ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к шаровым кранам, предназначенным для регулирования и/или перекрытия потока рабочей среды, в том числе жидкой или газообразной агрессивной среды, транспортируемой по технологическому трубопроводу под высоким давлением.
В последнее время при транспортировке агрессивных сред по трубопроводу все большее применение получают шаровые краны из термопластичного полимерного материала. Отличительной особенностью таких шаровых кранов является устойчивость к коррозии и воздействию агрессивных сред. При этом, т.к. для транспортировки агрессивных сред все чаще используют трубы из полимерного материала, шаровые краны изготавливают из полимерного материала, идентичного или близкого по физическим параметрам (таким, как температура эксплуатации, коэффициент температурного расширения, величина усадки) к материалу соединяемых с ними труб, что обеспечивает более надежное соединение шаровых кранов с трубами из полимерного материала, при этом повышается долговечность эксплуатации шаровых кранов в системе трубопроводов.
В трубопроводах, которые предусматривают частичную разборку/сборку, как правило, применяются фланцевые шаровые краны, обеспечивающие их легкий монтаж и демонтаж, позволяющий при необходимости быстро переустановить фланцевый шаровой кран на другое место или, если кран вышел из строя, заменить его. Особенностью и достоинством шаровых кранов фланцевого типа является высокая надежность и герметичность соединения крана с трубой при высоком давлении рабочей среды в трубопроводе.
При изготовлении корпуса шарового крана из термопластичного полимерного материала его выполнение из трех составных частей позволяет упростить оснастку, требуемую для его изготовления, а также сам процесс изготовления, особенно толстостенных корпусов, используемых в трубопроводах с высоким давлением.
Известен шаровой кран, содержащий изготовленный из термопластичного полимерного материала корпус, в проходном канале которого размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана, указанный корпус состоит из центральной части и размещенных по обе стороны от нее и соосно с ней двух торцевых частей, каждая из которых выполнена с фланцем, имеющим сквозные отверстия «под крепежные элементы для соединения корпуса с соответствующими фланцами трубопровода, при этом центральная часть и торцевые части корпуса скреплены между собой в единый корпус крепежными элементами (CN 202852121, F16K 27/06, 03.04.2013). Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемой полезной модели аналогом (прототипом).
Технической проблемой полезной модели является его большие габариты из-за выполнения каждой из торцевых частей корпуса с двумя фланцами - одним фланцем для соединения с центральной частью корпуса и вторым фланцем для соединения с трубопроводом, результатом чего является его высокая материалоемкость и большой вес при сложной конструкции, трудоемкость его изготовления и монтирования в трубопроводе, а также снижение его ремонтоспособности, что влечет за собой высокую себестоимость шарового крана.
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, шаровой кран содержит изготовленный из термопластичного полимерного материала корпус, в проходном канале которого размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана, указанный корпус состоит из центральной части и размещенных по обе стороны от нее и соосно с ней двух торцевых частей, каждая из которых выполнена с фланцем для соединения с соответствующим фланцем трубопровода, на наружной поверхности корпуса выполнены продольные ребра жесткости, простирающиеся между фланцами торцевых частей, при этом центральная часть и торцевые части корпуса скреплены между собой в единый корпус крепежными элементами, пропущенными через сквозные отверстия, каждое из которых проходит продольно через соответствующее ребро жесткости и фланцы торцевых частей корпуса, а во фланцах указанных торцевых частей корпуса между сквозными отверстиями под крепежные элементы для скрепления частей корпуса выполнены сквозные отверстия под крепежные элементы для соединения корпуса с соответствующими фланцами трубопровода.
Отличием предложенной полезной модели от известного технического решения является то, что каждая из торцевых частей корпуса шарового крана выполнена только с одним фланцем, который служит как для скрепления частей корпуса, так и для подсоединения корпуса шарового крана к трубопроводу.
По сравнению с наиболее близким аналогом предложенный шаровой кран более компактный, т.к. имеет меньшие габариты при более простой и менее трудоемкой в изготовлении конструкции, что, в свою очередь, приводит к уменьшению его материалоемкости и снижению веса, и, соответственно, к снижению себестоимости шарового крана.
Вышеизложенные особенности и преимущества полезной модели будут понятны из последующего описания предпочтительного примера ее осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:
на фиг. 1 изображена схема шарового крана в соответствии с настоящей полезной моделью;
на фиг. 2 - то же, разрез А-А фиг 1;
на фиг. 3 - изометрическое изображение шарового крана в соответствии с настоящей полезной моделью.
Шаровой кран содержит корпус 1, который изготовлен из термопластичного полимерного материала и выполнен составным из трех частей, имеющих общую ось О-О: центральной части 2 и размещенных с ее противоположных сторон торцевых частей 3 и 4. Каждая из торцевых частей 3, 4 корпуса 1 выполнена с фланцем 5, 6 для соединения с соответствующим фланцем 7 трубопровода 8, в который встраивается шаровой кран.
На наружной поверхности корпуса 1 выполнены продольные ребра жесткости 9, простирающиеся между фланцами 5 и 6 торцевых частей 3, 4. При этом указанные ребра жесткости 9 сформированы из трех частей: из части 10 ребра жесткости, расположенной на наружной поверхности торцевой части 3, части 11 ребра жесткости, выполненной на наружной поверхности центральной части 2 корпуса 1 и части 12 ребра жесткости, расположенной на наружной поверхности торцевой части 4 корпуса 1.
Торцевая часть 3, центральная часть 2 и торцевая часть 4 скреплены между собой в единый корпус 1 посредством крепежных элементов 13, например, стяжных болтов или шпилек, пропущенных через выполненные корпусе 1 сквозные отверстия 14, каждое из которых проходит через фланец 5 торцевой части 3 корпуса 1, соответствующее ребро жесткости 9 и фланец 6 торцевой части 4 корпуса 1.
Наличие ребер жесткости 9 на наружной поверхности корпуса 1 обеспечивает прочность корпуса 1 при высоком давлении рабочей среды и позволяет снизить его деформацию, при этом толщина стенок частей корпуса 1 может быть уменьшена. К тому же крепежные элементы 13 спрятаны в тело корпуса 1, что защищает их от ржавления.
Во фланцах 5 и 6 указанных торцевых частей 3 и 4 корпуса 1 между сквозными отверстиями 14 под крепежные элементы 13 для скрепления частей 3, 2 и 4 корпуса 1 выполнены сквозные отверстия 15 под крепежные элементы 16 для соединения корпуса 1 с соответствующими фланцами 7 трубопровода 8.
Таким образом, фланцы 5 и 6 торцевых частей 3 и 4 служат как для скрепления частей 3, 2 и 4 в единый корпус 1, так и для соединения корпуса 1 с соответствующими фланцами 7 трубопровода 8.
В корпусе 1 по оси O-O выполнен проходной канал 17. Зона проходного канала 17, расположенная в торцевой части 3 корпуса 1, образует верхний по течению потока рабочей среды вход 18 проходного канала, а зона проходного канала 17 в торцевой части 4 корпуса 1 образует нижний по течению рабочей среды выход 19 проходного канала.
В средней зоне проходного канала 17, расположенной в центральной части 2 корпуса 1 между входом 18 и выходом 19, установлен сферический запорный орган 20, который выполнен со сквозным отверстием 21 для прохождения рабочей среды от входа 18 корпуса 1 к выходу 19. Сферический запорный орган 20, как и корпус 1, может быть изготовлен из термопластичного полимерного материала.
Для обеспечения герметичного соединения корпуса 1 со сферическим запорным органом 20 последний размещен в центральной части 2 корпуса 1 в двух седлах 22 и 23, которые изготовлены из термопластичного материала, например, фторопласта и поджаты к сферическому запорному органу 20 посредством торцевых частей 3 и 4 корпуса 1.
1
1
Сферический запорный орган 20 выполняет роль запирающего элемента шарового крана, предназначен для перекрытия проходного канала 17 между входом 18 и выходом 19 и связан с приводом 24 его вращения с возможностью поворота сферического запорного органа 20 вокруг оси O-O, перпендикулярной оси O-O проходного канала 17, между открытым и закрытым положениями для обеспечения возможности протекания рабочей среды, регулирования потока или прекращения протекания рабочей среды. Привод 24 вращения сферического запорного органа 20 выполнен в виде штока 25, один конец которого жестко связан со сферическим запорным органом 20, а другой - с ручкой 26 управления либо с электро- или пневмоприводом. Для обеспечения герметичности шарового крана шток 25 установлен в центральной части 2 корпуса 1 с уплотнением 27.
Сборку шарового крана осуществляют следующим образом.
В радиальное отверстие вверху центральной части 2 корпуса 1 устанавливают шток 25 и его уплотнение 27. Затем в зоне проходного канала 17 в центральной части 2 корпуса 1 размещают сферический запорный орган 20. Нижний конец штока 25 фиксируют в сферическом запорном органе 20. Седла 22 и 23 помещают в проточки торцевых частей 3 и 4 корпуса 1. Торцевые части 3 и 4 размещают с использованием уплотнений 29 с двух сторон от центральной части 2 корпуса 1 таким образом, чтобы их оси лежали на общей оси O-O, при этом совмещают оси сквозных отверстий 14, выполненных в частях 3, 2 и 4 под крепежные элементы 13. Через указанные сквозные отверстия 14 пропускают крепежные элементы 13 и скрепляют ими части 3, 2 и 4 в единый корпус 1. При этом седла 22 и 23 поджимаются торцевыми частями 3 и 4 к сферическому запорному органу 20. После этого на верхнем конце штока 25 монтируют ручку 26.
Шаровой кран встраивают в трубопровод следующим образом. Фланцы 5 и 6 шарового крана размещают между фланцами 7 трубопровода 8 и совмещают их таким образом, чтобы сквозные отверстия 15, выполненные во фланцах 5, 6 шарового крана, совпадали со сквозными отверстиями 28 во фланцах 7 трубопровода 8. Установка шарового крана производится между фланцами 7 трубопровода с использованием уплотнений 30. Далее в указанных отверстиях 5 и 28 размещают крепежные элементы 16, например, болты, и скрепляют ими фланцы 5 и 6 корпуса 1 шарового крана с фланцами 7 трубопровода 8. На этом установка шарового крана завершается.
При поломке шарового крана или необходимости его переустановки на другой участок трубопровода отвинчивают крепежные элементы 16, вынимают их из отверстий 28 фланцев 7 трубопровода 8 и отверстий 15 фланцев 5 и 6 шарового крана, и шаровой кран, требующий замены, удаляют. Затем на его место устанавливают новый шаровой кран.
Предложенный шаровой кран более компактный, т.к. имеет меньшие габариты, имеет простую и менее трудоемкую в изготовлении конструкцию, что в свою очередь приводит к уменьшению его материалоемкости, и, соответственно, к снижению себестоимости шарового крана, а за счет снижения веса - к упрощению его монтажа, и, соответственно, к улучшению условий труда обслуживающего персонала.
Описанные выше примеры осуществления следует во всех аспектах рассматривать лишь как иллюстративные и не обуславливающие никаких ограничений. Следовательно, могут быть использованы другие примеры осуществления настоящей полезной модели и примеры внедрения, которые не выходят за пределы описанных здесь существенных признаков.