ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к электроприводной арматуре, используемой, в частности, в системах топливообеспечения энергетических котлоагрегатов и газопотребляющих систем и может быть использована для обеспечения взрывобезопасного и экономичного сжигания углеводородного топлива (газ, мазут) в энергетических котлоагрегатах.
Известны различные конструкции запорных, регулирующих и задорно-регулирующих кранов, отличающихся по типу затвора (шарового, цилиндрического, конусного) и типу привода - электрического, электромагнитного, поршнево-пневматического, гидравлического, пневмогидравлического, ручного (Д.Ф.Гуревич, О.Н.Шпаков. Справочник конструктора трубопроводной арматуры. Л.: Машиностроение, 1987, с.68).
Известен и является наиболее близким к предложенному шаровой регулирующий кран, содержащий корпус с размещенным в нем шаровым запорным элементом и присоединенным к нему шпинделем и электропривод с приводным валом, предназначенный для автоматического управления расходом жидкостей в трубопроводах (кран шаровой регулирующий с электроприводом, серия 11нж902П (КШР-Э) производства ОАО НИПОМ; http://www.nipom.ru/armatura/11ng902.html).
К недостаткам этого крана следует отнести невозможность мгновенного (в течение не более 1 секунды) автоматического закрытия крана при прекращении подачи электроэнергии, что может привести к аварийной ситуации при работе с агрессивными и взрывоопасными средами.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в усовершенствовании конструкции крана для предотвращения аварийных ситуаций.
Техническим результатом, полученным при реализации полезной модели, является обеспечение автоматического мгновенного закрытия крана в случае прекращения подачи электроэнергии к приводу крана.
Для достижения указанного результата предложен шаровой кран, содержащий корпус с размещенным в нем шаровым запорным элементом и присоединенным к нему шпинделем и электропривод с приводным валом, отличающийся тем, что он содержит промежуточный вал, соединенный со шпинделем и с приводным валом, причем конец промежуточного вала, соединяемый с приводным валом, содержит два уступа
прямоугольного сечения, причем концевой уступ имеет меньшие размеры, чем средний, а конец приводного вала содержит уступ прямоугольного сечения, размеры которого соответствуют размерам концевого уступа промежуточного вала; кран содержит также размещенный между корпусом и электроприводом стакан с крышкой, содержащей отверстие в центре для прохода приводного вала, причем стакан соединен с фланцем корпуса; внутри стакана размещены: плавающий фланец, насаженный на средний уступ промежуточного вала и способный перемещаться вдоль оси стакана; пружина, одним концом прикрепленная к фланцу корпуса, а другим концом к плавающему фланцу; соосная с промежуточным валом и примыкающая к плавающему фланцу муфта сцепления со сквозным отверстием, сечение которого со стороны плавающего фланца имеет форму окружности, диаметр которой превышает размер среднего уступа промежуточного вала, а с другой стороны имеет прямоугольную форму, соответствующую по размерам концевому уступу промежуточного вала и уступу приводного вала; пластина, расположенная между плавающим фланцем и крышкой стакана перпендикулярно плавающему фланцу, шарнирно прикрепленная к крышке стакана и имеющая шарнир в средней своей части, позволяющий ей складываться под действием прикрепленного к пластине электромеханического триггера.
На прилагаемой фигуре схематически изображено конкретное исполнение шарового крана, установленного на горизонтальном участке трубопровода. Кран состоит из корпуса 1 с размещенным в нем шаровым запорным элементом 2 и присоединенным к запорному элементу шпинделем 3, который соединен с промежуточным валом 4, стакана 5 с верхней крышкой 6 и размещенными внутри стакана 5 плавающим фланцем 7 и пружиной кручения 8, одним концом прикрепленной к фланцу корпуса 9, а другим концом к плавающему фланцу 7. Верхний конец промежуточного вала 4 имеет два последовательных уступа квадратного сечения, причем сечение концевого уступа меньше сечения среднего уступа. Плавающий фланец 7 насажен на средний уступ промежуточного вала 4. В верхней части стакана 5 между плавающим фланцем 7 и крышкой 6 размещена муфта сцепления 10 со сквозным отверстием, сечение которого в нижней части имеет форму окружности, диаметр которой превышает размер среднего уступа промежуточного вала, а верхняя часть имеет квадратное сечение, соответствующее размерам концевого уступа промежуточного вала и уступа приводного вала 11 электропривода 12. Благодаря отверстию квадратного сечения муфта сцепления 10 соединяет промежуточный вал 4 с приводным валом 11 электропривода 12. В верхней части стакана 5 между плавающим фланцем 7 и крышкой 6 размещена также шарнирная пластина 13 и прикрепленный к ней электромеханический триггер 14. Шарнирная
пластина 13 выполняет функцию распорки между крышкой стакана 6 и плавающим фланцем 7, который прижимает и при помощи муфты сцепления 10 удерживает в закрученном состоянии пружину 8. К плавающему фланцу 7 прикреплена штанга 15, проходящая через отверстие, расположенное в крышке 6.
Работа шарового крана осуществляется следующим образом. При нормальных условиях открытие и закрытие крана осуществляется с помощью электропривода 12, управляемого любыми известными для этой цели средствами. При аварийном исчезновении напряжения в цепях защиты энергоустановки и управления электроприводом крана происходит срабатывание электромеханического триггера 14, который оказывает механическое воздействие на шарнирную пластину 13 и заставляет ее складываться. Складывание шарнирной пластины 13 позволяет плавающему фланцу 7 вместе с муфтой сцепления 10 под действием пружины 8 переместиться в вертикальном направлении в сторону крышки 6, вследствие чего происходит разъединение сцепления между промежуточным валом 4 и приводным валом электропривода 11. Под действием раскручивания пружины 8 фланец 7 поворачивается на 90° и соответственно поворачивает промежуточный вал 4 и соединенный с ним шпиндель 3 до положения закрытия шарового запорного элемента 2 шарового крана. После восстановления энергоснабжения шаровой кран приводят в исходное рабочее состояние вручную путем нажима штанги 15 на плавающий фланец 7 до состояния распрямления шарнирной пластины 13. Затем включением электропривода осуществляют открытие крана с одновременным закручиванием пружины 8.
Предложенная конструкция может быть реализована и при других расположениях трубопровода и крана. В этом случае возможно использование известных средств, например, дополнительной пружины, для обеспечения надежного прижатия муфты сцепления к поверхности плавающего фланца. Возврат крана в рабочее состояние после аварийного срабатывания конструкции может быть осуществлен любыми другими известными средствами, например, толкателем, приводимым в действие с помощью электрического, электромагнитного или пневматического привода.