда ось затвора расположена в центре затвора. Разумеется, при этом возможны и другие различные вращательно-симметричные закрытые формы, к примеру, овальные формы. Термины «ось» или «центр сферы» не должны пониматься, таким образом, как ограничения на определенную форму. Если это явно не исключено, то при использовании понятий «ось» или «центр сферы» должны привлекаться и другие формы. В разрезах этот центр зачастую, с целью упрощения чертежа, обозначается как «ось». Расстояния до оси всегда представляют собой при этом на разрезе плоскости нормаль к оси в определенном положении оси (к примеру, расстояние до центра сферы на оси). В соответствии с этими разрезами понятия расстояния до оси (2D в разрезе) и до центра сферы (3D) равнозначны, в независимости от формы затвора.

В варианте частично сферической формы осуществления запорное устройство в соответствии с изобретением обозначается также как шаровой кран. Затвор может дополнительно или альтернативно иметь запорный элемент в форме сферического сегмента с уплотнительной поверхностью. Таким запорным элементом может быть выступ, который для герметичной блокировки в положении блокировки позиционируется перед впускным отверстием посредством вращения запорного элемента. В других местах запорного элемента, в отличие от этого выступа, может быть предусмотрено углубление, вследствие чего образуется свободное пространство. Таким образом, зазор уплотнительных поверхностей относительно оси или центра сферы больше, чем зазор оси или центра сферы относительно других внешних зон затвора, с целью образования свободного пространства, которое в положении блокировки проницаемым для текучей среды образом соединено с выпускным отверстием. Такая конфигурация предпочтительна, в частности, в варианте осуществления с затвором, без вышеупомянутого проходного отверстия.

Зоны в соответствии с изобретением с зазором относительно оси, который меньше, чем зазор уплотнительных поверхностей относительно оси, с целью образования свободного пространства, которое в положении блокировки проницаемым для текучей среды образом соединено с выпускным отверстием, могут быть образованы и при наличии проходного отверстия через затвор. При таких конфигурациях в предпочтительном варианте предусматривается углубление в корпусе в направлении внутреннего пространства, вследствие чего текучая среда может проводиться вокруг затвора. В частично открытом положении, благодаря этому, возможен поток текучей среды от впускного отверстия через проходное отверстие далее через углубление в направлении выпускного отверстия. Другой путь текучей среды через запорное устройство в соответствии с изобретением - через зону меньшего зазора относительно оси или центра сферы (к примеру, удаленную через проходное отверстие часть затвора в форме полусферы) через углубление в корпусе в направлении выпускного отверстия. В особо предпочтительном варианте осуществления запорный элемент запорного устройства, часть которого ограничена уплотнительной поверхностью, также имеет углубление. Благодаря этому, становится возможно прохождение от впускного отверстия через углубление в запорном элементе, далее через углубление в элементе корпуса, к выпускному отверстию. В соответствии с этим вариантом осуществления все свободные пространства вокруг запорного элемента омываются потоком текучей среды.

Пара уплотнительных поверхностей в соответствии с изобретением, посредством прилегания отдельных уплотнительных поверхностей, выявляет уплотнение для блокировки потока текучей среды через входное отверстие в свободное пространство. В предпочтительном варианте это уплотнение задано посредством прилегания элементов корпуса и затвора.

В соответствии с изобретением затвор может быть осуществлен без зон с меньшим зазором относительно оси или центра сферы, чем зазор относительно уплотнительной поверхности. Свободное пространство может быть образовано также посредством углублений в корпусе, причем в затворе могут быть предусмотрены зоны с большим зазором относительно оси или центра сферы, чем зазор уплотнительных поверхностей относительно оси или центра сферы. В этом случае, однако, и в случае углублений в затворе, затвор может быть снабжен одним или несколькими проходами (к примеру, отверстиями или шлицами), которые образуют проницаемое для текучей среды соединение между впускным отверстием и свободным пространством. И таким образом формирование мертвой зоны в открытом положении посредством пропускания текучей среды через проходные отверстия, через свободное пространство, к выходному отверстию предотвращается. Затвор может быть снабжен проходным отверстием с полным или уменьшенным поперечным сечением, со встроенными элементами потока или без них. Свободное пространство создается при этом в предпочтительном варианте во внутреннем пространстве корпуса посредством больших зазоров относительно центра, чем зазор уплотнительных поверхностей относительно центра или оси.

Затвор в соответствии с изобретением без зон с меньшим зазором относительно оси, чем зазор относительно уплотнительной поверхности, может быть осуществлен также посредством того, что исключается проходное отверстие в затворе и, таким образом, общий поток продукта проводится через отверстия или шлицы от впускного отверстия через свободное пространство в выпускное отверстие.

Уплотняющего эффекта добиваются в предпочтительном варианте посредством использования уплотняющих элементов, таких как пластмассовые, резиновые, графитовые или керамические уплотнения, уплотнения из порошковых или композиционных материалов, или металлические уплотнения, также в соответствии с изобретением возможно осуществление, при котором элемент корпуса и запорный элемент создают уплотняющий эффект без дополнительного уплотняющего элемента. В предпочтительном варианте уплотнительные поверхности корпуса и/или затвора предусмотрены на герметизирующем выступе. Наряду с этим выступом, в других зонах, таким образом, может быть сформировано большое свободное пространство.

В предпочтительном варианте на виде внутри уплотнительной поверхности затвора, в наружной зоне, предусмотрено углубление. Это углубление позволяет осуществлять прохождение текучей среды, когда эта часть затвора (с уплотнительной поверхностью) ориентирована в направлении уплотнительной поверхности корпуса - причем пара уплотнительных поверхностей не прилегает. Такое положение позволяет осуществлять промывку свободного пространства в открытом или частично открытом положении запорного устройства.

В предпочтительных вариантах осуществления предложенного на рассмотрение изобретения уплотнительные поверхности корпуса и/или затвора, в частности, на герметизирующем выступе, имеют форму круга или кольца.

В других предпочтительных вариантах осуществления герметизирующий выступ корпуса и/или затвора является кольцеобразным, к примеру, круглым или овальным.

В частности, в соответствии с предложенным на рассмотрение изобретением уплотнительные поверхности располагаются на впускном отверстии, причем на выпускном отверстии отсутствует уплотнительный элемент (к примеру, уплотнительные поверхности). В соответствии с изобретением, целью этого является то, чтобы в каждом положении вращения запорного элемента свободное пространство было соединено с выпускным отверстием, так чтобы текучая среда могла выйти в любое время.

В предпочтительных вариантах осуществления свободное пространство образуется посредством углубления, в частности, ограниченного уплотнительной поверхностью или герметизирующим выступом углубления. Углубление может быть предусмотрено на корпусе, или на затворе, или на обеих частях. На корпусе клапана углубление образуется в направлении внутреннего пространства или на затворе предусматривается углубление, так что между корпусом и затвором образуется свободное пространство.

В предпочтительных вариантах осуществления углубление затвора имеет форму полусферы, элемента сферы, цилиндра или же изогнуто.

Внутреннее пространство может иметь форму фрагмента сферы или цилиндра. Форма внутреннего пространства в предпочтительном варианте согласована с формой затвора с точно определенным зазором относительно друг друга в зоне свободного пространства. В особых вариантах осуществления предложенного на рассмотрение изобретения зазор может составлять от 0,5 мм до 20 мм, предпочтительно от 0,8 мм до 18 мм, от 1 мм до 15 мм, от 1,5 мм до 10 мм или от 2 мм до 6 мм.

В предпочтительных вариантах осуществления затвор имеет форму фрагмента сферы. Свободное пространство этого фрагмента сферы огибает пространственно предпочтительно весь затвор - до зоны оси, в которой затвор закреплен - по меньшей мере, в частично открытом положении, к примеру, при открывании на 45°. В вариантах осуществления в форме фрагмента сферы запорное устройство в соответствии с изобретением обозначается также как шаровой кран.

Затвор может быть установлен посредством оси и позиционирован во внутреннем пространстве корпуса клапана с возможностью вращения. В предпочтительном варианте вращение затвора делает возможными повороты на 90°, 180° или 360°.

В предпочтительных вариантах осуществления предложенного на рассмотрение изобретения затвор имеет отверстие для прохождения текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием в открытом положении устройства, причем в дополнение другие соединительные отверстия проницаемым для текучей среды образом соединяют отверстие со свободным пространством. В соответствии со специальным вариантом осуществления предложенное на рассмотрение изобретение относится к шаровому крану, который имеет корпус с внутренним пространством в форме фрагмента сферы, а также, впускное отверстие и выпускное отверстие, и пробку крана в форме фрагмента сферы в качестве затвора, который с возможностью поворота вокруг оси установлен во внутреннем пространстве, причем корпус в направлении внутреннего пространства и/или пробка крана в направлении корпуса имеют ограниченное герметизирующим выступом углубление, которое в положении закрытия шарового крана соединено с выпускным отверстием, которое, по меньшей мере, в частично открытом положении пробки крана делает возможным прохождение текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием. Другие соединительные отверстия могут проницаемым для текучей среды образом соединять этот проход со свободным пространством, для лучшей промывки свободного пространства текучей средой и для предотвращения образования мертвых зон в положении полного открытия (к примеру, 90° при запорном устройстве с противолежащими впускными и выпускными отверстиями).

В предпочтительных вариантах осуществления проход между впускным и выпускным отверстиями рассчитан на повышенное сопротивление потоку, к примеру, перед выпускным отверстием может быть предусмотрено сужение (13) и/или элемент сопротивления потоку, в предпочтительном варианте перфорированная пластина. Вследствие этого, давление повышается и через свободное пространство проводится большее количество текучей среды, чем без такого рода сопротивлений при наличии равномерного прохода с постоянным диаметром между впускными и выпускным отверстиями.

Изобретение относится также к шаровому крану, который имеет корпус с внутренним пространством в форме фрагмента сферы, а также, впускное и выпускное отверстия, и пробку крана в форме фрагмента сферы в качестве затвора, который с возможностью поворота вокруг оси установлен во внутреннем пространстве, причем корпус в направлении внутреннего пространства и/или пробка крана в направлении корпуса имеют ограниченное герметизирующим выступом углубление, которое, по меньшей мере, в частично открытом положении пробки крана делает возможным прохождение текучей среды между впускным и выпускным отверстиями, причем углубление в положении закрытия и в положении открытия шарового крана соединено с выпускным отверстием. В предпочтительном варианте в открытом или в частично открытом положении затвора углубление делает возможным прохождение текучей среды между впускным и выпускным отверстиями через углубление.

В предпочтительных вариантах осуществления отверстие пересекает затвор в центре, в частности, в предпочтительном варианте при этом ось пересекается в центре. Ось может быть предусмотрена проходящей насквозь через затвор. В других вариантах осуществления внутреннее пространство затвора не имеет оси. Ось может быть помещена и снаружи на затвор.

В одном из вариантов осуществления затвор является массивным корпусом - без проходного или пропускного отверстия - расположенным перпендикулярно оси. В данном варианте осуществления, в основном, весь поток текучей среды проводится через свободное пространство, которое образовано в данном случае посредством углубления. Соответственно этому, изобретение относится также к запорному устройству, которое имеет корпус с внутренним пространством, а также, по меньшей мере, с одним впускным отверстием и, по меньшей мере, одним выпускным отверстием, и пробку крана в качестве затвора, который с возможностью поворота вокруг оси установлен во внутреннем пространстве, причем между пробкой крана и корпусом имеется свободное пространство для прохождения текучей среды между впускным и выпускным отверстиями, и, по меньшей мере, вокруг одного впускного или выпускного отверстия предусмотрен герметизирующий выступ и, причем пробка крана имеет запорный элемент, который выполнен с возможностью поворота за счет вращения пробки крана, и в положении блокировки запорного крана перекрывает впускное или выпускное отверстия посредством герметичного контакта с герметизирующим выступом.

В любом варианте осуществления изобретения в предпочтительном варианте корпус клапана и/или затвор выполнены из металла или из металлического сплава, причем в предпочтительном варианте железосодержащего. Металлические сплавы или выделенные из них ионы металлов могут служить в качестве катализатора для химических реакций, включая взрывообразные реакции. Поэтому, при использовании металлов предотвращение в соответствии с изобретением образования мертвых зон и отложений в запорном устройстве особенно предпочтительно, с целью недопущения такого рода реакций. Корпус клапана и/или затвор могут быть изготовлены из различных материалов, к примеру, из стали, специальной стали, керамики, порошковых материалов, алюминия, пластмассы, композиционных материалов, цветных металлов или драгоценных металлов. Предпочтительными материалами являются все виды железа, сплавы железа, хромоникелевые стали, никелевые стали (к примеру, хастоллой-материалы), титан, тантал, карбид кремния, стекло, керамика, золото, платина, а также пластмассы. Специальными материалами являются сплавы с высоким содержанием молибдена или никеля, хрома и сплавов молибдена, для устойчивости против точечной коррозии или щелевой коррозии, или же медно-никелевые сплавы с высокой прочностью при растяжении. Примерами материалов являются хастеллой С (высокая коррозионная стойкость), хастеллой В (термически упрочняемый высокотемпературный сплав), инконель (устойчивость против разрывов вследствие коррозии под напряжением при использовании в нефтехимии), инколлой (высокая прочность, а также устойчивость против высоких температур и в отношении оксидирования и науглероживания), монель (высокая прочность на разрыв, устойчив против коррозии). Корпус клапана и/или затвор могут быть, однако, изготовлены также из материалов, снабженных покрытием. Для улучшения уплотнительного эффекта затвор и, соответственно, корпус клапана могут быть также осуществлены закаленными. Дополнительно затвор и/или корпус клапана, по меньшей мере, частично, в частности, в зоне уплотнительных поверхностей, могут быть отшлифованы.

В предпочтительном варианте диаметр затвора составляет от 0,5 см до 100 см, предпочтительно от 1 см до 80 см, от 2 см до 50 см, от 3 см до 30 см или от 5 см до 20 см.

Любые текучие среды могут быть проведены через запорное устройство в соответствии с изобретением между впускным отверстием и выпускным отверстием. В предпочтительном варианте текучая среда проводится от впускного отверстия к выпускному отверстию. Направление проведения текучей среды может быть также изменено на обратное, то есть, от выпускного отверстия к впускному отверстию. Запорное устройство может быть предусмотрено в магистрали, в частности, в трубопроводе. В магистрали может быть предусмотрено одно или несколько устройств снижения избыточного давления, предпочтительно устройств снижения избыточного давления, базирующихся на предохранительных элементах. Применение устройств снижения избыточного давления, в целом, является известной практикой. Обычные средства включают в себя, к примеру, устройства с предохранительными мембранами, имеющие мембрану, которая разрушается под действием давления, которое выше нормального рабочего давления, однако, ниже давления, при котором труба или резервуар саморазрушаются, вследствие чего возможно уменьшение давления посредством внешнего пространства. Предохранительные мембраны описаны, к примеру, в US 6,241,113, US 3,845,879, US 2008/0202595, EP 1591703 и в US 7,870,865, US 4,079,854, US 3,872,874, WO 2005/054731, EP 789822. US 5,337,776 относится к трубопроводу с устройством снижения избыточного давления, причем предохранительная мембрана заподлицо располагается на внутренней стороне стенки трубы, для омывания предохранительной мембраны транспортируемой жидкостью.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения трубопровод в соответствии с изобретением включает в себя, по меньшей мере, два запорных устройства в соответствии с изобретением, в частности, два, три, четыре, пять, шесть или более запорных устройства. В особых вариантах осуществления, по меньшей мере, одно из запорных устройств является запорным устройством с тремя путями прохождения, к примеру, с одним впускным отверстием и двумя выпускными отверстиями, или с двумя впускными отверстиями и одним выпускным отверстием. В сочетании с ним или в качестве альтернативы ему, в особых вариантах осуществления одного из запорных устройств имеет место запорное устройство с двумя путями прохождения, с одним впускным отверстием и одним выпускным отверстием.

Изобретение относится далее к применению запорного устройства для управления прохождением (к примеру, для блокировки или освобождения) текучей среды, а также осуществленного соответствующим образом затвора или осуществленного соответствующим образом внутреннего пространства запорного устройства. В предпочтительном варианте выбираются параметры способа, причем в положении прохождения или в положении промывки свободного пространства затвора (к примеру, при 15°-75° поворота затвора):

- разность давлений между впускным и выпускным отверстиями, которая образуется посредством запорного устройства, составляет, по меньшей мере, 0,4 бар;

- соотношен