ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре для перекрытия потока жидкости или газа и может быть использована для управления потоками рабочей среды в системах их транспортировки при высоких давлениях.
Известен шаровой кран (А.Ф.Быков «Арматура с шаровым затвором для гидравлических систем» М., Машиностроение, 1971, с.30,) со сферической поворотной пробкой на опорах с уплотняющим седлом перед пробкой, имеющий седла из полимерного материала, которые размещены в подпружиненных втулках. Такие конструкции применяются в основном в арматуре с большим условным проходом, рассчитанной на высокие рабочие давления.
Недостатком такой конструкции является постоянное прижатие уплотнительных седел к поворотной сферической пробке, что приводит к быстрому износу полимерных седел, а также к высоким моментам для управления шаровым краном.
Известны конструкции шаровых кранов с отводом седел перед поворотами пробки за счет рычагов (патент №1185945, F 16 K 5/20), однако данная система весьма сложна и требует дополнительного введения подвижных частей - рычагов, поршней и т.п.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является конструкция шарового крана, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, проходной канал, сферическую поворотную пробку на опорах, подпружиненные седла, с ослаблением усилия прижатия уплотнительных седел к сферической поворотной пробке путем подачи давления рабочей среды из входного патрубка корпуса в полость между корпусом, сферической поворотной пробкой и седлами через обводной канал, снабженный средством его перекрытия в виде вентиля, управляемого вручную оператором (патент RU 2005243, 5 F 16 K 5/20).
Недостатком такой конструкции являются невозможность строго дозированного снижения момента управления шаровым краном в начальный момент открытия, а также наличие «человеческого фактора», т.е. оператор может случайно забыть открыть или закрыть вентиль, что приводит к протечкам рабочей среды, а соответственно снижает надежность работы шарового крана.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы шарового крана и обеспечение возможности автоматизации и дистанционного управления шаровым краном.
Техническая задача достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, проходной канал, сферическую поворотную пробку на опорах, подпружиненные седла, управляющий узел, установленный на шпиндель шарового крана, и канал, соединяющий входной патрубок с полостью между корпусом, сферической поворотной пробкой и седлами, и снабженный средством его перекрытия при закрытом положении шарового крана, канал, соединяющий входной патрубок с полостью между корпусом, сферической поворотной пробкой и седлами, расположен внутри корпуса шарового крана, а средством его перекрытия служит, расположенный также внутри корпуса шарового крана, запорный клапан, шток которого имеет в верхнем окончании завальцованный шар, выступающий над поверхностью корпуса шарового крана, причем управляющий узел, установленный на шпиндель шарового крана содержит специальную пластину с двумя отверстиями, в которых закреплены два штыря, и клиновой фаской, которая контактирует с завальцованным шаром запорного клапана, а на квадратном конце шпинделя шарового крана установлена пластина с двумя кольцевыми пазами, в которые диаметрально противоположно друг другу входят штыри специальной пластины так, что при повороте, управляющего узла они обеспечивают его перемещение без поворота сферической поворотной пробки на угол, при котором перемещение завальцованного шара запорного
клапана по клиновой фаске специальной пластины обеспечивает открытие запорного клапана на заданную величину хода.
На фиг.1 представлена конструкция шарового крана, на фиг.2 изображен управляющий узел шарового крана в месте контакта специальной пластины с завальцованным шаром штока запорного клапана, на фиг.3 изображен вид пластины с кольцевыми пазами и штырями в их крайнем положении.
Конструкция шарового крана содержит корпус 1, сферическую поворотную пробку 2 с проходным каналом 3, два уплотнительных седла 4, находящиеся в подпружиненных втулках 5, канал 6, соединяющий входной патрубок 7 корпуса 1 с полостью 8, образованной корпусом, поворотной сферической запорной пробкой 2 и седлами 4. Управление краном осуществляется управляющим узлом при помощи рукоятки 9, установленным на шпинделе 10. Управляющий узел содержит специальную пластину 11 с двумя отверстиями, в которых закреплены два штыря 12, и клиновой фаской 13, которая контактирует с завальцованным шаром 14 штока 15 запорного клапана 16 (фиг.2), установленного в корпусе 1 для перекрытия канала 6. На квадратном конце шпинделя 17 находится пластина 18с двумя кольцевыми пазами 19 (фиг.3), в которые диаметрально противоположно друг другу входят штыри 12 специальной пластины 11 так, что при повороте управляющего узла они обеспечивают его перемещение без поворота сферической поворотной пробки 2 на угол, при котором перемещение завальцованного шара 14 запорного клапана 16 по клиновой фаске 13 специальной пластины 11 обеспечивает открытие запорного клапана 16 на заданную величину хода.
Предлагаемая конструкция шарового крана работает следующим образом.
При подаче рабочей среды (изделие закрыто) во входной патрубок 7 корпуса 1, контактирующая поверхность седла 4 прижимается давлением рабочей среды, действующим на торцевую поверхность подпружиненной втулки 5, к сферической поверхности поворотной пробки 2, создавая усилие,
необходимое для обеспечения герметичности в узле затвора шарового крана, при этом выходное седло прижимается к сферической поворотной пробке за счет усилия пружин, находящихся во втулке 5. При открытии шарового крана в начальный момент производится поворот узла управления (например, с помощью рукоятки 9) вместе со специальной пластиной 11 на заданный конструктивным исполнением кольцевого паза 19 угол, при этом пластина 18, закрепленная на квадратном конце шпинделя 17 не поворачивается, а происходит открытие запорного клапана 16 за счет перемещения завальцованного шара 14 штока 15 по клиновой фаске 13 специальной пластины 11 на заданную величину хода. Рабочая среда по каналу 6 поступает в полость 8, снижая перепад давления на входном уплотнительном седле 4 и отжимая выходное седло от сферической поворотной пробки 2, что приводит к резкому снижению момента управления шаровым краном. Дальнейший поворот узла управления производится вместе с поворотом шпинделя 10 на 90°, благодаря зацеплению штырей 12 с пластиной 18.
Трение уплотнительных седел по сферической поворотной пробке вследствие их разгрузки резко уменьшается, снижается их износ в процессе эксплуатации, кроме того исключается несанкционированная протечка среды при предложенной конструкции автоматизированной разгрузки шарового крана, а следовательно, повышается надежность работы шарового крана.
Предложенная конструкция шарового крана позволяет осуществлять дистанционное управление шаровым краном, так как система разгрузки шарового крана производится без участия оператора, автоматически, то есть исключается влияние «человеческого фактора».