Кран шаровой запорный

 

Изобретение относится к трубопроводной запорной арматуре, в частности к шаровым кранам, предназначенным для различных областей техники, в том числе в областях с повышенными требованиями к герметичности шарового крана (химические, взрывоопасные производства). Кран содержит корпус с размещенным в нем поворотным шаровым запорным органом. Последний взаимодействует с пластмассовыми кольцевыми седлами. Седла установлены во входном и выходном патрубках крана и имеют на торцевых поверхностях в местах взаимодействия с патрубками конические поверхности. На конических поверхностях размещены упругие эластичные кольца. Контактирующие с запорным органом поверхности седел выполнены по сфере радиусом, равным 0,97-0,99 радиуса сферы запорного органа, проходящей через линию пересечения сферы запорного органа с внутренней цилиндрической поверхностью седла. Изобретение позволяет получить лучшее прилегание седла к затвору и компенсировать износ материала седел в процессе эксплуатации шарового крана, что обеспечивает герметичность крана по затвору без протечек и значительно повышает ресурс (срок службы) крана. 2 ил.

Изобретение относится к трубопроводной запорной арматуре и может быть использовано в различных областях техники.

Известны шаровые краны, у которых седла выполнены из полимерных материалов (а.с. 811032, 918620, 987244, патент США 3894718 и др.) Известно техническое решение по патенту России 2087783, F 16 K 5/06, 20.08.97, взятое в качестве ближайшего аналога (прототипа), в котором шаровой кран содержит корпус с размещенной в нем сферической поворотной пробкой, снабженной приводом ее вращения, и уплотнения с нажимным элементом. Нажимной элемент выполнен в виде кольца из упругодеформируемого материала, с внутренней конической поверхностью, которой соответствует торцевая коническая поверхность уплотнения. Внутренняя поверхность уплотнения выполнена по сфере радиусом, равным радиусу поворотной пробки. Недостатком данного технического решение является возможная негерметичность шарового крана по затвору, возникающая из-за технологических трудностей обеспечения точности прилегания рабочих поверхностей седла и затвора, в частности из-за некруглости сферы шарового затвора, из-за отклонения профиля сферы рабочих поверхностей седел, или из-за несоосности рабочих поверхностей седел и шарового затвора.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение герметичности шарового крана по затвору, повышение срока службы шарового крана.

Технический результат достигается тем, что в кране шаровом запорном, содержащем корпус, внутри которого размещен поворотный шаровой запорный орган, взаимодействующий с пластмассовыми кольцевыми седлами, установленными во входном и выходном патрубках крана и имеющими на торцевых поверхностях в местах взаимодействия с патрубками конические поверхности, на которых размещены упругие эластичные кольца, поверхности седел, контактирующие с запорным органом, выполнены по сфере радиусом, равным 0,97-0,99 радиуса сферы запорного органа, проходящей через линию пересечения сферы запорного органа с внутренней цилиндрической поверхностью седла.

Такая конструкция седла работает наряду со сжатием и на изгиб, что позволяет получить лучшее прилегание седла к затвору и компенсировать износ материала седел в процессе эксплуатации шарового крана, за счет изменения их поджатия в пределах обеспечения герметичности шарового крана по затвору без протечек.

На фигуре 1 представлен шаровой кран в открытом положении.

На фигуре 2 - расположение шарового запорного органа в седле.

Шаровой кран содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки с резьбовым соединением, в которых размещены пластмассовые седла 4, взаимодействующие с поворотным шаровым запорным органом (затвором) 5, на торцевых поверхностях пластмассовых седел 4 расположены круглые эластичные кольца 6. Рабочая поверхность седел 4 выполнена по сфере радиусом, равным 0,97-0,99 радиуса сферы затвора 5.

На фигуре 2 затвор 5 изображен в виде окружности радиусом R_з. Сферическая поверхность седла 4 изображена в виде окружности радиусом R_с. Радиус R_с по величине равен расстоянию между точкой Б и точкой, лежащей на горизонтальной оси затвора 5, отстоящей от его центра на некоторую величину, такую, что R_с равен 0,97-0,99 R_з. Точка Б - точка пересечения сферы затвора 5 с линией внутреннего диаметра седла 4 (с внутренней цилиндрической поверхностью седла). Центры сфер поверхностей седел 4 лежат на горизонтальной оси затвора 5 и отстоят от центра сферы затвора 5 на некоторое расстояние в ту и другую сторону. При взаимодействии таких седел 4 с затвором 5 происходит смещение всех точек поверхности сферы седла, кроме точки Б. Такой изгиб седла обеспечивает более плотное его прилегание к затвору.

Круглые эластичные кольца 6, расположенные на торцевых конических поверхностях седел 4, препятствуют отжиму седел 4 при затяжке их патрубками 2 и 3 и уплотняют стыки седел с патрубками.

Проведенные ресурсные циклические испытания двух типоразмеров шаровых кранов по 3 штуки каждого наименования на испытательной среде - воздухе, давлением 4,0 МПа подтвердили их работоспособность (суммарная наработка на отказ по каждому типоразмеру на 3-х шаровых кранах - 10800 циклов, без отказов) и герметичность шаровых кранов по затвору по классу А ГОСТ 9544-93 (без протечек воздуха).

Таким образом, в предлагаемом техническом решении за счет технологически простого изменения геометрии седел и применения амортизирующего упругого кольца круглого сечения обеспечивается герметичность шаровых кранов по затвору без протечек, увеличение его срока службы и расширение диапазона применения.

Формула изобретения

Кран шаровой запорный, содержащий корпус, внутри которого размещен поворотный шаровой запорный орган, взаимодействующий с пластмассовыми кольцевыми седлами, установленными во входном и выходном патрубках крана и имеющими на торцевых поверхностях в местах взаимодействия с патрубками конические поверхности, на которых размещены упругие эластичные кольца, отличающийся тем, что поверхности седел, контактирующие с запорным органом, выполнены по сфере радиусом, равным 0,97-0,99 радиуса сферы запорного органа, проходящей через линию пересечения сферы запорного органа с внутренней цилиндрической поверхностью седла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2