ШАРОВОЙ КРАН

Настоящее устройство относится к трубопроводной арматуре, в частности к шаровым кранам, и предназначено для перекрытия проходного сечения трубопроводов, транспортирующих природный газ, сжиженный углеводородный газ, жидкие нефтепродукты, пар, воду и другие среды, а также для ввода-вывода очистительных средств при чистке трубопроводов.
Из предшествующего уровня техники известно большое количество конструкций шаровых кранов и их усовершенствований, связанных с повышением износостойкости рабочих поверхностей шаровых кранов, например, патенты России на изобретения №№2104434, 2192574.
Шаровой кран по патенту №2104434, содержит корпус с входным и выходным патрубками, и размещенные в нем, шаровую пробку с проходным отверстием, уплотнительные седла и шпиндель управления шаровой пробкой, имеющий покрытие на рабочих поверхностях. Недостатком данного решения является то, что при истирании и разрушении покрытия, меняются геометрические размеры конструкции шарового крана, а также условия его работы, что препятствует стабильности его работы. Кроме того, не исключена вероятность «заклинивания» его, зависания в крайнем положении за счет возникновения сухого трения. В процессе эксплуатации свойства покрытия изменяются, что также может привести к увеличению сопротивления открывания и закрывания крана и снижению безотказности его работы.
Задачей заявленного решения является обеспечение безотказности работы шарового крана, увеличение срока его службы, повышение стабильности его функционирования, а также повышение износостойкости рабочих поверхностей и изделия в целом.
Поставленная цель достигается тем, что шаровой кран, снабжен одним или несколькими стыковочными узлами, обеспечивающими возможность акустического контакта корпуса с виброакустическими устройствами, возбуждающими вибрацию трущихся частей шарового крана.
Отметим, что виброакустические устройства могут быть съемными или несъемными. Во всех случаях они не имеют прямого отношения к заявляемой конструкции шарового крана.
Конструкция стыковочного узла выбирается исходя из типа, используемого виброакустического устройства. Это может быть разъем для закрепления приемной втулки концентратора виброакустического устройства с ответным разъемом, углубление в корпусе с резьбой для закрепления резьбовой втулки концентратора или металлическая накладка на корпус, облегчающая сварку поверхности накладки с контактной поверхностью приемной втулки. В ряде случаев, например, при использовании виброакустического устройства без концентратора это может быть металлическая накладка на корпус крана с толщиной равной половине длины упругой продольной волны в материале накладки на частоте работы виброакустического устройства. Так, на частоте 40 кГц толщина накладки на корпус крана из меди составит около 4,5 см при температуре корпуса 18-20°С, а при температуре 100°С (в магистралях с подогретой жидкостью) - около 3,7 см.
Технический результат достигается тем, что шаровой кран снабжен одним или несколькими стыковочными узлами, обеспечивающими акустический контакт корпуса шарового крана с виброакустическими устройствами, возбуждающим вибрацию трущихся частей шарового крана, что приводит к уменьшению трения (см. «Ультразвук». Маленькая энциклопедия. Под ред. И.П. Голяминой, М., Советская энциклопедия, 1979).
В результате чего уменьшается сопротивление открыванию и закрыванию крана, что обеспечивает безотказность работы шарового крана, увеличение срока его службы и стабильности его функционирования, а также повышение износостойкости рабочих поверхностей и изделия в целом.
Сущность полезной модели поясняется рисунком. На рисунке представлен разрез шарового крана в упрощенном виде в открытом положении.
Шаровой кран включает корпус крана 3, шаровую пробку 1, размещенную в сферической полости корпуса, являющейся, по - сути, поверхностью трения между шаровой пробкой и внутренней сферической поверхностью уплотнительных седел, управляемой штоком 2. При этом корпус шарового крана 3 снабжен стыковочными узлами 4 для крепления втулок виброакустических устройств, размещенными на его внешней боковой сферической поверхности.
Виброакустические устройства (съемные или несъемные) обычно состоят из ультразвукового электроакустического преобразователя с концентратором, соединенного с корпусом шарового крана через стыковочный узел, например, с помощью сварки, а ультразвуковые электроакустические преобразователи через кабель и управляющие блоки соединены с ультразвуковым генератором.
В ряде случаев для облегчения управления краном пара подключаемых виброакустических устройств может быть установлена через стыковочные узлы на корпусе крана симметрично относительно поворотной оси крана (шпинделя управления поворотной втулкой) для преобразования поступательных вибраций устройств во вращательные колебания шпинделя, путем задания управляющими блоками противофазных вибраций этих устройств.
Под воздействием акустических колебаний (вибраций трущихся частей крана) коэффициент трения между шаровой пробкой и внутренней сферической поверхностью уплотнительных седел уменьшается и, как следствие, уменьшается сила, необходимая для управления шаровым краном.
Устройство работает следующим образом. Корпус шарового крана соединяется с крепежными втулками виброакустических устройств через стыковочные узлы того или иного типа, предусмотренные на корпусе. Ультразвуковые электроакустические преобразователи с помощью кабеля через управляющие устройства соединяются с соответствующим ультразвуковым генератором. При необходимости управления шаровым краном на ультразвуковой генератор подается питающее напряжение. При этом возбуждаются ультразвуковые электроакустические преобразователи, что вызывает, в свою очередь, возбуждение вибрации трущихся частей шарового крана втулками виброакустических устройств. Под воздействием акустических колебаний коэффициент трения между шаровой пробкой и внутренней сферической поверхностью уплотнительных седел уменьшается и, как следствие, уменьшается сила, необходимая для управления шаровым краном. После окончания управления краном - после поворота шаровой пробки питание ультразвукового генератора выключается.