Шаровой кран

Изобретение относится к запорной арматуре и предназначена для использования в газовой и других отраслях промышленности.

Известен шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным каналами, размещенный в нем шаровой затвор с цилиндрическим осевым отверстием, два седла со стороны входа и выхода, подвижно контактирующие со сферической поверхностью шарового затвора, по меньшей мере одно из которых установлено в крышке, закрывающей один из торцов корпуса, и шток управления шарового затвора, выведенный из корпуса через отверстие в его боковой поверхности, в котором шаровой затвор выполнен из сплава на алюминиевой основе с керамическим покрытием толщиной, например, 0,1 0,5 мм сферических уплотнительных поверхностей и поверхности цилиндрического осевого отверстия, (патент РФ на изобретение №2104434, МПК F16K 5/06. Опубл. 10.02.1998).

Известен также шаровой кран, в цилиндрическом корпусе которого размещен шаровой поворотный затвор со сквозным отверстием, уплотненный эластичными кольцами/седлами и снабженный подводящим и отводящим патрубками, соединяющими кран с трубопроводом с обеих сторон, в котором в месте соединения патрубков с трубопроводом размещены торцевые квадратной формы фланцы, образуя в месте соединения корпуса шарового крана с фланцем, по крайней мере, один прилив с развитой поверхностью внутри цилиндрического корпуса, на которой выполнены продувочные отверстия с выходом на торцевые квадратной формы фланцы (патент РФ на изобретение №2135870, МПК F16K 5/06. Опубл. 27.08.1999).

Недостатком известных шаровых кранов является изгиб седел при открывании крана, вызванный взрывной декомпрессией, что приводит к его разрушению и выходу из строя.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным каналами, в котором размещены шаровой затвор со сквозным отверстием, приводимый в движение штоком, и два седла, взаимодействующие с шаровым затвором и установленные в каналах корпуса. При этом на наружной поверхности седел выполнены разгрузочные канавки (Быков А.Ф. «Арматура с шаровым затвором для гидравлических систем». - М.: «Машиностроение», 1971, с. 8-9, 15-16).

Недостатком этого шарового крана является нарушение герметичности в радиальном направлении по плоскости соприкосновения седла и корпуса при каждом открывании, что снижает его надежность.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение надежности шарового крана.

Поставленная техническая проблема решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с входным и выходным каналами, в котором размещены шаровой затвор со сквозным отверстием, приводимый в движение штоком, и два седла, взаимодействующие с шаровым затвором и установленные в отверстиях корпуса, в каждом из отверстий корпуса выполнена проточка, диаметр которой больше диаметра этого отверстия, а ширина меньше глубины этого отверстия. При этом на наружной поверхности каждого из седел выполнен цилиндрический выступ, диаметр которого равен или меньше диаметра отверстия корпуса, а ширина выступа равна или меньше ширины проточки. Причем выступы седел контактируют с поверхностью проточек в результате пластической деформации седел при сборке крана.

Выполнение в каждом из отверстий корпуса проточки, диаметр которой больше диаметра этого отверстия, а ширина меньше глубины канала позволяет надежно закрепить седла в корпусе,

А выполнение на наружной поверхности каждого из седел цилиндрического выступа, диаметр которого равен или меньше диаметра отверстия корпуса, а ширина равна или меньше ширины проточки, позволяет осуществить установку седел в отверстия корпуса при предварительной сборке крана.

Контакт выступов седел с внутренней поверхностью проточек в результате пластической деформации седел при сборке крана, позволяет надежно удерживать седла при открытии крана, исключая таким образом изгиб седел.

Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей проблемы, является предотвращение утечки рабочей среды за счет повышения герметичности седел шарового крана.

На фиг. 1 изображен общий вид шарового крана в положении «Закрыто» после предварительной сборки крана; на фиг. 2 - общий вид шарового крана в положении «Закрыто» после окончательной сборки крана.

Шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, шаровой затвор 4 со сквозным отверстием 5, шток 6 и два седла 7 и 8, установленные соответственно в отверстиях 9 и 10 корпуса 1. В каждом из отверстий 9 и 10 корпуса 1 выполнена проточка (фиг. 1), соответственно 11 и 12, диаметр D которой больше диаметра d отверстия 9 и 10, а ширина h меньше глубины Н отверстия 9 и 10. На наружной поверхности каждого из седел 7 и 8 выполнен цилиндрический выступ, соответственно 13 и 14, диаметр d₁ которого равен или меньше диаметра d отверстия 9 и 10, а ширина h₁ выступа 12 равна или меньше ширины h проточки 11, 12 (фиг. 1). Причем выступы 13 и 14 седел 7 и 8 контактируют с поверхностью проточек 11, 12 в результате пластической деформации седел 7 и 8 после окончательной сборки крана (фиг. 2). Седла 7 и 8 выполнены из «мягкого» материала, допускающего пластическую деформацию, например, из термопластов, таких как фторопласт-4, или композиционных материалов на его основе. Шаровой кран работает следующим образом.

В положении «Закрыто» (фиг. 2) каналы 2 и 3 перекрыты шаровым затвором 4, т.е. движение рабочей среды через шаровой кран не осуществляется.

При повороте шарового затвора 4 штоком 6 на 90° в положение «Открыто» сквозное отверстие 5 устанавливается по оси каналов 2 и 3, что позволяет осуществить движение рабочей среды. При повороте шарового затвора 4 штоком 6 на 90° в противоположном направлении шаровой кран приходит в исходное положение, а движение рабочей среды прекращается.

При этом при открывании шарового крана изгиба или деформации седел 7 и 8 не наблюдается, т.к. они основательно закреплены в проточках 11 и 12 корпуса 1, что обеспечивает надежную работу крана.

В ООО «Завод Газпроммаш», согласно полезной модели, разработаны, изготовлены и испытаны шаровые краны с условным проходом DN=6÷25 мм и давлением PN≤10 МПа. При испытаниях нарушений герметичности кранов не наблюдалось, что подтверждает достижение поставленной задачи - повышение надежности работы шарового крана.

1. Шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным каналами, в котором размещены шаровой затвор со сквозным отверстием, приводимый в движение штоком, и два седла, взаимодействующие с шаровым затвором и установленные в отверстиях корпуса, отличающийся тем, что в каждом из отверстий корпуса выполнена проточка, диаметр которой больше диаметра этого отверстия, а ширина меньше глубины этого отверстия, при этом на наружной поверхности каждого из седел выполнен цилиндрический выступ, диаметр которого равен или меньше диаметра отверстия корпуса, а ширина выступа равна или меньше ширины проточки, причем выступы седел контактируют с поверхностью проточек в результате пластической деформации седел при сборке крана.

2. Шаровой кран по п. 1, отличающийся тем, что седла выполнены из «мягкого» материала, допускающего пластическую деформацию.

3. Шаровой кран по п. 2, отличающийся тем, что седла выполнены из термопластов, таких как фторопласт-4, или композиционных материалов на его основе.