用于运载流体的管道的止回装置的制作方法

本发明涉及用于运载流体(气体、液体或也可为固体填充的气体/液体)的管道的止回装置，以用于防止该流体在所述管道中任意上升的目的。

背景技术：

存在被适配为防止这些流体在供应管中上升的许多安全系统或装置。

最常见的系统可以是不同类型(球型、摆动式、圆盘型…)但是通常不是非常可靠的阀组成。

通常被称为“断路器(disconnectors)”的更复杂且更可靠的系统也用于,例如，防止受污染水(来自集中供热网、冷却塔…)朝向旨在被饮用的饮用水的回路的回流。

在该框架内，止回阀系统是已知的，该止回阀系统被适配为维持其入口与其出口之间的压力差，并且与两个活动/非活动位置型的阻断阀相关联，该阻断阀设置有与致动设备相关联的可移动的选择器元件。

但是这些系统产生显著的水头损失和/或需要用于操作的高压力差，因为与阀或活塞的终端处的压力差有关的能量其直接作用于阀门。

此外，原则上，在反转压力梯度的情况下，为了操作，这些断路器需要在下游回路中的流体的排出(venting)。

从文献fr-2469630中已知，用于饮用水管道的断路器借助于在中空体中轴向滑动的中空活塞而在两个终端止动件之间操作，在一个方向上在上游压力的作用下，并且除了下游压力以外，在另一方向上在对抗弹性件(antagonisticspring)的作用下。

但是该系统的缺点是它需要用于操作的高水头损失。

此外，最小压力梯度一恢复，正常方向上的流体的循环就可能再次发生。该系统也需要下游回路的排出，因为，否则，它就起到与止回阀相同的作用。

另一方面，本质上，它仅对于活塞阀门可操作。

在文献wo-00/04310中描述与由管线运载的气体相关的另一已知止回装置。

对应装置以由压敏元件控制的阀门的形式，其中，压力根据温度上升(以检测外围火灾)。在这里，装置对敏感元件内部的压力敏感，而不对止回阀的终端处的压力差敏感。

在文献us-2773251中描述又一已知止回系统。

该管道止回装置包括止回阀，该止回阀被适配为维持其入口与其出口之间的流体压力差δp；以及阻断阀，其致动设备包含在电回路闭合时基于循环的电流而闭合操作的电磁体。

它也包括触发活塞，该触发活塞具有界定通过配备有驱动杆的可移动元件分为两个室的内部容积的本体，这两个室分别在所述止回阀的上游和下游与所述管道流体连通。

驱动杆根据两个室内部的压力在可移动的元件的作用下移动，并且它使得电回路闭合，以在流体压力差δp超过阈值时激活阻断阀。

可移动的元件受到确定其位置以调节用于闭合电回路的阈值的弹性件系统的作用。

但是这种止回系统具有它需要用于操作的电力供应的缺点。

技术实现要素：

本发明具有提出用于流体运载管道的止回装置的目的，该止回装置是可靠的、非常安全的并且仅生成较低压力损耗。该装置不需要用于被激活的显著压力差；此外，它不需要外部供应电动、气动或液压动力源。

为了该目的，根据本发明的用于流体运载管道的止回装置包括：位于所述管道上的是：

-两位型的阻断阀，具有用于阻断所述管道的活动位置型以及非活动位置型，其中，所述阀门设置有与致动设备相关联的可移动选择器元件，

-止回阀，该止回阀具有入口和出口，考虑到流体的位移的正常方向，该止回阀被适配为维持所述入口与所述出口之间的流体压力差δp，以及

-触发活塞，具有界定通过配备有驱动杆的可移动元件而分为两个室的内部容积的本体，

所述室中第一室在所述止回阀的下游，与所述管道流体连通，并且

所述室中第二室在所述止回阀的上游，与所述管道流体连通；

此外，所述致动设备设置有用于进行累积/释放潜在能量(例如，弹性件、磁体、平衡物…)的、适配为在所述阻断阀从其活动位置向其非活动位置转换时累积潜在能量并且被适配为在所述阻断阀从其非活动位置向其活动位置转换时释放所述潜在能量的装置；

并且所述触发活塞的所述驱动杆被适配为能够致动所述阻断阀的选择器元件的所述致动设备，以便在所述压力差δp变化到预定阈值之下的情况下，利用由用于进行累积/释放潜在能量的所述装置累积的潜在能量的释放，将后者从其非活动位置操作至其活动位置。

通过释放先前累积的潜在能量操作并且因此被机械激活的该装置不需要用于被实现的电动、气动或液压能量的外部源的供应。

在优选实施方式中，所述止回阀位于所述阻断阀的下游，触发活塞的所述第二室在所述阻断阀的下游，与所述管道流体连通。

有利地，触发活塞的驱动杆机械链接至所述触发活塞的所述可移动元件或者通过磁性耦合。

根据另一特征，止回装置包括两位型的流体抽空阀，非活动位置型和活动位置型，其中，它被适配为保证来自所述管道的下游的流体向次级抽空管道的传递。该抽空阀设置有与致动设备相关联的可移动选择器元件，该致动设备被适配为通过所述触发活塞的所述驱动杆致动以便将所述抽空阀从其非活动位置操作至其活动位置，同时将所述阻断阀操作至活动位置。

该抽空阀可在于其选择器元件是三通路类型的阀门，并且该抽空阀在所述阻断阀的上游位于所述流体运载管道上，所述抽空阀的所述通路中的一个通路连接至所述次级管道。

在替代实施方式中，抽空阀包含其选择器元件是打开/闭合类型的阀门，并且该抽空阀位于所述次级抽空管道的在所述阻断阀与所述止回阀之间连接至所述流体运载管道的入口处。

根据又一特征，阻断阀的可移动选择器元件的致动设备以及可能地抽空阀的可移动选择器元件的致动设备包括与可移动致动触发器相关联的操作臂，其中，所述触发器包括底座，该底座被适配为在用于进行累积/释放潜在能量的所述装置的作用下，抵靠由所述触发活塞的所述驱动杆负载的可缩回止动件；

该致动触发器随后被适配为占据以下两个位置：

-锁定位置，其中，所述底座抵靠所述可缩回止动件，所述阻断阀以及可能的抽空阀通过它们的相应操作臂而处于非活动位置，以及

-解锁位置，其中，在所述可缩回止动件缩回之后，所述底座不抵靠所述止动件，并且其中，所述阻断阀并且可能的抽空阀通过它们的相应操作臂而处于活动位置。

根据本发明的止回阀还包括用于所述阻断阀的致动设备的致动触发器、可能的抽空阀的可能的致动触发器以及触发活塞的可移动元件的从其解锁位置向其锁定位置的手动操作的推动设备器件。

根据另一特征，触发活塞的可移动元件包含可变形膜。在替代实施方式中，触发活塞的该可移动元件包含在所述触发活塞的本体内平移的可移动的活塞。

有利地，阻断阀和/或抽空阀是旋转滑动阀门或压力保持阀门类型。

仍然根据本发明的优选特征，触发活塞的本体的所述第一室和第二室中的至少一个包括返回设备，该返回设备被适配为调节触发活塞的触发压力阈值。

具体实施方式

通过仅通过举例的方式给出的并且在附图中示出的若干可能实施方式的以下描述，本发明将被进一步示出而不以任何方式限制，其中：

-图1是根据本发明的处于锁定、非活动位置的止回装置的框图；

-图2是图1的本文示出为处于解锁、活动位置的止回装置的框图；

-图3是根据本发明的止回装置的第二可能实施方式的框图；

-图4示出根据本发明的止回装置的第三可能实施方式，仍然为框图。

图1和图2示出根据本发明的用于流体运载管道2的止回装置1，以用于防止该流体从下游向上游任意上升的目的的第一实施方式。

所讨论的流体可以是液体或气体(例如，诸如水的液体或气体、气态或液态氮气、压缩空气、天然气、氢气、淤泥…)。

止回装置1包括位于管道2上的阻断阀3，本文中为两位型的阀门：

-非活动位置(图1)，其中，阀门3使流体从上游am向下游av穿过管道2，如通过导向箭头4表示的，以及

-活动位置(图2)，其中，阀门3阻断管道2以防止流体的通过。

可使用任意类型的合适阀门3，根据相关流体以及设计者选择具体的旋转滑动阀门或压力保持阀门。

阻断阀3设置有与在下文中在说明书中详述的致动设备5相关联的集成可移动的选择器元件(未示出)。

止回阀6也在阻断阀3的下游定位在管道2上。

止回阀6被适配为允许管道2中的流体仅在上游am向下游av方向上位移。

考虑流体的位移的正常方向(上游至下游)，它包括入口6a和出口6b；并且它被适配为维持所述入口6a与所述出口6b之间的流体压力差δp。

止回阀6可以是盘型、球型、瓣型或另外类型。

止回装置1也包括触发活塞8，该触发活塞的功能是在止回阀6的入口6a与出口6b之间的流体压力差δp超过预定阈值时，控制阻断阀3从其非活动位置向其活动位置的通道(passage)。

为了该目的，触发活塞8包括本体81，该本体界定内部容积82，内部容积通过机械链接至驱动杆84的可移动的元件83而分为两个室82a和82b。

该可移动元件83可例如是以可变形的膜的形式或者在本体81内平移的可移动的活塞的形式。

两个室82a和82b以密封方式通过可移动的元件83彼此分开。

第一室82a在止回阀6的下游通过管道9与管道2流体连通。

就其而言，第二室82b在止回阀6的上游以及阻断阀3的下游通过管道10与管道2流体连通。

触发活塞8的杆84从可移动的元件83延伸至本体81的第一室82a；它穿过该第一室82a并且它外部延伸至所述本体81。其自由端通过可缩回的止动件85终止，应理解，其定位由可移动的元件83控制。

该可缩回的止动件85与阀门3的致动设备5协作以控制(管理，manage)后者的活动和非活动位置。

为了该目的，致动设备5包括可移动臂51，该可移动臂被适配为操作集成至阀门3的可移动的选择器元件。操作臂51与设置有底座53的可移动的致动触发器52相关联，该底座被适配为在返回设备54的作用下抵靠触发活塞8的可缩回的止动件85。这些返回设备54可包含一个或若干个弹性件、一个或若干个弹性件垫圈、一个或若干个磁体或者被适配为存储允许操作一个或若干个阀门的潜在能量的任意其他装置。

止回装置1的操作原理如下：

在管道2中输送流体的正常情况下(图1)，止回阀6允许维持其入口6a与其出口6b之间(即，在上游am与下游av之间)的压力差δp。

触发活塞8/致动设备5单元处于锁定(或待机，armed)位置，即，致动触发器52的底座53在返回设备54的作用下抵靠在可缩回止动件85上，操作臂51维持阀门3的选择器元件处于非活动位置以允许流体通过。

阀门3因此处于打开位置。

因为可缩回止动件85不改变位置并且因此由于压力在活塞8的位于可移动元件83的任一侧上的第一室82a和第二室82b中平衡，所以维持该打开位置。

假若流体尝试在网络中从下游av向上游am上升，则压力差δp在阀6的入口6a与出口6b之间发展，并且也在触发活塞8的室82a、82b中发展。当该压力差δp通过某一预定阈值时，可缩回止动件85已通过可移动元件83进行足够位移以便不用支承(bearing)致动触发器52的底座53。

如图2所示，致动触发器52随后在返回设备54的作用下移动(释放累积潜在能量)，引起操作臂51的位移，并且因此，引起集成至阻断阀3的选择器元件的位移，以便将后者放置处于活动位置以用于阻断管道2。

致动设备5的结构因此适配；并且除了由阀6组成的第一屏障以外，阻断阀3的闭合也允许防止流体尝试在管道2中上升。根据网络中的可容许水头损失以及要施加在触发活塞8和致动设备5上的压力作用力来选择用于装置的触发的压力差δp的预定阈值。

在图1和图2中，可观察到，以弹性件86的形式、布置在活塞本体81内的返回设备的存在，其具有准确调节触发活塞8的触发压力阈值的功能。

本文中，该弹性件86设置在活塞本体81的室82a中，但是它也可存在于室82b中或可移动元件83的任一侧上(在室82a和82b中)，具体地，根据触发活塞8相对于重力的方向，根据与摩擦相关的损耗，或者根据要被提供以操作驱动杆84的作用力。

此外，如果可移动元件83包含可变形的膜，则触发压力调节的该功能也可通过合适的膜保证。

在其触发以用于闭合阀门3之后(并且在解决流体在网络中上升的问题之后)，致动触发器52可通过合适的操作器手动再触发。

如在图1和图2中可看出，有利地，这些操作器包含：

-推动设备55，允许触发器52及其底座53抵抗返回弹性件54的推力的位移，以及

-推动设备87，允许触发活塞8的杆84及其可缩回止动件85的位移，以用于后者抵靠触发器底座53重新定位(抵抗返回弹性件86的推力)。

两个推动设备55和87的手动操作允许只有在止回阀6周围的压力差δp准确建立时，保持致动触发器52的再触发。

对应的再触发确保阻断阀3重置为非活动位置，安全等待新的潜在问题。

应注意，触发活塞8的可移动元件83与其操作杆84(具有可缩回止动件85)之间的连接可通过任意合适机械设备或者也通过磁性耦合执行。

在替代实施方式中，阻断阀3可位于止回阀6的下游。

根据本发明的止回装置1是完全机械的，并且不需要用于执行其回路闭合作用的能量供应(除了再触发所需的能量以外)。

触发活塞8与由管道2携带的流体一起操作。

触发事件对应于在某一压力值下通道，并且装置在每次请求时触发阀门3的闭合；返回至流体的分配的正常情况需要手动介入。

这种系统比简单的止回阀更可靠，由于它由双屏障(阀和阀门)组成的事实。

此外，如上所述，当装置已被请求(触发)时，必须实现再触发的手动作用以恢复流体分配功能，其涉及主动干涉并且对应于额外安全性。

此外，通过将装置隔离(停止流动)随后通过借助于互补阀门和差分压力计来平衡止回阀6或触发活塞8的上游和下游的压力，阻断阀3的触发和止回阀6的密封可在不拆卸装备的情况下轻易测试，这允许连接触发活塞8的两侧。

与隔离开关类型的现有系统相反，这种装置不需要致动阻断阀的显著压力差，并且它可因此与低压流体一起使用。

此外，由于控制阶段(与压力差相关)和功率阶段(在致动触发器52移动时，利用返回设备54闭合阻断阀)的分离，它生成低压损耗(仅与水头损失以及止回阀的打开的压力相关)。

与断路器类型的系统的又一差异在于如下事实：处理流体部分并非强制性放置为与装置的外部大气接触，其可证明例如对于无菌网络或者对于与空气或管道的外部大气反应的流体是非常重要的。

根据本发明的止回装置1对内部和外部压力不敏感，而是仅对内部流体回路中的压力差敏感。

触发的准确度与触发活塞8的调整相关(触发压力必须低于止回阀6的设定压力，但是也可以是零(null)或负数，唯一约束是触发压力低于止回阀的设定压力)。

为了限制流体网络中的水头损失，止回阀6可被设为0巴(bar)，在这种情况下，负压力差将对于致动触发活塞8是必需的。

应注意，对于气态流体的使用，将止回阀6设为稍高于0巴(几毫巴)的压力将是优选的；设为0巴将相当适用于液态流体(因为触发活塞8上的压力计高度可根据活塞8的室相对于大地重力的方向起作用，其并不是针对气态流体的情况)。

图3和图4示意性示出根据本发明的止回装置的两个替代实施方式，包括以合适抽空阀的形式的附加安全性，假若检测到流体尝试从下游av上升至上游am，则保证易于来自网络的下游的流体传递至次级抽空管道(即，用于该上游流体的排出)。

在图3和图4中，通过简化，与图1和图2所示的第一实施方式相同或相似的部件或功能元件保持相同参考标号。

通常，在图3和图4的两个替代实施方式中，我们发现，位于管道2上的：

-具有其致动设备5的阻断阀3，

-止回阀6(位于阻断阀3的下游)，以及

-触发活塞8，

如上文相对于图1和图2详述的，其一起协作。

在图3所示的实施方式中，三通路类型的抽空阀11在阻断阀3的上游放置在管道2上。

该三通路阀门11包括：

-连接至管道2的上游am的第一通路11a，

-连接至管道2的下游(即，在阻断阀3侧上)的第二通路11b，以及

-连接至次级抽空管道12的第三通路路11c。

该三通路阀门11设置有与致动设备5'相关联的内部可移动选择器元件(未示出)；它是两位型，即：

-所谓的非活动位置(如图3所示)，其中，通路11a和通路11b连接以允许流体在管道2中从上游am向下游av通过(流体在管道2中的正常分配)，以及

-所谓的活动位置，其中，通路11b和通路11c连接以允许来自下游的流体的传递(即，从阻断阀3传递至次级抽空管道12(用于该流体的排出)。在该活动位置中，通路11a和通路11b不再连通。

致动设备5'与阻断阀3的致动设备5相同或相似；它们包括被适配为操作阀门11的可移动的选择器元件的可移动臂51'，其中，操作臂51'与设置有底座53'的可移动致动触发器52'相关联。在返回弹性件54'的作用下，该触发器52'被适配为抵靠布置在杆84'的端部处、与触发活塞8的杆84机械连接的可缩回止动件85'。

在该情况下，本文的抽空阀11的致动设备5'的杆84'延伸与阻断阀3以及止回阀6相关联的触发活塞8的杆84。

因此，本文中，触发活塞8同时：

-以与图1和图2的实施方式相同或相似的方式，致动阻断阀3的致动设备5的致动触发器52，以及

-致动抽空阀11的致动设备5'的致动触发器52'。

在流体在管道2中从上游am向下游av运输的正常情况下，抽空阀11和阻断阀3处于非活动位置。

假若检测到流体尝试在网络中从下游av向上游am上升，则触发活塞8：

-如相对于图1和图2详述的，经由与可缩回止动件85相关联的致动设备5，将阻断阀3致动至活动闭合位置，以及

-将抽空阀11致动至活动位置，一方面，为了使得与其通路11b和通路11c连通以便允许来自下游的流体在抽空管道12中通过，并且另一方面，防止其通路11a和通路11b的连通以便阻挡来自上游的流体。将抽空阀11放置为处于活动位置经由与可缩回止动件85'相关联的致动设备5'执行。

在这种构造中，阻断阀3用作第一阻断屏障，并且抽空阀11允许切断流体的供应并且使得使用侧与抽空管道12连通，以在阻断阀3泄漏的情况下接收流体(例如，与过高压力返回相关，其不能通过所述阻断阀3停止)。

致动设备5'包括用于其手动重置至锁定位置的推动设备器件55'，同时手动重置至致动设备5的锁定位置(通过上述推动设备器件55和87)。

随后在安全位置中更换装置，等待新的潜在异常情形。

在图4所示的实施方式中，抽空阀11'放置在次级抽空管道12'的在阻断阀3与止回阀6之间连接至主要运载管道2的入口处。

该抽空阀11'设置有通过触发活塞8的致动设备5致动的内部可移动的选择器元件(未示出)，具体地，通过使阻断阀3的操作臂51延伸或者与该臂51机械接合的操作臂51″。

阀门11'是两-打开/闭合-位置型，即：

-非活动位置(闭合)，防止流体朝向抽空管道12'的下游通过，以及

-活动位置(打开)，允许流体朝向抽空管道12'的下游通过。

本文中，触发活塞8分别通过相同致动触发器52同时致动阻断阀3和抽空阀11'的操作臂51和51″。

在管道2中从上游am向下游av运输流体的正常情况下，两个阀门3和11'处于非活动位置(阻断阀3打开并且抽空阀11'闭合)。

假若检测到流体尝试在网络中从下游av向上游am上升，则触发活塞8经由致动设备5的操作臂51将阻断阀3致动至活动闭合位置，并且经由致动设备5的操作臂51″将抽空阀11'致动至活动打开位置。

当不期望或不可能使用三通路阀门时，该构造是有意义的，但是期望也执行排出。

在图3和图4所示的替代实施方式的结构中，抽空阀11和11'可以是旋转类型(例如，球型)或压力保持类型(例如，膜或蝴蝶型)的阀门。不同阀门可以是任意类型的，除了阀11必须是多通路阀门(滑动阀门、球形阀门、圆锥形阀门…)以外；具体地，根据要被运输的流体的特性选择阀门的类型。

通常，根据本发明的装置的不同构成元件以及该装置的结构(具体地，具有或不具有抽空阀)将根据当前的情况以及要被运输的产品(液体或气体)的情况来选择。

用于阻断控制和可能地抽空阀的臂被结构化，以便基于相关联致动触发器的运动来适当致动这些阀门的可移动选择器元件。