ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности, к шаровым кранам, применяемым в газовой и других, областях промышленности.
Известен шаровой кран, включающий цельносварной неразъемный корпус с присоединительными патрубками, шпиндель, поворотную шаровую пробку с цапфами в опорных плитах, зафиксированных в корпусе посредством направляющих штифтов, оси которых параллельны оси патрубков, в корпусе параллельно штифтам выполнены отверстия, в которых установлены регулируемые упоры, взаимодействующие с боковыми торцами плит.(АС СССР №1076680).
Однако конструкция известного шарового крана имеет ряд недостатков:
- наличие регулируемых упоров приводит к точечному контакту их с боковыми поверхностями опорных плит в процессе эксплуатации из-за больших контактных нагрузок, в результате происходит смятие контактируемых поверхностей, появляются дополнительные зазоры между регулируемыми упорами и опорными плитами и происходит перекос поворотной шаровой пробки.
- наличие направляющих штифтов, на которых устанавливается в корпусе шарового крана поворотная шаровая пробка, приводит в процессе эксплуатации от возникающих вибрационных нагрузок к деформации отверстий под штифты, пробка проседает и, как следствие нарушается герметичность шарового крана, что также снижает надежность конструкции в процессе эксплуатации,
- сварочные работы, которые производятся уже в готовой конструкции, а именно, заварка отверстий, в которых установлены регулируемые упоры, в результате чего происходит коробление корпуса, что приводит к перекосу поворотной шаровой пробки.
Техническим результатом, предполагаемой полезной модели является повышение надежности конструкции шарового крана.
Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на исключение перекоса поворотной шаровой пробки.
Техническая задача решается за счет того, что в конструкции шарового крана, содержащего цельносварной неразъемный корпус, выполненный из двух полукорпусов с присоединительными патрубками, шаровую поворотную пробку с цапфами, размещенными в опорных плитах, шпиндель, полукорпуса шарового крана выполнены с расточками под опорные плиты, при этом диаметр и глубина, расточек в полу корпусах удовлетворяют минимально возможной толщине стенки шарового крана определенного типоразмера в месте выполнения данных расточек, опорные плиты выполнены с концентричными радиусными поверхностями, диаметр которых соответствует диаметру расточек в полукорпусах шарового крана, шаровая поворотная пробка выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси шарового крана вместе с цапфами и опорными плитами по расточкам, выполненным в полукорпусах, а верхняя цапфа пробки имеет паз, перпендикулярный проходному отверстию поворотной шаровой пробки, шпиндель шарового крана выполнен с выступом, соответствующим пазу в цапфе шаровой поворотной пробки, при этом шаровая пробка имеет возможность поворота посредством шпинделя за счет соединения выступ-паз.
Сущность предполагаемой полезной модели заключается в том, что поворотная шаровая пробка шарового крана опирается радиусными поверхностями опорных плит непосредственно на корпус крана и выполнена с возможностью свободного перемещения вместе с опорными плитами и регулировочными кольцами вдоль продольной оси корпуса по расточкам в полукорпусах шарового крана до упора торцевыми поверхностями опорных плит в торцевые поверхности расточек, при обратном ходе пробки, последняя принимает исходное положение без перекоса, между цапфами и опорными плитами.
Предлагаемая конструкция шарового крана поясняется следующими чертежами:
На фиг.1 изображен шаровой кран в собранном виде.
На фиг.2 Сечение А-А- шаровая поворотная пробка в положении «открыто»
На фиг.3 Сечение А-А шаровая поворотная пробка в положении «закрыто»
На фиг.4 Изображена опорная плита.
Шаровой кран содержит неразъемный цельносварной корпус 1 с присоединительными патрубками полукорпусов 2 и 3, в которых выполнены расточки 4 диаметром 5. В корпусе 1 размещена шаровая поворотная пробка 6 с верхней цапфой 7, и нижней цапфой 8, установленными в опорные плиты 9. Опорные плиты 9 выполнены с радиусными поверхностями 10 диаметром 11, равным диаметру 5 расточек 4. Под опорные плиты 9 установлены регулировочные кольца 12 и 13, толщины которых подбираются для достижения соответствия диаметра 5 расточек в полукорпусах 2 и 3 диаметру 11 радиусных поверхностей 10 опорных плит 9 в процессе сборки шарового крана. В верхней цапфе 7 выполнен паз 14 перпендикулярно проходному отверстию пробки 6. Уплотнение пробки 6 осуществляется седлами 15. Шпиндель 16 выполнен с выступом 17 на его конце, которым он вставлен в паз 14 верхней цапфы 7 пробки 6. Пробка 6 с опорными плитами 9 и регулировочными кольцами 12 и 13 имеет возможность перемещения вдоль продольной оси 18 шарового крана в пределах зазоров 19 и 20, оставшихся после усадки замыкающего сварного шва, до упора торцевой поверхности. 21 или 22 опорных плит 9 в торцевую поверхность 23 или 24 расточек 4. Поворот пробки 6 осуществляется посредством шпинделя 16 за счет соединения выступ-паз.
Шаровой кран работает следующим образом:
При повороте пробки в положение «открыто» происходит совмещение проходных отверстий пробки 6 седел 15 и патрубков 2 и 3 корпуса 1 для свободного прохода рабочей среды. При этом между торцевыми поверхностями 21 и 22 опорных плит 6 и торцевыми поверхностями 23. и 24 расточек 4 в полукорпусах 2 и 3 будут зазоры 19 и 20, оставшиеся после сварки замыкающего шва, фактическая величина которых для конструкции не имеет никакого значения. При повороте пробки 6 в положение «закрыто» проходное отверстие пробки 6 располагается перпендикулярно продольной оси 18 шарового крана, а паз 14 пробки 6 и выступ 17 шпинделя 16 располагаются вдоль продольной, оси 18. При этом пробка 6 с установленными на ней опорными плитами 9 и регулировочными кольцами 12 и 13 переместятся вдоль продольной оси 18 шарового крана до упора торцевых поверхностей 21 или 22 опорных плит 9 в торцевые поверхности 23 или 24 расточек 4 полукорпусов 2 или 3. При повороте шаровой пробки 6 назад в открытое положение, она примет исходное положение.
Пример конкретного исполнения:
Производили сборку и испытание опытного образца шарового крана DN 300 на рабочее давление PN 125. Исходя из минимально возможной толщины стенки испытуемого шарового крана подбирались величины диаметра расточки и ее глубины и проверялись по формуле:
где:
p
S - расчетная толщина стенки, мм;
р - внутреннее избыточное давление, МПа
Д - внутренний диаметр аппарата, мм
(σ) - допустимое напряжение при расчетной температуре, МПа
р
φ=1 - коэффициент прочности сварного шва (п.1.6 ГОСТ 14249-89)
В обоих полукорпусах шарового крана выполнялась расточка под опорные плиты диаметром 466 мм концентрично расточкам для установки седел, обеспечивающих герметичность крана. Глубина расточек под опорные плиты была выбрана 95,5 мм. Толщина стенки полукорпуса в месте расположения расточки в данном случае составила 21,0 мм, а допустимая минимальная толщина стенки согласно вышеуказанной формуле по ГОСТ 14249 составляет 18,94 мм. Таким образом, прочность полукорпусов в местах расточек обеспечена. Ширина опорных плит по рабочим торцевым поверхностям выполнялась в размер 189 мм. При изготовлении пробки шарового крана в верхней цапфе выполнялся паз длиной 102 мм, шириной 40 мм и глубиной 41 мм симметрично наружному диаметру цапфы, равному 140 мм. После установки в корпус шарового крана всех узлов и деталей производили сварку замыкающего шва. Свободный ход шаровой поворотной пробки с установленными на нее опорными плитами и регулировочными кольцами вдоль продольной оси крана составил 0,5 мм. от исходного положения шаровой пробки, как в одну, так и в другую сторону до упора в торцевые поверхности расточек. Затем производили окончательную сборку шарового крана.
Использование предлагаемой конструкции шарового крана позволит исключить проседание, перекосы пробки, ее заклинивание в процессе работы, существенно упростит сборку, сократит общую трудоемкость, исключив лишние детали и, как следствие, улучшит работоспособность и долговечность крана.