ШАРОВОЙ КРАН С ПОЛНЫМ ОТКРЫТИЕМ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
BALL VALVE WITH FULL OPENING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и к способу его изготовления и предназначено для надежного перекрытия потоков рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.
Известен шаровой кран, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, сферическую пробку, седловые уплотнения, выполненные в виде набора упругодеформируемого кольца, сдвоенной тарельчатой пружины и поджимающего кольца, шток, сопряженный со сферической пробкой и размещенный в бобышке, жестко соединенной с корпусом, при этом каждый патрубок выполнен диаметром, меньшим диаметра корпуса, и сопряжен с ним усеченным конусом, угол при вершине которого выполнен не более 60° и обращен в сторону пробки.
Способ изготовления такого крана заключается в том, что изготавливают заготовку корпуса с патрубками, сферическую пробку, шток, по меньшей мере, одно седловое уплотнение вводят в контакт с пробкой, которую помещают во внутреннюю полость заготовки и фиксируют ее, после чего помещают заготовку в пресс-форму и осуществляют обжатие с уменьшением диаметра, по меньшей мере, одного из патрубков относительно диаметра корпуса с образованием сопрягающего участка в виде усеченного конуса, либо кругового кольца, либо на внутренней поверхности заготовки в зоне торцевой поверхности, по меньшей мере, одного из уплотнений, обращенной от пробки, предварительно выполняют кольцевую канавку остроугольного в продольном сечении заготовки профиля и обжатие осуществляют до смыкания сторон упомянутой канавки, обжатие поверхностей, по меньшей мере, еще один раз, при этом перед каждым последующим обжатием заготовку помещают в новую пресс-форму (см. МПК F16K 5/06, F16K 27/06, описание изобретения к патенту Российской Федерации №2193130, опубл. 2002.11.20).
Недостатком известного крана являются его невысокие эксплутационные характеристики, обусловленные тем, что он имеет существенные ограничения по величине рабочего давления из-за линейного контакта между корпусом и патрубками, не обеспечивающим достаточной герметичности соединения. Кроме того конструкция крана затрудняет проведение любых регламентных работ по осмотру и очистке внутренних полостей, требующих демонтажа.
Сам же способ достаточно трудоемок и требует дополнительной оснастки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является шаровой кран с полным открытием и способ его изготовления (см. МПК F16K 5/06, F16K 27/06 описание изобретения к патенту Российской Федерации №2153616, опубл. 2000.07.27).
Известный шаровой кран с полным открытием размещен между двумя патрубками, выполненными в виде труб, концы которых уплотнены с шаром крана, открывающим и закрывающим кран и поворачивающимся вокруг его оси, причем шар крана и концы труб окружены корпусом, выполненным рукавообразным и прикрепленным своими концами к сторонам патрубков так, что он является элементом, скрепляющим детали крана, и на концах труб по их окружности сформирована ступенчатая выступающая часть, содержащая кольцевое уплотнение, а корпус сформирован суженным по концам к своим концам и присоединен к сторонам труб так, что шар крана и ступенчатые концы труб с их уплотнениями размещены внутри пространства, образованного корпусом, при этом кольцевое уплотнение установлено и прикреплено в гильзе трубы, на наружной поверхности которой сформирован выступ для опоры противоположной относительно концов трубы стороны уплотнения или его несущего кольца.
Способ изготовления такого шарового крана заключается в том, что вокруг шара крана и концов труб устанавливают рукавообразный корпус, концы которого прикрепляют к сторонам вставленных в корпус труб в качестве элемента, скрепляющего детали крана, при этом перед прикреплением концов рукавообразного корпуса к сторонам труб проводят стадию формирования на обоих концах труб по их окружности, по существу, ступенчатой выступающей части для последующего размещения в ней кольцевого уплотнения, стадии примыкания концов труб и уплотнений к противоположным сторонам шара крана, а так же стадию сужения концов рукавообразного корпуса для того, чтобы их внутренний диаметр соответствовал наружному диаметру труб.
Шаровой кран с полным открытием и способ его изготовления обладает вышеприведенным недостатками крана по патенту Российской Федерации №2153616. Кроме этого известный способ приводит к перегибу до 90% конусных концов корпуса, что, в свою очередь, приводит к появлению трещин, а значит, к потере герметичности, снижению надежности и долговечности.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности шарового крана.
Задача достижения технического результата решается тем, что в шаровом кране с полным открытием, размещенном между двумя патрубками, концы которых уплотнены с шаром крана, снабженного валом, открывающим и закрывающим кран, и поворачивающимся вокруг его оси, причем шар крана и концы патрубков окружены корпусом, прикрепленным своими концами к сторонам патрубков так, что он является элементом, скрепляющим детали крана, при этом на концах патрубков по их окружности сформирована выступающая часть, содержащая подпружиненное кольцевое уплотнение, а корпус присоединен к сторонам патрубков так, что кран шара и ступенчатые концы патрубков с их уплотнениями размещены внутри пространства, образуемого корпусом, на торцевых поверхностях которого выполнены фаски с обратным углом и на одной оси с валом дополнительное отверстие под второй вал, при этом корпус сформирован со сферическими концами, образующими плоскостно-кольцевой контакт с наружными поверхностями патрубков, а дополнительное отверстие выполнено фигурной профильной формы.
Способ изготовления шарового крана в соответствии с изобретением отличается тем, что на торцовых поверхностях корпуса предварительно выполняют фаски с обратным углом и дополнительное отверстие фигурной профильной формы на одной оси с валом, затем фиксируют шар в корпусе двумя валами, а обработку давлением осуществляют по концам корпуса с образованием сферической формы концов корпуса для получения плоскостно-кольцевого контакта между корпусом и патрубками. Способ также предусматривает дополнительное закрепление плоскостнокольцевого контакта между корпусом и патрубками посредствам сварки по их наружной поверхности.
Решение в соответствии с изобретением и по сравнению с известными шаровыми кранами делает конструкцию крана более надежной и обладающей высокими эксплутационными характеристиками за счет повышения герметичности, которая обеспечивается выполнением фасок с обратным углом на торцовых поверхностях корпуса и образованием плоскостно-кольцевого контакта между корпусом и патрубками.
Выполнение второго отверстия и наличие второго вала позволяет осуществить сборку крана методом пакетной сборки, что упрощает обработку давлением и исключает какое-либо смещение элементов крана относительно друг друга. Возможен также вариант дополнительного закрепления плоскостно-кольцевого контакта между корпусом и патрубками посредством сварки по их наружной поверхности, что также улучшает эксплутационные характеристики крана.
Заявленное изобретение поясняется описанием примера шарового крана и его выполнения чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез шарового крана, изготовленного заявленным способом; на фиг.2 - элемент А фиг.1; на фиг.3, 4 - кран в пакетной сборке в момент обработки давлением; на фиг.5 - сварка по наружной поверхности патрубков; на фиг.6 - дополнительное отверстие профильной фигурной формы.
Шаровой кран 1 с полным открытием размещен между патрубками 2 и 3, концы которых уплотнены со сферическим шаром 4 крана 1, снабженного валом 5, который открывает и закрывает кран 1, поворачивающийся вокруг оси 6. Шар 4 и концы патрубков 2 и 3 окружены корпусом 7, являющимся элементом, скрепляющим детали крана 1. На концах патрубков 2 и 3 сформирована выступающая часть 8, содержащая подпружиненное кольцевое уплотнение 9, а на торцевых поверхностях 10 и 11 корпуса 7 выполнены фаски 12 и 13 с обратным углом (например, 40°). На одной оси с валом 5 выполнено дополнительное отверстие 14 под второй вал 15. Корпус 7 сформирован со сферическими концами 16, 17, которые обеспечивают плоскостно-кольцевой контакт корпуса 7 с наружными поверхностями 18 и 19 патрубков 2 и 3. Дополнительное отверстие 14 выполнено фигурной профильной формы для того, чтобы фиксировать рукоятку в положении «открыто» «закрыто».
Шаровой кран с полным открытием изготавливают заявленным способом, при этом изготавливают заготовку корпуса 7 с патрубками 2 и 3, сферический шар 4, валы 5 и 15 и подпружиненное кольцевое уплотнение 9. На концах патрубков 2 и 3 формируют выступающую часть 8, а в корпусе 7 на его торцевых поверхностях 10 и 11 выполняют фаски с обратными углами и на одной оси с валом 5 второе дополнительное отверстие 14. Затем осуществляют сборку крана методом пакетной сборки (см. фиг.2).
Собранный узел крана 1 помещают в пресс-форму 20 и под действием давления формируют на корпусе 7 сферические концы 16 и 17 для получения плоскостно-кольцевого контакта 21 между концами 16 и 17 и патрубками 2 и 3. После извлечения крана 1 из пресс-формы 20, в случае необходимости, по наружной поверхности патрубков 2 и 3 осуществляют сварку.
Шаровой кран с полным открытием работает следующим образом:
В положении «открыто» сферический шар 4 расположен таким образом, что его проходное отверстие совпадает с проходными каналами патрубков 2 и 3 и корпуса 7, в результате чего рабочая среда свободно проходит через кран 1. Поворотом вала 5 на угол 40° сферический шар 4 перемещается таким образом, что он перекрывает путь рабочей среде. Уплотнение 9, плотно взаимодействующее со сферическим шаром 4, предотвращает протечку рабочей среды. Этот эффект усиливается плоскостно-кольцевым контактом корпуса 7 по наружным поверхностям 18 и 19 патрубков 2 и 3.
Изобретение используется в конструкции и способе изготовления шаровых кранов для трубопроводов, транспортирующих жидкости и газы.
Использование изобретения позволит повысить надежность и долговечность работы шарового крана за счет наличия двухопорной схемы установки шаровой пробки, что обеспечивает неизменное положение запорного элемента вдоль направления подачи рабочей среды, при этом не увеличивая габариты и массу конструкции, а также снизить себестоимость его изготовления.