ШАРОВОЙ КРАН

Заявляемая полезная модель относится к арматуростроению, а именно к запорной арматуре, применяемой для перекрытия и герметизации трубных каналов, например бурильного инструмента при бурении нефтяных и газовых скважин, а также при проведении ремонтных и аварийных работ на нефтедобывающих скважинах.
Известен шаровой кран (см патент РФ на изобретение №2098706, МПК F16K 5/06, опубл. 1997.12.10), содержащий корпус с внутренней полостью, к которой примыкают входной и выходной патрубки для рабочей среды, неметаллические прокладки, имеющие сферическую уплотнительную поверхность, расположенный во внутренней полости шаровой затвор, снабженный средством для перемещения, а также тарельчатую пружину. Неметаллические прокладки расположены непосредственно во внутренней полости корпуса, тарельчатая пружина примыкает к прокладке через металлическую пластину, в корпусе крана выполнен уравнительный отсек, соединенный с внутренней полостью затвора при нахождении крана в положении «закрыто» посредством переточного канала, выполненного в стенке затвора, при этом тарельчатая пружина размещена между уравнительным отсеком и переточным каналом, причем,
переточный канал выполнен соосно диаметру шарового затвора, при этом уравнительный отсек и переточный канал расположены на общей оси, кроме того, диаметр переточного канала меньше диаметра шарового затвора в 8-12 раз, также средство для перемещения затвора выполнено в виде штока с рукояткой, снабженного уплотнительными кольцами.
Недостатком данного изделия является низкая надежность и эксплуатационные качества.
Данный недостаток обусловлен использование тарельчатой пружиной в качестве средства поджимающего шаровой затвор, что процессе работы дает подтекание, снижая надежность шарового крана.
Известен шаровой кран (см. патент РФ на изобретение №2243437, МПК F16K 37/00, опубл. 200412.27), содержащий корпус с внутренней полостью, проходной шар, установленный в полости корпуса с возможностью поворота, входное и выходное концевое соединения, уплотнения, расположенные между этими соединениями и проходным шаром, включающее первый канал, сообщенный с полостью корпуса, при этом шаровой кран снабжен вторым и третьим каналами, и через второй канал полость корпуса имеет возможность сообщения с полостью выходного концевого соединения, а посредством третьего канала первый и второй каналы имеют возможность сообщения между собой, также
шаровой кран снабжен прибором для измерения давления, установленный в первом канале и имеющий возможность сообщения с полостью корпуса, также на корпусе крана расположена гильза с поршнем, подпоршневая полость которой имеет возможность сообщения с полостью корпуса.
Недостатком данного изделия является низкая надежность.
Данный недостаток обусловлен вероятностью потери герметичности и выдавливания уплотнений.
Наиболее близким по конструктивным признакам решением является, принятым за прототип, шаровой кран воздушной магистрали подвижного состава (См. патент РФ на полезную модель №22646 В60Т 17/04 опубл. 2002.08.20), содержащий корпус с входным отверстием, в котором установлен штуцер, и с противолежащим входному выходным отверстием, установленную в корпусе между двумя уплотнительными кольцами шаровую заслонку со сквозным каналом и ручной привод, выполненный в виде соединенного с шаровой заслонкой шпинделя с установленной на нем рукояткой, он также дополнительно имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ, выполненный на сопряженной с соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности корпуса и/или штуцера, кольцевой выступ имеет треугольное сечение, а корпус имеет сквозное отверстие для установки манометра, расположенное между шаровой
заслонкой и выходным отверстием корпуса и расположенное между двумя уплотнительными кольцами сквозное атмосферное отверстие, а шаровая заслонка имеет дополнительное сквозное отверстие, выполненное с обеспечением возможности образования в закрытом положении шаровой заслонки канала от входного отверстия корпуса до атмосферного отверстия уплотнительные кольца выполнены в виде седловых прокладок из эластичного материала типа полиуретана, корпус со стороны входного штуцера снабжен полым тонкостенным цилиндрическим уплотнительным элементом из пластичного материала, размещенным в его кольцевой проточке.
Недостатками данного изобретения является низкая надежность и высокая износоустойчивость.
Данный недостаток обусловлен неточностью герметизации пробка-корпус, и отсутствием уплотнений между сферической пробкой и нажимным элементом, в связи с чем, снижается износоустойчивость запорного элемента и его надежность.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и эксплуатационных качеств, что включает снижение вероятности выдавливания уплотнений и увеличение устойчивости шарового запора в течение эксплуатации, а также увеличение износоустойчивости запорного элемента.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств надежности и долговечности шарового крана.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известном, шаровом кране, содержащем полый корпус с отверстием, снабженный средством для перемещения запорный орган в виде шара, который расположен во внутренней полости корпуса, к которой примыкают входной выходной патрубки для рабочей среды, согласно полезной модели, он оснащен, установленными во внутренней полости седлом с, по меньшей мере, двумя опорными элементами, подпружиненной опорной втулкой и соосно установленными во внутренней полости между упомянутыми седлом и подпружиненной опорной втулкой уплотнительными кольцами из упругого материала, между которыми размещен запорный орган в виде шара, выполненного с центральным сквозным каналом, причем корпус выполнен цилиндрическим, а каждый опорный элемент седла выполнен в виде сухаря с проточками, причем сухарь выполнен в виде секторного элемента с дугообразными проточками, а уплотнительные кольца выполнены из шестиблочного полиамида, запорный орган в виде шара выполнен из термообработанной нержавеющей стали, седло дополнительно имеет, по крайней мере, один кольцевой выступ, выполненный на сопряженной с
соответствующим уплотнительным кольцом торцевой поверхности корпуса, средство для перемещения запорного органа выполнено в виде полой пробки с выступом, входящим в паз шарового запорного органа.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от аналогов и прототипа выполнение конструкции заявленного шарового крана с установленными во внутренней полости седлом с, по меньшей мере, двумя опорными элементами, подпружиненной опорной втулкой и соосно установленными во внутренней полости между упомянутыми седлом и подпружиненной опорной втулкой уплотнительными кольцами из упругого материала, между которыми размещен запорный орган в виде шара, позволяет исключить протекание жидкости между уплотнительными кольцами и запорным органом в виде шара, поскольку уплотнительные кольца плотно упираются в запорный орган в виде шара с одной стороны за счет подпружинивания опорной втулки, а с другой стороны, сверху, за счет седла с опорными элементами. Исключение протекания жидкости между запорным органом в виде шара и внутренней полостью цилиндрического корпуса повышает надежность и,
следовательно, долговечность шарового крана, а также его эксплуатационные качества.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой полезной модели, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявляемой полезной модели «Шаровой кран», а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна», согласно действующего законодательства.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого шарового крана может быть многократно использована в производстве аналогичных шаровых кранов с получением технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных качеств и надежности, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где:
- на фиг.1 изображен общий вид шарового крана в вертикальном разрезе;
- на фиг.2 - то же с повернутым запорным органом на 90°;
- на фиг.3 изображено уплотнительное кольцо.
- на фиг.4 изображены опорные элементы (сухари) с проточками;
на фиг.5 изображено средство для перемещения запорного органа;
- на фиг.6 изображен запорный орган в виде шара.
Шаровой кран состоит из цилиндрического корпуса 1 с внутренней полостью 2, к которой примыкают входной патрубок 3 и выходной патрубок 4 для рабочей среды. Во внутренней полости 2 цилиндрического корпуса 1 расположен выполненный из термообработанной нержавеющей стали запорный орган в виде шара 5 с центральным сквозным каналом 6 и пазом 7 для средства перемещения 8 запорного органа в виде шара 5. Во внутренней полости 2 цилиндрического корпуса 1 установлено, с верхней стороны от запорного органа в виде шара 5, седло 9 с тремя опорными элементами 10, так называемыми сухарями, с проточками 11, причем каждый сухарь 10 выполнен в виде секторного элемента, по которому проходят дугообразные проточки
11. Ниже запорного органа в виде шара 5, установлена втулка 12, подпружиненная пружиной 13. Между упомянутыми седлом 9 и подпружиненной пружиной 13 опорной втулкой 12 с обеих верхней 14 и нижней 15 сторон от запорного органа в виде шара 5, во внутренней полости, соосно установлены уплотнительные кольца, соответственно, 16 и 17 из упругого материала, в частности из шестиблочного полиамида, между которыми размещен запорный орган в виде шара 5. Седло 9 упирается в три опорных элемента (сухари) одновременно фиксируя их. Цилиндрический корпус выполнен с боковым отверстием 18, в которое устанавливается выполненное в виде полой пробки 19 с выступом 20 средство для перемещения 8 запорного органа в виде шара 5. Опорная втулка 12 упирается нижним основанием 21 в стопорное кольцо 22, закрепленное в цилиндрическом корпусе 1. Средство для перемещения 8 запорного органа в виде шара 5 выполнено со съемной рукояткой (на чертеже не показана). Герметизация между средством для перемещения 8 в виде полой пробки 19 и цилиндрическим корпусом 1 осуществляется посредством резиновых уплотнительных колец 23. Герметизация между седлом 9 и цилиндрическим корпусом 1 обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 24. Запорный орган в виде шара 5 выполнен с упорным буртиком 25 на шаре 5, который может
упираться в верхнее основание 26 опорной втулки 12, подпружиненной пружиной 13.
Шаровой кран работает следующим образом.
Средство для перемещения 8 в виде пробки 19 с выступом 20 устанавливается в боковое отверстие 18 цилиндрического корпуса 1, при этом полая пробка 19 своим выступом 20 входит в паз 7 запорного органа в виде шара 5. Подпружиненная с помощью пружины 13 опорная втулка 12 поджимает запорный орган в виде шара 5 к седлу 9, создавая предварительное прижатие, что увеличивает устойчивость шарового запорного органа в виде шара 5 в течение всей эксплуатации шарового крана. Уплотнение в соединении опорная втулка - запорный орган в виде шара - седло, осуществляемое при помощи уплотнительных колец 16 и 17, поджимаемых к шаровому запорному органу, обеспечивает повышение герметичности шарового крана и исключает вероятность выдавливания уплотнительных колец 16 и 17. Стопорное кольцо 22 надежно фиксирует опорную втулку 13, постоянно поджимаемую пружиной 12 к запорному органу в виде шара 5. Ограничения поворота шарового запорного органа в виде шара 5 осуществляется за счет упорного буртика на шаровом запорном органе и опорной втулки. Открытие и закрытие шарового крана осуществляется специальным ключом (на чертеже не показан), путем поворота полой пробки 19 средства для
перемещения 8 запорного органа в виде шара 5 на угол 90°. Положение «открыто»-«закрыто» определяется визуально маркировочными метками «О»-«З» на цилиндрическом корпусе 1, совмещающимися с пазом, выполненным на наружной торцевой поверхности пробки 19 (на чертеже не показан).
Применение предложенной полезной модели «Шаровой кран» обеспечит его высокую надежность и долговечность и повышенные эксплуатационные качества.