Шаровой кран
Изобретение относится к области трубопроводной арматуры и предназначено для использования в шаровых кранах для регулирования расхода перекачиваемой по трубопроводу жидкости. Шаровой кран содержит корпус с патрубками. В полости корпуса расположен шар. Шар закреплен на валу и в нем выполнено сквозное отверстие. На торцах шара перпендикулярно оси его вращения закреплены два диска. Они выполняют роль четырехлепестковых кулачков. В пазах подпружиненных оправок размещены два уплотняющих шар седла. В торцах оправок выполнены радиального сечения пазы. Радиус пазов равен радиусу выступов на краю дисков. Центр радиуса пазов смещен относительно оси вращения дисков в направлении противолежащей оправки. Изобретение направлено на увеличение срока службы шарового крана за счет уменьшения фрикционного износа соприкасающихся между собой поверхностей выступов дисков и торцов оправок при поворотах шара относительно седел. 3 ил.
Изобретение относится к области трубопроводной арматуры и может быть использовано в шаровых кранах, предназначенных для регулирования расхода перекачиваемой по трубопроводу жидкости.
Известна конструкция шарового крана, состоящая из корпуса, пристыкованных к нему двух патрубков с фланцами, размещенного в полости корпуса и закрепленного на валу шара с выполненным в нем сквозным отверстием, установленных в двух оправках седел, прижатых к сферической поверхности шара с помощью упругих элементов. В этой конструкции шарового крана седла выполнены из полимерного материала. (А.Ф.Быков. Арматура с шаровым затвором для гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1971, с.30).
Недостатком известной конструкции является то, что при эксплуатации шарового крана периодический поворот шара из открытого состояния крана в закрытое и обратно приводит к деформированию рабочей поверхности полимерных седел кромкой, образуемой на сопряжении сферической поверхности шара и его торцов, ограничивающих длину отверстия в шаре, что приводит к постепенному нарушению герметичности шарового крана в его закрытом состоянии.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту и использованной в качестве прототипа является конструкция шарового крана по патенту JP 57054780 А, кл. F 16 K 5/20 от 01.04.1982 г., в которой на двух торцах шара, перпендикулярных оси его вращения, закреплены два диска, выполняющих роль кулачков, рабочая поверхность которых образована четырьмя расположенными по окружности выступами и четырьмя расположенными по хордам той же окружности впадинами и расположена вблизи торцов оправок седел при полностью закрытом и открытом состояниях крана, а в промежуточном между закрытым и открытым состояниях крана рабочая поверхность дисков упирается в торцы оправок, смещая их вместе с седлами в осевом направлении. Что позволяет избежать механического взаимодействия седел с поверхностью шара в положениях шара, промежуточных между открытым и закрытым состояниях крана, и тем самым увеличить срок службы седел шарового крана.
Недостатками конструкции крана прототипа является то, что переход от выступов к впадинам дисков выполнен без плавного перехода, т.е. с образованием кромки, а также возникновение линейного контакта между торцами оправок и краем выступов дисков при их контакте, что может привести к ускоренному износу контактирующих поверхностей дисков и оправок.
Целью изобретения является разработка конструкции шарового крана, которая позволит увеличить срок его службы за счет уменьшения фрикционного износа соприкасающихся между собой поверхностей выступов дисков и торцов оправок при поворотах шара относительно седел.
Поставленная цель достигается тем, что для уменьшения износа контактирующих выступов на краю дисков и торцов оправок диски на периферии оснащены плавными переходами от выступов к впадинам, а на торцевой поверхности оправок выполнены радиальные пазы, радиус которых равен радиусу края выступов на дисках. При этом центр радиуса пазов смещен относительно оси дисков в направлении противолежащей оправки.
На фиг.1 изображен шаровой кран, на фиг.2 - разрез шарового крана, на фиг.3 - вид А на фиг.2.
Шаровой кран содержит разборный корпус, в полостях деталей 1 и 2 которого размещен закрепленный на валу 3 шар 4, а также установленные в кольцевых пазах двух оправок 5 седла 6. Седла 6, изготовленные из композитного материала на основе фторопласта и углерода и размещенные в кольцевых пазах оправок 5, прижаты к сферической поверхности "а" шара 4 с помощью двух упругих элементов 7. Оправки размещены в полостях патрубков 8 и 9 деталей 1 и 2 корпуса и уплотнены посредством резиновых колец 10. Для центрирования шара 4 использована дополнительная опора 11, зафиксированная относительно корпуса 1 с помощью гайки 12. Вал 3 оснащен уплотнением из резиновых колец 13 относительно корпуса 1 крана. Для поворота вала 3 и шара 4 кран оснащен рукояткой 14. В шаре 4 выполнено отверстие "б" для сообщения патрубков 8 и 9 в открытом состоянии крана. На двух торцах шара 4, расположенных перпендикулярно оси его вращения, закреплены два диска 15 и 16, край которых выполнен в виде четырехлепесткового кулачка и расположен вблизи торцов оправок 5 в открытом и закрытом состояниях крана, а в промежуточном состоянии крана край дисков 15 и 16 упирается в торцы оправок 5. Для увеличения контактной поверхности края дисков 15 и 16 с торцом оправок 5 в торцах оправок 5 выполнены радиального сечения пазы "в" радиуса R, равного радиусу R выступов края дисков 15 и 16. При этом центр радиуса R пазов "в" в оправках 5 смещен относительно оси вращения дисков 15 и 16 в направлении противолежащей оправки (условно не показана). Для фиксации положения радиальных пазов "в" в оправках 5 относительно выступов края дисков 15 и 16 при их контакте в стенке оправок 5 выполнены пазы "г", а в стенке патрубков 8 и 9 установлены штифты 17, заходящие в пазы "г" оправок 5.
Шаровой кран работает следующим образом. В открытом состоянии крана (см. фиг.2) полости патрубков 8 и 9 деталей корпуса 1 и 2 сообщаются между собой отверстием "б", выполненном в шаре 4. А для перевода в закрытое состояние крана шар 4 поворачивается посредством рукоятки 14, вала 3 и шпоночного соединения в положение, при котором ось отверстия "б" в шаре 4 оказывается перпендикулярной оси отверстий в патрубках 8 и 9 деталей корпуса 1 и 2. В полностью открытом и закрытом состояниях крана седла 6, размещенные в кольцевых пазах оправок 5, плотно прижимаются к сферической поверхности "а" шара 4 за счет усилия упругих элементов 7, воздействующих на оправки 5. Шар 4 сцентрирован относительно деталей корпуса 1 и 2 посредством вала 3 и опоры 11. зафиксированной относительно детали 1 корпуса с помощью гайки 12. Для предотвращения утечек перекачиваемой жидкости через зазоры между валом 3 и деталью корпуса 1, а также между сопрягаемыми цилиндрическими поверхностями оправок 5 и патрубков 8 и 9 деталей корпуса 1 и 2 в качестве уплотнений использованы резиновые кольца 13 и 10. Для предотвращения деформации изготовленных из композитного материала на основе фторопласта и углерода седел 6 при поворотах шара 4 относительно седел 6 на торцах шара 4, расположенных перпендикулярно к оси его вращения, закреплены два диска 15 и 16, край которых выполнен в виде четырехлепесткового кулачка и расположен вблизи торцов оправок 5 в открытом и закрытом состояниях крана, а в промежуточном между открытым и закрытым состояниях крана край дисков 15 и 16 упирается в торец оправок 5, смещая оправки 5 вместе с седлами 6 в осевом направлении и тем самым препятствуя контакту сферической поверхности "а" шара 4, а также кромки, образуемой его сферической поверхностью "а" и его торцами, ограничивающими длину отверстия "б" в шаре 4, с седлами 6. Для уменьшения фрикционного износа края выступов на дисках 15 и 16 и торцов оправок 5 за счет увеличения контактной поверхности в торцах оправок 5 выполнены радиального сечения пазы "в" радиусом R, равным радиусу R выступов на краю дисков 15 и 16. В пазы "в", выполненные в торцах оправок 5, входят выступы краев дисков 15 и 16. При этом смещение оправок 5 вместе с седлами 6 краем дисков 15 и 16 обеспечивается за счет того, что центр радиуса R пазов в оправках 5 смещен относительно оси вращения дисков 15 и 16 в направлении противолежащей оправки. Пазы "г" в стенке оправок 5 и штифты 17 в стенке патрубков 8 и 9 способствуют фиксации положения оправок 5 относительно выступов на краю дисков 15 и 16 при их контакте.
Шаровой кран, содержащий корпус с патрубками, расположенный в его полости и закрепленный на валу шар с выполненным в нем сквозным отверстием, два диска, закрепленных на торцах шара перпендикулярно оси его вращения и выполняющих роль четырехлепестковых кулачков, а также два уплотняющих шар седла, размещенных в пазах подпружиненных оправок, отличающийся тем, что в торцах оправок выполнены радиального сечения пазы, радиус которых равен радиусу выступов на краю дисков, при этом центр радиуса пазов смещен относительно оси вращения дисков в направлении противолежащей оправки.
