УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ПОТОКА РАБОЧЕЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре и может быть использована для управления потоками рабочей среды в различных отраслях промышленности.
Известны устройства для перекрытия потоков среды, описанные в патентах US 3515371, ЕР 0578914, US 2076840.
Известен также кран, описанный в патенте RU 2088828. Данное устройство содержит корпус с горизонтальными входным и выходным патрубками, в котором расположен затвор с односторонним уплотнением. Затвор связан со шпинделем и имеет шарнир в нижней опоре. Кран, кроме перечисленного, имеет крышку и стойку с регулировочной гайкой, на которой расположены узел привода шпинделя в виде приводной втулки и узел поворота затвора в виде втулки с криволинейным пазом. Отличие данного крана заключаются в том, что на стойке, регулировочной гайке и приводной втулке выполнены дорожки качения и приводная втулка установлена с возможностью взаимодействия со стойкой и регулировочной гайкой посредством шариков, расположенных на указанных дорожках качения. Между
шариками расположены кольца, внутренний объем которых заполнен смазкой, на шпинделе радиально установлен палец, а в его нижней части выполнен центрирующий опорный поясок с возможностью фиксации шпинделя. Втулка узла поворота затвора закреплена неподвижно на стойке, в криволинейном пазу которой с возможностью взаимодействия размещен упомянутый палец.
Наиболее близким к предлагаемому является запорное устройство - патент RU 2098707, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположены поворотный запорный орган с приводом и седла с уплотнениями. Отличие запорного устройства заключается в том, что каждое седло выполнено в виде втулки с внутренней сферической поверхностью и кольца с наружной сферической поверхностью, которое с возможностью само установки расположено во втулке. Наружная сферическая поверхность кольца ограничена его торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена уплотняющей.
Недостатком всех вышеприведенных устройств является следующее. При работе устройства в положении «Открыто» пространство между корпусом и запорным органом не защищено от проникновения потока рабочей среды. При этом поток рабочей среды может заносить в это пространство посторонние частицы, размер которых не ограничен, а поэтому может превышать радиальный зазор между запорным органом и седлом, что может приводить к нарушению герметичности в положении «Закрыто» и выходу из строя уплотнителя седла.
Даже в промежуточном положении, когда проходной канал запорного органа установлен поперек потока, а между запорным органом и седлом имеется зазор, и устройство за счет большой скорости рабочей среды должно проходить «самоочистку», крупные частицы лишь сильнее
внедряются в уплотнитель и снижают надежность работы и уменьшают срок службы устройства.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение срока службы при увеличении надежности.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что кран шаровой, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган, нижняя опора которого выполнена сферической, а верхняя - в виде установленных в отверстие запорного органа двух параллельных штоков и шпинделя, имеющего со стороны конца два противолежащих участка с плоскими поверхностями для взаимодействия со штоками, имеет со стороны входного патрубка ограничитель потока рабочей среды в виде перекрывающей шайбы на опорном кольце, прижимаемой упругим элементом, размещенный на границе между входным патрубком и запорным органом, где входной патрубок выполнен расширяющимся в сторону запорного органа с обеспечением радиального зазора между ограничителем и корпусом на величину, меньшую максимально достигаемого зазора между запорным органом и седлом.
Кроме того, заявляется конструкция, в которой наряду с вышеперечисленными признаками, плоские параллельные участки шпинделя выполнены симметричными относительно вертикальной оси шпинделя.
Заявляется также вариант устройства, в котором кольцо для шайбы выполнено из антифрикционного материала, а шайба - из износостойкого материала.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении срока службы устройства при повышении его надежности в процессе эксплуатации за счет предотвращения предлагаемым усовершенствованием - установкой в определенном месте - на границе
между выходом из входного патрубка и запорного элемента ограничителя потока рабочей среды, заставляющего обходить поток через сформированные каналы - зазоры строго обоснованной величины, не допускающие проникновения частиц со значимыми размерами, способными загрязнить конструкцию в месте зазора между запорным органом и седлом в процессе переключения.
На фиг.1 изображен общий вид устройства в промежуточном положении; на фиг.2 - тот же вид в положении «Открыто»; на фиг.3 - тот же вид в положении «Закрыто».
Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, крышку 4, поворотный запорный орган 5, выполненный со сквозным каналом 6 для прохода рабочей среды, в верхней части которого размещены два параллельных штока 7, установленных в отверстии 8, в котором размещен шпиндель 9, имеющий две плоские параллельные поверхности 10, взаимодействующие со штоками 7, а в нижней части - сферическую опору 11, и седло 12 с уплотнителями, установленное со стороны выходного патрубка 3. В корпус 1 установлено кольцо 13, которое прижимается к запорному органу 5 шайбой 14 и пружинами 15, при этом зазор 16 между шайбой 14 и корпусом на границе 17 меньше, чем зазор 18 между запорным органом 5 и седлом 12.
Устройство работает следующим образом.
В положении «Открыто» запорный орган 5 под действием пружин 15 через шайбу 14 и кольцо 13 прижимается к седлу 12, тем самым изолируя пространство между запорным органом 5 и корпусом 1, при этом перепад давлений отсутствует, т.к. зазор 16 между шайбой 14 и отверстием 17 обеспечивает перетекание рабочей среды. Поток рабочей среды не может занести в пространство между корпусом 1 и запорным органом 5 частицы, размер которых больше чем радиальный зазор 16. Штоки 7 запорного органа 5, поверхности 10 и шпинделя 9 установлены по оси
патрубков 2 и 3 и не препятствуют контакту запорного органа 5 с седлом 12.
При переходе в положение «Закрыто» шпиндель 9 опускается, одновременно поворачиваясь на 90°, при этом пружины 15 отжимаются, а запорный орган 5 отходит от седла 12, образуя зазор 18. В этом промежуточном положении, когда канал 6 установлен поперек потока рабочей среды, за счет большой скорости обтекания запорного органа рабочей средой происходит процесс «самоочистки».
При дальнейшем движении вниз шпинделя 9 запорный орган 5 прижимается к седлу 12, обеспечивая герметичное перекрытие потока рабочей среды. Пространство между корпусом 1 и запорным органом 5 изолируется и находится в тех же условиях, что и в положении «Открыто».
Преимущество заявляемого устройства для перекрытия потока рабочей среды заключается в том, что установка ограничителя в виде подпружиненной перекрывающей шайбы 14 на кольце 13 из антифрикционного материала, например, фторопласта, повышает надежность работы и увеличивает срок службы устройства, тем более, если шайба выполнена из износостойкого материала, например, сверхпрочного композита или особо стойкого металла.