Устройство для перекрытия потока рабочей среды
Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к устройствам для перекрытия потока рабочей среды и содержит корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган, нижняя опора которого выполнена сферической, а верхняя - в виде установленных в отверстие запорного органа двух параллельных штоков и шпинделя, имеющего со стороны конца два противолежащих участка с плоскими поверхностями для взаимодействия со штоками. Отличием заявляемого устройства является наличие ограничителя потока рабочей среды в виде перекрывающей шайбы на опорном кольце, прижимаемой упругим элементом, размещенного на границе между входным патрубком и запорным Органом, где входной патрубок выполнен расширяющимся в сторону запорного органа с обеспечением радиального зазора между ограничителем и корпусом на величину, меньшую максимально достигаемого зазора между запорным органом и седлом. Кроме того, заявляется устройство, в котором, наряду с вышеперечисленными признаками, плоские параллельные участки шпинделя выполнены симметричными относительно вертикальной оси шпинделя. Заявляется также вариант, в котором кольцо для шайбы выполнено из антифрикционного материала, а шайба - из износостойкого материала. Технический результат заявляемого технического решения заключается в увеличении срока службы устройства при повышении его надежности в процессе эксплуатации за счет предотвращения предлагаемым усовершенствованием - установкой в определенном месте - на границе между выходом из входного патрубка и запорного элемента ограничителя потока рабочей среды, заставляющего обходить поток через сформированные каналы за счет зазоров с вышеназванными величинами.
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре и может быть использована для управления потоками рабочей среды в различных отраслях промышленности.
Известны устройства для перекрытия потоков среды, описанные в патентах US 3515371, ЕР 0578914, US 2076840.
Известен также кран, описанный в патенте RU 2088828. Данное устройство содержит корпус с горизонтальными входным и выходным патрубками, в котором расположен затвор с односторонним уплотнением. Затвор связан со шпинделем и имеет шарнир в нижней опоре. Кран, кроме перечисленного, имеет крышку и стойку с регулировочной гайкой, на которой расположены узел привода шпинделя в виде приводной втулки и узел поворота затвора в виде втулки с криволинейным пазом. Отличие данного крана заключаются в том, что на стойке, регулировочной гайке и приводной втулке выполнены дорожки качения и приводная втулка установлена с возможностью взаимодействия со стойкой и регулировочной гайкой посредством шариков, расположенных на указанных дорожках качения. Между
шариками расположены кольца, внутренний объем которых заполнен смазкой, на шпинделе радиально установлен палец, а в его нижней части выполнен центрирующий опорный поясок с возможностью фиксации шпинделя. Втулка узла поворота затвора закреплена неподвижно на стойке, в криволинейном пазу которой с возможностью взаимодействия размещен упомянутый палец.
Наиболее близким к предлагаемому является запорное устройство - патент RU 2098707, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположены поворотный запорный орган с приводом и седла с уплотнениями. Отличие запорного устройства заключается в том, что каждое седло выполнено в виде втулки с внутренней сферической поверхностью и кольца с наружной сферической поверхностью, которое с возможностью само установки расположено во втулке. Наружная сферическая поверхность кольца ограничена его торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена уплотняющей.
Недостатком всех вышеприведенных устройств является следующее. При работе устройства в положении «Открыто» пространство между корпусом и запорным органом не защищено от проникновения потока рабочей среды. При этом поток рабочей среды может заносить в это пространство посторонние частицы, размер которых не ограничен, а поэтому может превышать радиальный зазор между запорным органом и седлом, что может приводить к нарушению герметичности в положении «Закрыто» и выходу из строя уплотнителя седла.
Даже в промежуточном положении, когда проходной канал запорного органа установлен поперек потока, а между запорным органом и седлом имеется зазор, и устройство за счет большой скорости рабочей среды должно проходить «самоочистку», крупные частицы лишь сильнее
внедряются в уплотнитель и снижают надежность работы и уменьшают срок службы устройства.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение срока службы при увеличении надежности.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что кран шаровой, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган, нижняя опора которого выполнена сферической, а верхняя - в виде установленных в отверстие запорного органа двух параллельных штоков и шпинделя, имеющего со стороны конца два противолежащих участка с плоскими поверхностями для взаимодействия со штоками, имеет со стороны входного патрубка ограничитель потока рабочей среды в виде перекрывающей шайбы на опорном кольце, прижимаемой упругим элементом, размещенный на границе между входным патрубком и запорным органом, где входной патрубок выполнен расширяющимся в сторону запорного органа с обеспечением радиального зазора между ограничителем и корпусом на величину, меньшую максимально достигаемого зазора между запорным органом и седлом.
Кроме того, заявляется конструкция, в которой наряду с вышеперечисленными признаками, плоские параллельные участки шпинделя выполнены симметричными относительно вертикальной оси шпинделя.
Заявляется также вариант устройства, в котором кольцо для шайбы выполнено из антифрикционного материала, а шайба - из износостойкого материала.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении срока службы устройства при повышении его надежности в процессе эксплуатации за счет предотвращения предлагаемым усовершенствованием - установкой в определенном месте - на границе
между выходом из входного патрубка и запорного элемента ограничителя потока рабочей среды, заставляющего обходить поток через сформированные каналы - зазоры строго обоснованной величины, не допускающие проникновения частиц со значимыми размерами, способными загрязнить конструкцию в месте зазора между запорным органом и седлом в процессе переключения.
На фиг.1 изображен общий вид устройства в промежуточном положении; на фиг.2 - тот же вид в положении «Открыто»; на фиг.3 - тот же вид в положении «Закрыто».
Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, крышку 4, поворотный запорный орган 5, выполненный со сквозным каналом 6 для прохода рабочей среды, в верхней части которого размещены два параллельных штока 7, установленных в отверстии 8, в котором размещен шпиндель 9, имеющий две плоские параллельные поверхности 10, взаимодействующие со штоками 7, а в нижней части - сферическую опору 11, и седло 12 с уплотнителями, установленное со стороны выходного патрубка 3. В корпус 1 установлено кольцо 13, которое прижимается к запорному органу 5 шайбой 14 и пружинами 15, при этом зазор 16 между шайбой 14 и корпусом на границе 17 меньше, чем зазор 18 между запорным органом 5 и седлом 12.
Устройство работает следующим образом.
В положении «Открыто» запорный орган 5 под действием пружин 15 через шайбу 14 и кольцо 13 прижимается к седлу 12, тем самым изолируя пространство между запорным органом 5 и корпусом 1, при этом перепад давлений отсутствует, т.к. зазор 16 между шайбой 14 и отверстием 17 обеспечивает перетекание рабочей среды. Поток рабочей среды не может занести в пространство между корпусом 1 и запорным органом 5 частицы, размер которых больше чем радиальный зазор 16. Штоки 7 запорного органа 5, поверхности 10 и шпинделя 9 установлены по оси
патрубков 2 и 3 и не препятствуют контакту запорного органа 5 с седлом 12.
При переходе в положение «Закрыто» шпиндель 9 опускается, одновременно поворачиваясь на 90°, при этом пружины 15 отжимаются, а запорный орган 5 отходит от седла 12, образуя зазор 18. В этом промежуточном положении, когда канал 6 установлен поперек потока рабочей среды, за счет большой скорости обтекания запорного органа рабочей средой происходит процесс «самоочистки».
При дальнейшем движении вниз шпинделя 9 запорный орган 5 прижимается к седлу 12, обеспечивая герметичное перекрытие потока рабочей среды. Пространство между корпусом 1 и запорным органом 5 изолируется и находится в тех же условиях, что и в положении «Открыто».
Преимущество заявляемого устройства для перекрытия потока рабочей среды заключается в том, что установка ограничителя в виде подпружиненной перекрывающей шайбы 14 на кольце 13 из антифрикционного материала, например, фторопласта, повышает надежность работы и увеличивает срок службы устройства, тем более, если шайба выполнена из износостойкого материала, например, сверхпрочного композита или особо стойкого металла.
1. Устройство для перекрытия потока рабочей среды, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган, нижняя опора которого выполнена сферической, а верхняя - в виде установленных в отверстие запорного органа двух параллельных штоков и шпинделя, имеющего со стороны конца два противолежащих участка с плоскими поверхностями для взаимодействия со штоками, отличающееся тем, что оно имеет со стороны входного патрубка ограничитель потока рабочей среды в виде перекрывающей шайбы на опорном кольце, прижимаемой упругим элементом, размещённым на границе между входным патрубком и запорным органом, где входной патрубок выполнен расширяющимся в сторону запорного органа с обеспечением радиального зазора между ограничителем и корпусом на величину, меньшую максимально достигаемого зазора между запорным органом и седлом.
2. Устройство для перекрытия потока рабочей среды по п.1, отличающееся тем, что плоские параллельные участки шпинделя выполнены симметричными относительно вертикальной оси шпинделя.
3. Устройство для перекрытия потока рабочей среды по п.1 или 2, отличающееся тем, что кольцо выполнено из антифрикционного материала, а шайба - из износостойкого материала.
