ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к системам отопления и водоснабжения зданий и сооружений, а конкретно к шаровому крану, применяемому в качестве запорной арматуры, устанавливаемой в трубопровод сети холодного или горячего водоснабжения, газовой сети, в том числе сети сжатого воздуха производственного назначения, в трубопровод, выполняющий какую-либо иную технологическую функцию и транспортирующий жидкость или газ. Шаровой кран в соответствии с полезной моделью может быть реализован в виде самостоятельного изделия трубопроводной арматуры, либо являться составной частью комбинированного изделия трубопроводной арматуры, например кран с фильтром, кран с фильтром и редуктором давления, коллектор с краном и тому подобное.
Известен шаровой кран, содержащий корпус с прямым круглым в поперечном сечении каналом и патрубком, ось которого ортогональна оси прямого канала, шаровой запорный элемент со сквозным прямым каналом, шток, закрепленный с уплотнением с возможностью вращения в патрубке корпуса, пробку, выполненную со сквозным отверстием и установленную по резьбе с уплотнением в корпусе в продолжение ее сквозным отверстием прямого канала корпуса (CN 202884091 U, МПК F16K 5/06, 17/04/2013).
Прямой канал корпуса со стороны, противоположной расположению пробки, выполнен с резьбовым участком для подсоединения шарового крана к трубопроводу. Аналогичный участок имеет пробка с другой стороны шарового крана. В корпусе, в полости прямого канала выполнена проточка и аналогичная проточка выполнена в пробке. В проточках располагаются кольцевые уплотнения, между которыми зажимается при вворачивании пробки в корпус шаровой запорный элемент, которые располагается осью сквозного прямого канала по оси прямого канала корпуса. Конец штока, проходящий внутрь корпуса, сопряжен с шаровым запорным элементом для его поворота, что обеспечивает перекрытие прямого канала корпуса при расположении шарового запорного элемента осью сквозного прямого канала под прямым углом к оси прямого канала корпуса. На конце штока, выступающего снаружи корпуса из патрубка, закреплена ручку в виде рычага, позволяющая поворачивать шток вокруг его оси, а соответственно и шаровой запорный элемент, открывая или перекрывая шаровой кран.
Такая конструкция шарового крана нашла широкое применение в системах водоснабжения и водяного отопления, благодаря высокой надежности крана, практически исключающего протечку и обеспечивающего надежное перекрытие канала.
К недостаткам этой популярной конструкции можно отнести то, что для ремонта необходимо отсоединение крана от трубопровода, после чего можно вывентить пробку, извлечь шаровой запорный элемент и сменить сопряженные с ним кольцевые прокладки. Кроме того, закрепленная на штоке ручка в виде рычага поворачивается в плоскости, параллельной оси корпуса, что при параллельной установке нескольких шаровых кранов такой же конструкции может создавать неудобства для поворота такой ручки.
Известен шаровой кран, содержащий корпус, шаровой запорный элемент с прямым каналом, шток для поворота этого элемента, а также пробку (CN 101196244 A, МПК F16K 5/06, 2008).
Корпусе этого известного шарового крана выполнен с расположенными с противоположных сторон на одно оси гнездами, имеющими возможность для подсоединения шарового крана к трубопроводу, а также два наклонных отверстия, расположенных осями в одной плоскости, проходящей через ось упомянутых выше гнезд. Одно наклонное отверстие продолжается в корпусе и сообщается под углом с полостью одного из гнезд, тогда как второе гнездо сообщается угловым каналом с этим отверстием, открывающимся в него сбоку. Второе наклонное отверстие продолжается до пересечения с первым наклонным отверстием. Пробка установлена с уплотнением во второе наклонное отверстие и с располагаемого внутри корпуса торца имеет гнездо, сообщающееся выполненным в пробке боковым каналом, сообщающимся с угловым каналом. Первое наклонное отверстие выполнено с внутренней ступенькой, на которую опирается уплотняющее кольцо, на кольце расположен шаровой запорный элемент, который прижимается через второе уплотняющее кольцо пробкой.
Запорный элемент расположен прямым каналом по оси расположенного внутри корпуса торца гнезда, а с другой стороны - по оси первого наклонного отверстия (где он и установлен вместе с пробкой), сообщаясь таким образом с первым гнездом в корпусе. Это положение соответствует открытому шаровому крану. Конец штока внутри корпуса сопряжен с шаровым запорным элементом для его поворота ручкой в виде рычага, закрепленной на штоке на конце снаружи корпуса. Поворот шарового запорного элемента на 90 градусов соответствует перекрытию шарового крана.
В этом известном решении возможна замена кольцевых уплотнений шарового запорного элемента без отсоединения корпуса шарового крана от трубопровода. Для этого достаточно отсоединить пробку, извлечь ее, а затем шаровой запорный элемент и кольцевые уплотнения для замены новыми. Корпус в этом решении не отличается компактностью, поскольку в нем достаточно сложная система отверстий и рассчитан он для работы с текучей средой под давлением, превышающим давление бытовых сетей водоснабжения и водяного отопления.
Технический результат заключается в расширении арсенала средств запорной арматуры трубопроводов компактной и технологичной конструкцией шарового крана, пригодной для работы в системах бытового водоснабжения и водяного отопления, то есть приемлемой для работы с текучей средой в трубопроводах под давлением, соответствующем давлению в таких системах, конструкцией, которая позволяет осуществлять ремонт шарового крана без отсоединения изделия от трубопроводной линии, конструкцией, где шток управления вращается вокруг оси, расположенной под углом к оси трубопроводной линии.
Этот технический результат достигается шаровым краном, который содержит:
- корпус с прямым круглым в поперечном сечении каналом с внутренним выступом и с двумя сообщающимися полостями с прямым каналом патрубками, оси которых лежат в одной плоскости с осью прямого канала и образуют между собой прямой угол;
- шаровой запорный элемент со сквозным каналом;
- шток, закрепленный с уплотнением с возможностью вращения в первом патрубке корпуса;
- глухую пробку, закрепленную с уплотнением разъемным соединением во втором патрубке и имеющую на внутреннем торце гнездо по оси полости второго патрубка, а также кольцевую проточку, расположенную по краю входной части гнезда.
В корпусе выполнена кольцевая проточка, проходящая по выступу в прямом канале корпуса и лежащая вместе с кольцевой проточкой в пробке на оси полости второго патрубка, а в кольцевой проточке корпуса и в кольцевой проточке пробки установлены кольцевые уплотнения, сопряженные с наружной поверхностью шарового запорного элемента, установленного в корпусе и сопряженного с проходящим в корпус концом штока для вращения с возможностью сохранения расположения одного отверстия сквозного канала открытым в прямой канал корпуса с одной стороны внутреннего выступа и перекрытия отверстия в прямой канал корпуса частью сплошной наружной поверхности шарового запорного элемента с другой стороны внутреннего выступа или открытия второго отверстия сквозного канала в эту часть прямого канала корпуса при повороте шарового запорного элемента.
В наилучшем варианте осуществления полезной модели оси патрубков наклонены к оси прямого канала корпуса под углом 45 градусов каждая.
Также в наилучшем варианте осуществления полезной модели внутренний выступ прямого канала корпуса лежит в перпендикулярной оси прямого канала плоскости, проходящей через точку пересечения осей патрубков.
Сквозной канал шарового запорного элемента может иметь форму прямого угла, стороны которого соответствуют осям отверстий этого канала.
Шаровой кран может содержать ручку в виде рычага, закрепленную на выступающем из корпуса конце штока для его поворота.
Второй патрубок может быть выполнен с участком внутренней резьбы, по которому в нем участком наружной резьбы закреплена глухая пробка.
Возможность осуществления технического решения подтверждается конкретным примером выполнения шарового крана как самостоятельного изделия трубопроводной арматуры, продольный разрез которого представлен на фиг. 1.
Шаровой кран содержит корпус 1, шаровой запорный элемент 2, шток 3, а также глухую пробку 4.
В корпусе 1 выполнен прямой круглый в поперечном сечении канал 5 с внутренним выступом 6 и двумя сообщающимися полостями с прямым каналом патрубками 7, 8, оси которых лежат в одной плоскости с осью прямого канала 5 корпуса 1 и образуют между собой прямой угол. Шаровой запорный элемент 2 выполнен со сквозным каналом 9.
Шток 3 закреплен с уплотнением кольцом 10, поджатым пробкой 11, с возможностью вращения в первом патрубке 7 корпуса 1.
Глухая пробка 4 разъемно участком наружной резьбы 12 закреплена по участку внутренней резьбы во втором патрубке 8 с уплотнением кольцами 13, 14. Глухая пробка 4 имеет на внутреннем торце гнездо 15 по оси полости (отверстия) второго патрубка 8, а также кольцевую проточку 16, расположенную по краю входной части гнезда 15.
В корпусе 1 выполнена аналогичная кольцевая проточка 17, проходящая по выступу 6 в прямом канале 5 корпуса 1 и лежащая вместе с кольцевой проточкой 16 в пробке 4 на оси полости второго патрубка 8.
Кольцевые проточки 16, 17 имеют форму прямого угла, то есть образованы каждая сопрягающимися под прямым углом цилиндрической поверхностью и кольцевой плоской поверхностью.
В кольцевой проточке 17 корпуса 1 и в кольцевой проточке 16 пробки 4 установлены кольцевые уплотнения 18, сопряженные с наружной поверхностью 19 шарового запорного элемента. 2, установленного в корпусе 1 и сопряженного с проходящим в корпус 1 концом 20 штока 3 для вращения с возможностью сохранения расположения одного отверстия 21 сквозного канала 9 открытым в прямой канал 5 корпуса 1 с одной стороны 22 внутреннего выступа 6 и перекрытия отверстия 23 в прямой канал 5 корпуса 1 частью сплошной наружной поверхности 19 шарового запорного элемента 2 с другой стороны 24 внутреннего выступа 6 или открытия второго отверстия 25 сквозного канала 9 в эту часть (то есть другой стороны 24 внутреннего выступа 6) прямого канала 5 корпуса 1 при повороте шарового запорного элемента 2.
Оси патрубков 7, 8 наклонены к оси прямого канала 5 корпуса 1 под углом 45 градусов (угловых) каждая. Возможно расположение патрубков 7, 8 осями под иными углами при сохранении условия, что между собой эти оси образуют прямой угол. Внутренний выступ 6 прямого канала 5 корпуса 1 лежит в перпендикулярной оси прямого канала 5 плоскости, проходящей через точку пересечения осей патрубков 7, 8, но в зависимости от углов расположения осей патрубков 7, 8 это условие может выполняться не всегда. Сквозной канал 9 шарового запорного элемента 2 имеет форму прямого угла, стороны которого соответствуют осям отверстий 21, 25 этого канала 9 (входные отверстия 21, 25 в канал 9). Отверстия 21, 25 могут быть не круглыми, а канал может иметь не форму угла, а иную, например форму дуги. На выступающем из корпуса 1 конце 26 штока 3 для его поворота закреплена ручка 27 в виде рычага. Такая ручка 27 может отсутствовать при управлении шаровым краном с использованием съемного ключа. Вместо ручки 27 в виде рычага может использоваться приспособление иной конструкции, например круглая ручка для поворота штока 3.
Приведенный пример осуществления полезной модели не является исчерпывающим. Возможны иные варианты осуществления полезной модели, соответствующие объему патентных притязаний. В частности, как уже было отмечено выше, шаровой кран может быть не самостоятельным изделием трубопроводной арматуры, как это показано в примере осуществления полезной модели, а быть скомбинированным в едином корпусе краном с фильтром, краном с фильтром и редуктором давления, коллектором с краном и тому подобное.
Все детали шарового крана, выполненного в соответствии с настоящей полезной моделью, изготавливаются по известным технологиям из материалов, известных для использования в конструкциях подобного назначения.