Запорный элемент-пробка шарового крана

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к кранам с поворотными пробками, имеющими сферическую поверхность, и предназначено для перекрытия проходного сечения трубопровода. Шаровой кран содержит тело пробки, выполненное со сквозным отверстием и установленное в его корпус с возможностью вращения. Съемные основные седла с уплотнительной поверхностью установлены на пробке в соответствующих проточках и закреплены болтами так, что ось съемных основных седел перпендикулярна оси сквозного отверстия пробке. Тело пробки изготовлено в форме куба. На пробке дополнительно установлены вспомогательные съемные седла с уплотнительной поверхностью. Ось вспомогательных седел совмещена с осью сквозного отверстия в пробке. Уплотнительная поверхность всех седел выполнена в виде сферы одного диаметра. Основные и вспомогательные седла сопрягаются между собой так, что их уплотнительные поверхности по линии сопряжения образуют одну непрерывную поверхность. Съемные основные седла уплотнены относительно пробки резиновыми кольцами и прикреплены к ней прижимами, выполненными в виде колец. Прижим оперт в разрезное кольцо, заведенное в канавку, выполненную на поверхности основного седла. Канавка сопряжена с проточкой на пробке. Вспомогательные седла установлены на пробке в проточках, выполненных концентрично сквозному отверстию в пробке, и зафиксированы стопорными винтами. Изобретение направлено на упрощение конструкции и повышении ремонтопригодности шарового крана. 7 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к трубопроводной арматуре, а именно - к кранам с поворотными пробками, имеющими сферическую поверхность.

Из сведений, общедоступных до даты приоритета заявленного технического решения, известно средство того же назначения - запорный элемент-пробка шарового крана, содержащий тело пробки, выполненное со сквозным отверстием, равным внутренним диаметрам входного и выходного патрубков шарового крана, и установленное в его корпус с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси поворота шпинделя крана, проходящей через нижнюю и верхнюю опоры пробки, съемные основные седла с уплотнительной поверхностью, установленные на пробке в соответствующих проточках и закрепленные болтами так, что ось съемных основных седел перпендикулярна оси сквозного отверстия в пробке (правовой статус патентного документа (INPADOC) US 2015377366, МПК F16K 5/00: F16K 5/06: F16K 5/20, 31/12/2015 г, международная заявка PCT/US 2015/036918, 22/06/2015 г, международная публикация WO 2016/003684, 07/01 2016 г.).

Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому принято за прототип.

Недостатком прототипа является сложность конструкции и недостаточная работоспособность вследствие размещения в пробке дополнительных уплотнительных элементов, способных забиваться абразивными частицами перекачиваемой среды.

Технический результат от использования заявленного устройства заключается в упрощении конструкции и повышении ремонтопригодности.

Ниже раскрыты все общие и частные существенные признаки изобретения, характеризующие их причинно-следственную связь с указанным техническим результатом, достаточные для осуществления специалистом в данной области техники.

Запорный элемент-пробка шарового крана содержит тело пробки, выполненное со сквозным отверстием, равным внутренним диаметрам входного и выходного патрубков шарового крана и, установленного в его корпус с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси поворота выходного вала привода, проходящей через нижнюю и верхнюю опоры пробки. Съемные основные седла с уплотнительной поверхностью, установленные на пробке в соответствующих проточках и, закрепленные болтами так, что ось съемных основных седел перпендикулярна оси сквозного отверстия в пробке. Тело пробки изготовлено в форме куба, а на пробке дополнительно установлены вспомогательные съемные седла с уплотнительной поверхностью. Ось вспомогательных седел совмещена с осью сквозного отверстия в пробке. Уплотнительная поверхность всех седел выполнена в виде сферы одного диаметра. Основные и вспомогательные седла сопрягаются между собой так, что их уплотнительные поверхности по линии сопряжения образуют одну непрерывную поверхность. Съемные основные седла уплотнены относительно пробки резиновыми кольцами и прикреплены к ней прижимами, выполненными в виде колец. Прижим оперт в разрезное кольцо, заведенное в канавку, выполненную на поверхности основного седла. Канавка сопряжена с проточкой на пробке. Вспомогательные седла установлены на пробке в проточках, выполненных концентрично сквозному отверстию в пробке и зафиксированы стопорными винтами.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 представлен общий вид устройства, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел В на фиг. 1; на фиг. 4 - узел Г на фиг. 2; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 6 - вид Д на фиг. 5; на фиг. 7 - фото макета запорного элемента-пробки в разобранном состоянии, аксонометрия.

Запорный элемент-пробка шарового крана 1 содержит тело пробки 2, выполненное со сквозным отверстием S, равным внутренним диаметрам входного 3 и выходного 4 патрубков шарового крана 1 и, установленное в его корпус 5 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси Z поворота шпинделя 6 крана, проходящей через нижнюю 7 и верхнюю 8 опоры пробки 2.

Съемные основные седла 9 и 10 с уплотнительной поверхностью L, установленные на пробке 2 в соответствующих проточках и закрепленные болтами 11 так, что ось X съемных основных 9 и 10 седел перпендикулярна оси Y сквозного отверстия в пробке 2.

Тело пробки 2 изготовлено в форме куба, а на пробке 2 дополнительно установлены вспомогательные съемные седла 13 и 14 с уплотнительной поверхностью N.

Ось вспомогательных седел 13 и 14 совмещена с осью Y сквозного отверстия S в пробке 2.

Уплотнительные поверхности L и N всех седел выполнены в виде сферы одного диаметра.

Основные 9 и 10 и вспомогательные 13 и 14 седла сопряжены между собой так, что их уплотнительные поверхности соответственно L и N по линии сопряжения образуют одну непрерывную поверхность.

Съемные основные 9 и 10 седла уплотнены относительно пробки 2 резиновыми кольцами 15 и прикреплены к ней прижимами 16, выполненными в виде колец.

Каждый прижим 16 оперт в разрезное кольцо 17, заведенное в канавку, выполненную на поверхности основного 9 и 10 седла. Канавка сопряжена с проточкой на пробке 2.

Вспомогательные 13 и 14 седла установлены на пробке 2 в проточках, выполненных концентрично сквозному отверстию в пробке 2 и зафиксированы стопорными винтами 18.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета, в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения. Т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано в шаровых кранах.

Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.

Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в формуле, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в прототипе - US 2015377366, ставшим общедоступным до даты приоритета изобретения.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное техническое решение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, а в выявленных таких решениях не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат.

Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат - упрощение конструкции и повышение ремонтопригодности.

Следовательно, предложенное техническое решение может быть получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Осуществление заявленного изобретения достигается реализацией указанного назначения.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения ниже приводятся следующие сведения о работе устройства, раскрывающие, как может быть осуществлено изобретение с реализацией указанного заявителем назначения и с подтверждением возможности достижения технического результата при осуществлении изобретения.

Сборка устройства и установка его в корпус шарового крана осуществляется следующим образом.

Запорный элемент (пробка) 2 собирается до установки в шаровой кран 1. При этом упрощение конструкции заключается в том, что пробка 2 может быть изготовлена методом литья из углеродистой стали с обработкой механическим путем только нижней и верхней опоры и проточек под седла 9, 10, 13 и 14.

Остальные поверхности механической обработки не требуют.

Седла 9, 10, 13 и 14 могут быть изготовлены из коррозионно-стойкой стали из трубы соответствующего диаметра и обработаны на универсальном станочном оборудовании без применения специальных сферообрабатывающих станков.

При сборке основные седла 9 и 10 устанавливаются в проточки на пробке 2, место стыка уплотняется резиновыми кольцами 15.

Основные седла 9 и 10 крепятся к пробке 2 прижимами 16, для чего в канавку, выполненную на поверхности седла, заводится разрезное кольцо 17, при этом прижим 16 упирается в разрезное кольцо 17 и не дает ему возможности выйти из канавки на седле.

Вспомогательные седла 13 и 14 устанавливаются в проточках, выполненных концентрично сквозному отверстию S в пробке 2, и фиксируются стопорными винтами 18.

При этом основные 9 и 10 и вспомогательные 13 и 14 седла сопряжены между собой так, что их уплотнительные поверхности соответственно L и N по линии сопряжения образуют одну непрерывную поверхность.

Запорный элемент-пробка 2 в собранном виде устанавливается в корпус 5 шарового крана 1 и фиксируется входным 3 и выходным 4 патрубками, после этого устройство готово к работе.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости обеспечить подачу рабочей среды по трубопроводу по команде оператора привод поворачивает шаровую пробку 2 в кране 1 в положение "открыто", при котором отверстия во входном 3 и выходном 4 патрубках шарового крана 1 совмещаются со сквозным отверстием S в пробке 2.

То, что основные 9 и 10 и вспомогательные 13 и 14 седла сопряжены между собой и образуют одну непрерывную поверхность (фиг. 5), позволяет уплотнению шарового крана 1 при повороте пробки 2 плавно перемещаться с уплотнительной поверхности L на уплотнительную поверхность N без повреждений.

Уплотнительная поверхностью N вспомогательных 13 и 14 седел в положении шарового крана 1 "открыто" находится в контакте с уплотнениями крана 1, при этом внутренняя полость корпуса 5 шарового крана 1 защищена от попадания в нее посторонних включений, содержащихся в транспортируемой по трубопроводу рабочей среде.

По команде оператора «перекрыть трубопровод» привод поворачивает шаровую пробку 2 в кране 1 по часовой стрелке в положение "закрыто".

При повороте пробки 2 уплотнение шарового крана плавно перемещается с уплотнительной поверхности N на уплотнительную поверхность L без повреждений.

Уплотнительные поверхности L основных 9 и 10 седел в положении шарового крана 1 "закрыто" находятся в контакте с уплотнениями крана 1, при этом трубопровод герметично перекрывается.

Резиновые кольца 15 исключают протечки рабочей среды через место стыка основных седел 9 и 10 с пробкой 2.

В процессе эксплуатации шарового крана в случае повреждения уплотнительных поверхностей L основных 9 и 10 седел посторонними включениями, содержащимися в транспортируемой по трубопроводу рабочей среде, разборная конструкция пробки 2 позволяет произвести замену основных 9 и 10 седел на новые в условиях не специализированных мастерских с небольшими материальными затратами.

Замена вспомогательных 13 и 14 седел может не производиться, так как они герметичность крана 1 не обеспечивают.

Использование устройства дает возможность упростить конструкцию и повысить ремонтопригодность шарового крана.

Запорный элемент-пробка шарового крана, содержащий тело пробки, выполненное со сквозным отверстием, равным внутренним диаметрам входного и выходного патрубков шарового крана, и установленное в его корпус с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси поворота шпинделя крана, проходящей через нижнюю и верхнюю опоры пробки, съемные основные седла с уплотнительной поверхностью, установленные на пробке в соответствующих проточках и, закрепленные болтами так, что ось съемных основных седел перпендикулярна оси сквозного отверстия в пробке, отличающийся тем, что тело пробки изготовлено в форме куба, на пробке дополнительно установлены вспомогательные съемные седла с уплотнительной поверхностью, ось вспомогательных седел совмещена с осью сквозного отверстия пробки, уплотнительная поверхность всех седел выполнена в виде сферы одного диаметра, основные и вспомогательные седла сопрягаются между собой так, что их уплотнительные поверхности по линии сопряжения образуют одну непрерывную поверхность, съемные основные седла уплотнены относительно пробки резиновыми кольцами и прикреплены к ней прижимами, выполненными в виде колец причем прижим оперт в разрезное кольцо, заведенное в канавку, выполненную на поверхности основного седла, которая сопряжена с проточкой на пробке, вспомогательные седла установлены на пробке в проточках, выполненных концентрично сквозному отверстию в пробке и зафиксированы стопорными винтами.