Шаровой кран
Полезная модель относится к трубопроводной арматуре для перекрытия потока жидкости или газа и может быть использована в запорной или регулирующей арматуре для управления потоками рабочей среды в системах их транспортировки.
Шаровой кран содержит корпус, в проходном канале которого размещена сферическая поворотная пробка, установленная на седловые уплотнения, находящиеся в углублениях корпуса, в которых содержатся выходные отверстия специальных каналов, сообщающихся с проходным каналом корпуса. Седловые уплотнения выполнены в виде упругих полых металлических колец, внутренние полости которых через штуцера герметично соединены с выходными отверстиями специальных каналов.
Предлагаемая конструкция шарового крана позволяет расширить его функциональные возможности по давлениям и температурам рабочей среды за счет исключения применения в конструкции полимерных материалов, повысить надежность за счет исключения попадания рабочей среды в подседельное пространство, снижения эксплуатационных нагрузок на привод и снижения интенсивности изнашивания трущихся деталей в узле затвора. Кроме того, при изготовления шарового крана не требуется изготовления сложных профилей поверхностей уплотнительных и нажимных элементов в узле затвора, что упрощает технологию его изготовления.
Конструкция шарового крана работоспособна при подаче среды в любом направлении.
Полезная модель относится к трубопроводной арматуре для перекрытия потока жидкости или газа и может быть использована в запорной или регулирующей арматуре для управления потоками рабочей среды в системах их транспортировки.
Известны краны, содержащие корпус, сферический запорный орган, седла, в которых уплотнение обеспечивается притертыми металлическими поверхностями сферы и седел, при этом последние изготавливаются из более мягкого металла, чем шар (патент США №3814182 кл. 166-266 от 04.06.74).
Недостатком такой конструкции является низкий ресурс работы седла при эксплуатации в средах с абразивными частицами, низкая упругость седла, высокие контактные напряжения, приводящие к росту момента управления краном, большая трудоемкость в изготовлении, а также необходимость замены всего узла - шара и двух седел, при повреждении одной из уплотняемых поверхностей (так как они притерты друг к другу).
Известны шаровые краны, у которых седловые уплотнения выполнены из полимерных материалов (а.с. №№918620, 987244, патент США №3894718 и др.), а также шаровые краны в которых полимерные седловые уплотнения поджаты упругими элементами (а.с. №№2190140, 2136999), Краны имеют сложную конструкцию и их невозможно использовать при высоких температурах.
Прототипом предлагаемой полезной модели является шаровой кран, содержащий корпус, в проходном канале которого размещена сферическая поворотная пробка, установленная на седловых уплотнениях, состоящих из уплотнения из полимерного материала и нажимного элемента, выполненного в виде размещенного в расточке корпуса кольца с поверхностями, контактирующими с соответствующими поверхностями расточки и уплотнения. Нажимной элемент выполнен из сплошного упруго деформируемого материала сложной формы, а в корпусе выполнены специальные каналы, сообщающие
его проходной канал с полостью, ограниченной поверхностями расточки и поверхностью нажимного элемента, обращенной в противоположную сторону от сферической поворотной пробки (патент RU №2115050 кл. F 16 К 5/06, 1997 г.).
К недостаткам этой конструкции следует отнести ограничение по работоспособности в среде с температурой выше 225° С при использовании полимерных материалов, склонность к холодному течению под нагрузкой, повышенную интенсивность изнашивания (за счет использования фторопла-стовых материалов), невозможность использования данной конструкции при высоких давлениях рабочей среды (так как возможны протечки рабочей среды из полости, ограниченной поверхностями расточки и поверхностью нажимного элемента), повышенные нагрузки на узел управления арматурой за счет большой поверхности контакта седла со сферической поворотной пробкой, а также сложную технологию изготовления седловых уплотнений.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей шарового крана за счет исключения применения полимерных материалов в конструкции седловых уплотнений, повышение надежности конструкции и технологичности изготовления шарового крана.
Техническая задача достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, в проходном канале которого размещена сферическая поворотная пробка, установленная на седловые уплотнения, находящиеся в углублениях корпуса, в которых содержатся выходные отверстия специальных каналов, сообщающихся с проходным каналом корпуса, седловые уплотнения выполнены в виде упругих полых металлических колец, внутренние полости которых через штуцера герметично соединены с выходными отверстиями специальных каналов.
На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого шарового крана в разрезе; на фиг.2 представлен узел уплотнения затвора шарового крана.
Шаровой кран состоит из корпуса 1, в проходном канале которого размещена сферическая поворотная пробка 2. С поверхностью сферической
поворотной пробки контактирует седловое уплотнение в виде упругих полых металлических колец 3, которые помещены в канавки 4 корпуса 1 и через штуцера 5 соединены с выходными отверстиями б специальных каналов 7, которые через входные отверстия 8 сообщаются с проходным каналом корпуса шарового крана. В конструкции шарового крана предусмотрено фланцевое соединение 9.
Шаровой кран работает следующим образом.
При сборке крана упругие полые металлические кольца 3 устанавливаются в канавки 4 корпуса 1 и создается предварительное их поджатие к сферической поворотной пробке 2 фланцевым соединением 9. Это обеспечивает необходимую герметичность шарового крана в узле затвора в начальный момент подачи рабочей среды в проходной канал корпуса 1. С увеличением давления рабочей среды со стороны ее подачи, она поступает по специальному каналу 7 через штуцер 5 в полость упругого металлического кольца 3, увеличивая тем самым силу его прижима к сферической поворотной пробке 2, что гарантирует герметичность узла затвора и повышает надежность работы шарового крана при высоких давлениях рабочей среды. При снижении давления усилие прижима уменьшается, при сохранении герметичности в затворе, и снижается момент управления шарового крана, что приводит к снижению эксплуатационных нагрузок, а следовательно, к повышению надежности работы шарового крана.
Предлагаемая конструкция шарового крана позволяет:
а) расширить функциональные возможности по давлениям и температурам рабочей среды за счет исключения применения полимерных материалов в конструкции шарового крана;
б) повысить надежность конструкции благодаря использованию сед-ловых уплотнений в виде упругих полых металлических колец, внутренняя полость которых через штуцера герметично соединена специальными каналами с проходным каналом корпуса, что исключает попадание рабочей среды в подседельное пространство, и снижению эксплуатационных нагрузок на
привод за счет уменьшения поверхности контакта седловых уплотнений со сферической поворотной пробкой, а также благодаря снижению интенсивности изнашивания трущихся деталей в узле затвора за счет замены полимерного материала седлового уплотнения на металл;
в) повысить технологичность изготовления шарового крана за счет исключения из конструкции сложных профилей поверхностей уплотнитель-ных и нажимных элементов в узле затвора.
Шаровой кран, содержащий корпус, в проходном канале которого размещена сферическая поворотная пробка, установленная на седловые уплотнения, находящиеся в углублениях корпуса, в которых содержатся выходные отверстия специальных каналов, сообщающихся с проходными каналом корпуса, отличающийся тем, что седловые уплотнения выполнены в виде упругих полых металлических колец, внутренние полости которых через штуцера герметично соединены с выходными отверстиями специальных каналов.
