Шаровой кран



Шаровой кран
Шаровой кран

 


Владельцы патента RU 2476745:

Открытое акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (ОАО "ОКБМ Африкантов") (RU)

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для использования на магистральных нефтепроводах, газопроводах, на предприятиях энергетического комплекса, нефтеперерабатывающей химической промышленности. Шаровой кран содержит корпус с двумя седлами, образующими клиновое гнездо запорного органа, выполненного в виде поворотной шаровой пробки плавающего типа со сквозным отверстием для прохода среды, уплотнительные кольца и шток, соединенный с шаровой пробкой и приводом поворота пробки. Кран дополнительно снабжен корзиной, установленной в корпусе, и приводом подъема запорного органа. Шаровая пробка и уплотнительные кольца размещены в полости корзины. Корзина соединена со штоком, взаимодействующим с приводом подъема запорного органа, обеспечивающим ее вертикальное перемещение по направляющим, выполненным в корпусе. Изобретение направлено на уменьшение износа уплотнительных поверхностей и на увеличение ресурса работы крана в целом при сохранении высокой герметичности за счет предварительного подъема запорного органа и выравнивания давления до и после крана. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области арматуростроения и может быть использовано на магистральных нефтепроводах, газопроводах, на предприятиях энергетического комплекса, нефтеперерабатывающей химической промышленности.

Анализ существующих видов арматуры позволяет утверждать, что для высоких температур и давлений самым оптимальным является шаровой кран. Его главными преимуществами являются минимальное гидравлическое сопротивление, высокая герметичность, высокое быстродействие, удобный монтаж и эксплуатация, длительный срок безаварийной работы.

Наиболее распространенным является шаровой кран с плавающей пробкой, шарнирное соединение пробки со штоком дает возможность пробке самоустанавливаться в седлах корпуса, что позволяет за счет перепада давления среды плотно прижиматься пробке к седлу со стороны более низкого давления. Недостатком конструкции кранов данного вида является то, что вся сила давления среды передается на седло, что вызывает большое удельное давление на седле и, как следствие, повышенный износ затвора при повороте (стр.32, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва, 1967).

Также известны шаровые краны с плавающими уплотнительными кольцами. В этой конструкции кранов пробка устанавливается в опорах корпуса, а уплотнительные кольца прижимаются к пробке давлением среды и дополнительными элементами, например пружинами. Уплотнительные кольца разгружены от полного давления среды. В таких конструкциях кранов существует проблема в герметизации уплотнительных колец по корпусу при высоких температурах среды (стр.32, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва, 1967).

Известны шаровые краны, в которых герметичность узла седло-запорный орган обеспечивается воздействием на поверхность седла усилия, поджимающего седло к запорному органу, со стороны нажимного элемента, опирающегося на корпус. Необходимое усилие обеспечивается как за счет формы упомянутого элемента, так и упругими свойствами материала, из которого он изготовлен (RU №2138719, кл. F16К 5/06, 1999 г.; RU №2098706, кл. F16К 5/06, 1997 г.; PCT/WO 95/20734, кл. F16К 5/06, 1995 г., RU №2277662, кл. F16К 5/06, 2004, стр.34, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва, 1967).

Недостатком данной конструкции является то, что поворот пробки производится под перепадом давления, существует необходимость периодической ручной регулировки, а также наличие лишнего сальникового уплотнения.

Известны шаровые краны с автоматическим поджимом колец. Опорные плоскости колец в корпусе выполнены с наклоном, а на штоке установлена пружина, которая упирается в крышку и поджимает кольца вместе с пробкой к седлам, обеспечивая постоянство удельных давлений на уплотнительные поверхности (стр.34, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва, 1967).

Недостатком таких кранов являются высокие контактные усилия на уплотнительных поверхностях запорного органа в момент открытия крана, что приводит к износу уплотнительных колец и потере герметичности.

По наибольшему числу общих признаков и достигаемому техническому результату шаровой кран с клиновым поджимом уплотнительного кольца выбираем за прототип.

Технической задачей является создание конструкции шарового крана, позволяющей исключить высокие контактные усилия на уплотнительных кольцах в момент открытия крана за счет предварительного подъема запорного органа.

Техническим результатом решения поставленной задачи является уменьшение износа уплотнительных поверхностей и увеличение ресурса работы крана в целом при сохранении высокой герметичности.

Достигается технический результат за счет того, что шаровой кран, содержащий корпус с двумя седлами, образующими клиновое гнездо запорного органа, выполненного в виде поворотной шаровой пробки плавающего типа со сквозным отверстием для прохода среды, уплотнительные кольца, шток, соединенный с шаровой пробкой и приводом поворота пробки, дополнительно снабжен корзиной, установленной в корпусе, и приводом подъема запорного органа, а шаровая пробка и уплотнительные кольца размещены в полости корзины, причем корзина соединена со штоком, взаимодействующим с приводом подъема запорного органа, обеспечивающим ее вертикальное перемещение по направляющим, выполненным в корпусе, а шток соединен с корзиной шарнирно, уплотнительные кольца охватывают шаровую пробку и закреплены в корзине с помощью резьбовых элементов. Кроме того, в нижней части шарового крана в зазоре между шаровой пробкой и корзиной установлен фиксирующий элемент, снабженный выступами, взаимодействующими с ответными пазами, выполненными в шаровой пробке и в корпусе.

Снижение усилия на контактные поверхности уплотнительных колец в момент открытия крана происходит за счет предварительного подъема запорного органа, а это позволяет выравнивать давление во входном и выходном патрубках крана. Поворот шаровой пробки происходит с существенно низким трением уплотнительных колец с запорным органом и корпусом, что снижет их износ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид шарового крана, на фиг.2 - сечение по А-А фиг.1.

Шаровой кран состоит из корпуса 1 с двумя седлами 2, образующими клиновое гнездо запорного органа 3, и крышки 4, закрепленной на корпусе.

Запорный орган выполнен в виде шаровой пробки 5 со сквозным отверстием для прохода среды. Шаровая пробка 5 размещена в корзине 6, имеющей возможность перемещения в вертикальном направлении по направляющим 7, выполненным в корпусе 1. Сферические поверхности шара являются уплотнительными поверхностями, взаимодействующими с уплотнительными кольцами 8. Уплотнительные кольца 8 установлены в корзине 6 с возможностью уплотнения конусной поверхностью по сферической поверхности шаровой пробки 5, а плоским торцом по плоскости седла. Корзина 6 шарнирно соединена со штоком 9, который соединен с шаровой пробкой 5 с помощью промежуточного элемента 10, размещенного в пазу 11, выполненном в ее верхней части. Шток 9 предназначен для вертикального перемещения корзины 6 и поворота шаровой пробки 5, а также для создания предварительных усилий на уплотнительных поверхностях. Шарнирным соединением корзины 6, уплотнительных колец 8 и шаровой пробки 5 обеспечена самоустановка и надежная посадка запорного органа 3 на уплотнительные поверхности седел 2 и герметичность по всем уплотнительным поверхностям. Шаровая пробка 5 и уплотнительные кольца 8 закреплены в корзине 6 резьбовыми элементами 12. В зазоре между шаровой пробкой 5 и корзиной 6 размещен фиксирующей элемент 13, снабженный выступами, взаимодействующими с пазом 15, выполненным в нижней части шаровой пробки 5, и пазом 16, выполненным в нижней части корпуса 1.

Шток 9 связан с приводом поворота 17 и приводом подъема 18 запорного органа.

Работает шаровой кран следующим образом.

При работе крана на открытие усилие от привода 18 через шток 9 передается на корзину 6, перемещает ее по направляющим корпуса 1 вверх и отрывает запорный орган от седел 2. Давление в полостях до запорного органа и после запорного органа выравнивается. Затем привод поворота 17 осуществляет поворот шаровой пробки 5 относительно уплотнительных колец 8 без перепада давления среды, происходит бесконтактное скольжение поверхностей шаровой пробки 5 и уплотнительных колец 8. Вращаясь, шаровая пробка 5 взаимодействует пазом 15 с фиксирующим элементом 13 и поворачивает его выступ перпендикулярно пазу 16. После чего под действием привода подъема 17 запорный орган перемещается вниз до упора фиксирующего элемента 13 в корпус 1 и занимает положение открыто, при этом достигается совпадение проходных отверстий корпуса 1 и пробки 5.

При работе крана на закрытие усилие от привода подъема 18 через шток 9 передается на корзину 6, перемещает ее по направляющим корпуса 1 вверх и отрывает запорный орган от седел 2. Затем привод поворота 17 осуществляет поворот шаровой пробки 5 относительно уплотнительных колец 8. Вращаясь, шаровая пробка 5 взаимодействует пазом 15 с фиксирующим элементом 13 и поворачивает его выступ в плоскость паза 16. Совпадение выступа фиксирующего элемента 13 с пазом 15 позволяет беспрепятственно обеспечить поджим затвора к седлам. После чего под действием привода подъема 17 запорный орган перемещается вниз, происходит закрытие крана и поджим затвора к седлам 2.

Предложенная конструкция шарового крана позволяет исключить высокие контактные усилия на уплотнительных поверхностях запорного органа в момент открытия крана, снижается их износ, ресурс работы уплотнительных поверхностей продляется, что продляет ресурс работы крана в целом. Усилия контакта уплотнительных поверхностей седел и уплотнительных колец распределяются по диаметру, совпадающему с диаметром распределения усилий в контакте конических поверхностей уплотнительных колец и поверхности шаровой пробки, что исключает изгибающие моменты и деформацию уплотнительных элементов, обеспечивая герметичность крана под перепадом давления среды.

1. Шаровой кран, содержащий корпус с двумя седлами, образующими клиновое гнездо запорного органа, выполненного в виде поворотной шаровой пробки плавающего типа со сквозным отверстием для прохода среды, уплотнительные кольца, шток, соединенный с шаровой пробкой и приводом поворота пробки, отличающийся тем, что кран дополнительно снабжен корзиной, установленной в корпусе, и приводом подъема запорного органа, а шаровая пробка и уплотнительные кольца размещены в полости корзины, причем корзина соединена со штоком, взаимодействующим с приводом подъема запорного органа, обеспечивающим ее вертикальное перемещение по направляющим, выполненным в корпусе.

2. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что в его нижней части в зазоре между шаровой пробкой и корзиной установлен фиксирующий элемент, снабженный выступами, взаимодействующими с ответными пазами, выполненными в шаровой пробке и в корпусе.

3. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что шток соединен с корзиной шарнирно.

4. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные кольца закреплены в корзине с помощью резьбовых элементов.



 

Похожие патенты:

Клапан // 2467233
Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоком рабочей среды в магистральных трубопроводах высокого давления при больших расходах рабочей среды с абразивными включениями.

Изобретение относится к оборудованию для герметизации внутреннего канала спускаемых труб при бурении скважин, их эксплуатации и ремонте. .

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для применения в качестве запорно-очистительной арматуры на трубопроводах сети холодного или горячего водоснабжения, газовой сети и т.д.

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и предназначено для использования в качестве шарового клапана на трубопроводах с агрессивными рабочими средами.

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, в частности к способам сборки шаровых кранов. .

Изобретение относится к клапану для трубопроводов систем пожаротушения, содержащему подвод для пожаротушащей жидкости под повышенным давлением, отвод для пожаротушащей жидкости, расположенные между подводом и отводом запорные средства и приводящие в действие запорные средства исполнительные средства для переключения запорных средств в открытое и закрытое положения, причем в состоянии покоя запорные средства находятся в закрытом положении, а в случае пожара исполнительные средства переключают запорные средства из закрытого положения в открытое положение таким образом, что пожаротушащая жидкость течет из подвода в отвод.

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для регулирования параметров потоков рабочих сред в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности.

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве запорно-регулирующего органа при трубопроводном транспорте газа, нефти, воды и других жидкостей и газообразных веществ.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено, в частности, для использования в трубопроводной запорной арматуре пневмогидросистем ракет-носителей космического назначения, а также в любой отрасли промышленности, использующей гидравлическую технику, где необходимо периодически перекрывать большие расходы жидкостей

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для применения в качестве запорно-очистительной арматуры на трубопроводах сети холодного или горячего водоснабжения, газовой сети и т.д

Изобретение относится к электроприводной арматуре, используемой, в частности, в системах топливообеспечения энергетических котлоагрегатов и газопотребляющих систем, и предназначено для обеспечения взрывобезопасного и экономичного сжигания углеводородного топлива (газ, мазут) в энергетических котлоагрегатах. При аварийном исчезновении напряжения в цепях защиты энергоустановки и управления электроприводом крана происходит срабатывание пружинных толкателей 21, поворачивающих рычаги 19. При этом освобождается плавающий фланец 15, который под действием пружины осевого перемещения 16 движется вверх, перемещая в том же направлении муфту сцепления 12. Шплинт 17 выходит из нижней прорези муфты сцепления 12, освобождая промежуточный вал 10 от сцепления с приводным валом 13. Пружина кручения 14 получает возможность раскручиваться, ее движение передается промежуточному валу 10 и соединенному с ним шпинделю 3, которые поворачиваются на угол 90° до положения закрытия шарового запорного элемента 2 шарового крана. Изобретение направлено на повышение надежности за счет обеспечения автоматического мгновенного закрытия шарового крана в случае прекращения подачи электроэнергии к приводу крана. 1 ил.

Изобретение относится к жидкостным запорно-выпускным устройствам, в частности к металлическому посадочному месту для высокотемпературных жидкостей. Металлическое посадочное место снабжено непосредственным уплотнением типа металл к металлу с корпусом клапана путем изменения формы самого посадочного места. Последнее имеет металлическую кромку. Указанная кромка предназначена для взаимодействия с корпусом клапана за счет предварительного давления на указанную кромку в ходе сборки и за счет давления жидкости в ходе работы клапана. Указанная кромка имеет металлический кольцевой выступ и выполненную под указанным выступом и проходящую вдоль оси кольцевую полость. Последняя предназначена для улучшения упругости кромки, на которой располагается выступ. Изобретение направлено на расширение диапазона рабочих температур и исключение потребности в дополнительных металлических уплотнениях между посадочным местом и корпусом клапана. 9 ил.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к узлам уплотнения подвижных соединений, а именно к шаровым кранам с уплотняющими седлами из материала с низким модулем упругости, например из терморасширенного графита, и предназначено для надежного перекрытия и/или регулирования потоков рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу. Шаровой кран содержит корпус, в котором в двух седлах в форме кольца размещен сферический запорный орган, связанный с приводом его вращения. Каждое из седел сформировано из фольги, содержащей слой терморасширенного графита с равномерно распределенным по его ширине по меньшей мере одним расправленным углеродным жгутом посредством ее спиральной навивки с последующей подпрессовкой в направлении оси кольца. Изобретение направлено на повышение износостойкости шарового крана и его эрозионную стойкость при высоких рабочих температурах, а также на повышение его надежности и долговечности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и предназначено для перекрытия и регулирования потока различных жидких сред. Шаровой кран содержит корпус с входным и выходным патрубками, шаровую полую пробку с профилированным центральным проходным отверстием, поджатые к шаровой пробке входное и выходное седла, установленные соответственно на выходном и входном участках входного и выходного патрубков, и сопряженный с шаровой пробкой шпиндель, на котором закреплена ручка. Проекция проходного отверстия на плоскость, расположенную перпендикулярно боковым стенкам проходного отверстия, имеет грибовидную форму. «Шляпка» этой грибовидной формы выполнена с загнутыми в сторону «ножки» закругленными краями и образована выпуклой дугой окружности. Закругленные края, образованные дугой окружности, сопряжены с «ножкой» вогнутой внутрь «шляпки» кривой, плавно сопряженной с «ножкой», расположенной горизонтально, плавно сужающейся от «шляпки» к основанию «ножки», выполненной в средней части с постоянной шириной. Основание «ножки» выполнено шире средней части «ножки» и образовано выпуклой дугой окружности с закругленными по выпуклой дуге окружности краями, плавно сопряженными вогнутыми дугами окружности со средней частью «ножки». Проходное отверстие выполнено симметричным относительно его продольной оси. Изобретение направлено на снижение факторов образования кавитации в процессе регулирования расхода через шаровой кран, на повышение плавности и точности регулирования расхода и на снижение уровня шума в процессе дросселирования потока через шаровую полую пробку. 3 ил.

Кран // 2542774
Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоком рабочей среды с абразивными включениями в качестве запорного и запорно-регулирующего крана. Кран содержит корпус с соосными входным и выходным отверстиями, два седла с уплотнительной конической поверхностью, запорный элемент в виде двух раздельных сегментов с уплотнительными сферическими поверхностями. Сегменты размещены с эксцентриситетом в противоположные стороны относительно оси входного и выходного отверстий корпуса. Каждый сегмент снабжен введенными сопрягаемыми элементами в виде пружинной втулки и цилиндрической втулки со шпоночным пазом, взаимодействующими при повороте соответственно с хвостовиком шпинделя и валом со шпонкой. Соединение с валом каждого сегмента обеспечивает соосное расположение уплотнительных поверхностей сегментов и седел. Пружинные втулки обеспечивают поворот сегментов до совмещения их уплотнительных сферических поверхностей с коническими поверхностями седел и дополнительное поджатие. Линии контакта хвостовика шпинделя с пружинными втулками совпадают с осями уплотнительных поверхностей седел. Изобретение направлено на повышение двухсторонней герметичности крана в конце закрытия затвора за счет дополнительного поджатия каждого сегмента к седлу. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена в качестве обтюраторного клапана для соединения труб. Клапан 1 содержит, по меньшей мере, один корпус с проточным проходом, обтюратор 16, удерживаемый в положении покоя напротив гнезда 14 посредством действия первой силы, образуемой средством 38 предварительного нагружения. Средство 28 для вращения обтюратора выполнено с возможностью поворота обтюратора между открытым положением клапана 1 для прохода текучей среды и закрытым положением для перекрытия прохода текучей среды. Средство 26, 40 для прямолинейного перемещения обтюратора 16 из первого положения напротив гнезда 14 во второе положение, в котором между обтюратором 16 и гнездом 14 создан зазор j1. Указанное средство 26,40 для прямолинейного перемещения выполнено с возможностью прямолинейного перемещения обтюратора16 независимо от вращательного перемещения этого обтюратора 16. Средство 28 для вращения обтюратора 16 выполнено с возможностью вращения обтюратора 16 независимо от прямолинейного перемещения обтюратора 16. Имеются устройство для соединения труб и способ соединения труб с таким обтюраторным клапаном. Группа изобретений направлена на повышение надежности устройства для соединения труб. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электроприводной арматуре и предназначено для обеспечения взрывобезопасного и экономичного сжигания углеводородного топлива (газ, мазут) в энергетических котлоагрегатах. При аварийном исчезновении напряжения в цепях защиты энергоустановки и управления электроприводом крана исчезает магнитное поле, удерживающее толкатели 27 и рычаги 21 в рабочем положении. Под действием дополнительных пружинных толкателей 29 ролики 23 преодолевают сопротивление углублений в собачках 28, более не удерживаемых толкателями 27, рычаги 21 и соответственно 22 поворачиваются, освобождается плавающий фланец 15, который под действием пружины осевого перемещения 16 движется вверх, перемещая в том же направлении муфту сцепления 12. Шплинт 19 выходит из нижней прорези муфты сцепления 12, освобождая промежуточный вал 10 от сцепления с приводным валом 13. Пружина кручения 14 получает возможность раскручиваться, ее движение передается промежуточному валу 10 и соединенному с ним шпинделю 3, которые поворачиваются на угол 90° до положения закрытия шарового запорного элемента 2 шарового крана. Изобретение направлено на повышение надежности за счет обеспечения автоматического мгновенного закрытия шарового крана в случае прекращения подачи электроэнергии к электромагнитам и приводу крана и возможности последующего дистанционного возвращения шарового крана в исходное положение. 2 ил.

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к шаровым клапанам с дистанционным управлением, и предназначено для использования в условиях криогенных температур, например, в ракетной технике для пуска и отсечки компонентов в агрегаты двигателя. Шаровой клапан содержит корпус 1 с входным переходником 2, выходным переходником 26 с отверстием, шаровой затвор 3 со шлицевым отверстием и проточкой, вал 4, уплотнение вала 4 и нижнюю опору 5. Во входном переходнике 2 выполнена проточка, в которую установлено уплотнение в виде манжеты 6. Уплотнение взаимодействует с поверхностью проточки входного переходника 2 и кромкой манжеты 6 с шаровым затвором 3. Вал 4 установлен в шарикоподшипниках 8. В проточку шарового затвора 3 установлен шарикоподшипник 8, взаимодействующий с нижней опорой 26. На внутренней поверхности кромки манжеты 6 выполнен уступ с конической поверхностью, параллельной касательной к окружности шарового затвора 3. Изобретение направлено на упрощение конструкции, на снижение момента поворота затвора с валом, на повышение герметичности шарового клапана при больших проходных сечениях в условиях криогенных температур компонентов, на увеличение ресурса работы шарового клапана. 1 ил.
Наверх