ШАРОВЫЙ КРАН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области кранов с поворотными пробками, имеющими сферическую поверхность, в частности к шаровым кранам высокого давления.
Уровень техники
Известен шаровый кран (CN107013738A, опубл. 2017-08-04) с уплотнителем из пробки (пробкового дерева).
Однако, в данном решении не обеспечивается достаточно высокая надежность крана при высоком давлении, так как шар подвержен потере устойчивости в паре шара и штока.
Известно, выбранное в качестве прототипа, устройство шарового крана (US7775502B2, опубл. 2010-08-17), которое включает в себя первый вал, проходящий в корпус клапана и соединенный с корпусом клапана; и второй вал, проходящий в корпус, расположенный напротив первого вала. Шаровой кран способен мгновенно и надежно открывать и закрывать проходы сообщения и изменять направление потока жидкости, при этом он способен свести к минимуму износ седла для перекрытия проходов сообщения за счет того, что корпус клапана может вращаться, удерживая его вне контакта или существенного контакта с элементом сиденья.
Однако в данном решении не используется пробкового уплотнения, что снижает надежность крана в условиях низких температур.
Раскрытие полезной модели.
В одном аспекте полезной модели раскрыт шаровый кран высокого давления, содержащий корпус, шар, расположенный внутри корпуса; первый шток, закрепленный в корпусе с возможностью вращения и прикрепленный к шару; второй шток, закрепленный в корпусе с возможностью вращения напротив первого штока и прикрепленный к шару,
характеризующийся тем, что к первому и второму штокам прикреплена одна П-образная ручка; уплотнитель между корпусом и шаром выполнен из пробки, пропитанной гидрофобной смазкой.
В дополнительных аспектах полезной модели раскрыто, что корпус и ручка выполнены из стали; ручка выполнена из стали марки 65Г; штоки в месте крепления с ручками выполнены крестообразными, вырез ручек, через который происходит крепление со штоком, выполнен соответственно крестообразным; первая ручка и вторая ручка соединены перемычкой так, чтобы обеспечить возможность поворота одновременно двух ручек; корпус изготовлен из стали марки 09Г2С; корпус изготовлен из морозостойкой стали с высокой ударной вязкостью.
Основной задачей решаемой заявленной полезной моделью является повышение надежности работы шарового крана высокого давления особенно в условиях низких температур.
Сущность полезной модели заключается в том, что шар шарового крана закреплен с возможностью вращения в корпусе в двух диаметрально противоположных точках, что значительно повышает надежность его работы в условиях высокого давления, так как не происходит потери устойчивости (или проворота шара, выскальзования его из элементов крепления) шара под давлением потока, не происходит сильного трения шара о седло и уплотнитель. При этом уплотнитель крана выполнен из пробки, что повышает его надежность, так как в сравнении с другими известными уплотнителями он более долговечен.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении надежности шарового крана высокого давления при работе в условиях низких температур.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 показывает схему шарового крана.
Фиг. 2 показывает прототип.
Фиг. 3 показывает вариант предложенного крана.
Осуществление полезной модели
На фиг.1 показан стандартный кран, в котором
101 - первая часть корпуса,
102 - уплотнительное кольцо,
103 - шар,
104 - запорная гайка,
105 - шток,
106 - гайка стальная,
107 - запорный сальник,
108 - вторая часть корпуса,
109 - рукоятка.
Стандартный кран работает известным образом
В закрытом состоянии шар 103 блокирует поток текучей среды, уплотнительное кольцо 102, запорный сальник 107 не дают потоку текучей среды пройти между шаром и частями корпуса 101, 108. При повороте рукоятки 109 шар 103 поворачивается стороной со сквозным отверстием и пропускает поток текучей среды сквозь себя.
При сильном напоре текучей среды шар 103, закрепленный в одной точке, испытывает потерю устойчивости в месте крепления шара 103 и штока 105, что, в конце концов, приводит к его выходу из строя. Кроме того, крепление в одной точке приводит к повышенному износу шара 103 из-за сильного трения о седло, повышенному износу кольца 102.
В прототипе (фиг.2) решена часть этих проблем за счет наличия двух точек крепления и возможности установки двух ручек. Шар 2, вращается на оси, зафиксированной в двух точках, поэтому даже при повышенном напоре текучей среды не происходит излома шара 2 в местах его крепления, не происходит повышенного износа из-за трения о седло под большим давлением.
Однако в прототипе не раскрывается, из чего выполнено уплотнительное кольцо 30, что имеет большое значение в условиях низких температур.
В качестве уплотнительного материала в шаровых кранах используют фторопласт, фторопластовые композиции, тефлон. Однако, при эксплуатации крана в широком диапазоне температур эти уплотнения не обеспечивают достаточную надежность из-за того, что коэффициент расширения материала корпуса крана и уплотнительного материала сильно отличаются.
Коэффициент теплового расширения стали составляет примерно 10 10-6 град-1. Коэффициент теплового расширения фторопласта 16 10-5 град-1. Коэффициент теплового расширения тефлона 6 10-5 град-1. Таким образом, при большом изменении температуры надежность работы крана уменьшается из-за существенно разного расширения его элементов.
В случае с пробковым уплотнением эта проблема проявляется в значительно меньшей степени, так как пробка сжимается шаром при установке, а расширения и сжатия корпуса, седла и самой пробки компенсируются упругостью материала пробки. Таким образом, обеспечивается надежность работы шарового крана в условиях низких температур.
Поскольку пробка разбухает при постоянном воздействии воды, то ее целесообразно предварительно обработать гидрофобным составом, например, маслом или маслосодержащим составом, в частности, авторами предложено использовать состав Windigo Automotive Oil Package, что позволит эксплуатировать ее с разными текучими средами.
Для температурных условий ниже 40°С корпус целесообразно изготавливать из подходящих марок сталей, например, 092С, 12Х18Н10Т.
Работа предложенного средства
Заявленный кран работает следующим образом: для перекрытия потока текучей среды ручку поворачивают так, чтобы шар блокировал поток, для открытия потока ручку поворачивают на 90 градусов, чтобы шар повернулся стороной с отверстием и пропускал поток текучей среды.
Подробное описание вариантов осуществления
В условиях низких температур материалы крана сжимаются, и становится сложнее поворачивать ручку крана, в этой связи гораздо удобнее и легче открывать и закрывать кран, используя одну П-образную ручку, фиксирующую оба штока (фиг.3). Также поворот за одну П-образную ручку уменьшает механические напряжения, возникающие в шаре при открытии и закрытии, что повышает надежность его эксплуатации.
Поскольку в условиях низких температур и необходимости больших усилий для оперирования краном повышаются нагрузки на ручку, то целесообразно изготавливать ее из сталей с повышенной прочностью, например, стали марки 65Г.
Для дополнительного повышения надежности оперирования краном штоки в месте крепления с ручками выполнены крестообразными, вырез ручек, через который происходит крепление со штоком, выполнен соответственно крестообразным. Такое решение исключает возможность проворота ручки на штоке.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за пределы сущности и объема данной полезной модели.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Элементы предложенного устройства находятся в общем корпусе, связаны друг с другом конструктивно и функционально посредством монтажных (сборочных) операций.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезная модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.