ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к области машиностроения, а более конкретно, к трубопроводной арматуре, и может найти применение в нефтяной, газовой и химической промышленности в качестве запорного устройства для управления потоками рабочей среды в процессе ее транспортирования по магистральным трубопроводам.
Известен шаровой кран, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, пробку с проходным отверстием и расположенные между внутренней поверхностью корпуса и прилегающей к ней поверхностью каждого патрубка уплотнительные элементы, поджатые к поверхности пробки упругими элементами (см. патент RU №2171936, кл. F16К 5/06, опубл. 10.08.2001 г.).
Недостатком данного устройства является ненадежность конструкции, заключающаяся в слабой герметизации пробки в корпусе. Отсутствие седел, имеющих место в большинстве шаровых кранов, не обеспечивает гарантированного уплотнения. Упругодеформируемый материал, из которого выполнены уплотнительные элементы, со временем изнашивается, образуя задиры, и кран в закрытом положении начинает пропускать передаваемую среду через зазоры между корпусом и шаровой пробкой. К тому же чрезмерное прижатие уплотнительных элементов к поверхности пробки может привести к ее заклиниванию.
Известен также шаровой кран (см. патент RU №2000018, кл. F16K 5/06, опубл. 15.02.93 г.), включающий корпус, в котором размещена сферическая пробка, соединенная с поворотным шпинделем. Пробка установлена в седлах, имеющих довольно сложную систему уплотнения. Так, сам уплотнитель выполнен составным из трех частей, включающих ряд деталей с различными выступами, канавками, ступенчатыми отверстиями и проточками, в которых установлены уплотнительные элементы.
Повышение надежности и герметичности данного крана в сравнении с предыдущим аналогом достигается за счет значительного усложнения конструкции что приводит к повышению трудоемкости его изготовления и ухудшению ремонтоспособности.
Наиболее близким по конструкции и количеству основных признаков является шаровой кран по патенту RU №2396474, кл. F16К 5/20, опубл. 10.08.2010 г. Он содержит корпус с соосными входным и выходным патрубками, установленные в нем подпружиненные седла, в которых размещена шаровая пробка, имеющая проходное отверстие и сопряженная с приводным штоком. В круговых проточках седел и корпуса расположены уплотнительные элементы в виде сальниковых набивок или графлексовых колец. Данный кран является ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого устройства.
В сравнении со вторым аналогом этот кран более прост по конструкции и менее трудоемок в изготовлении. Он может применяться в трубопроводных системах для передачи жидкотекучих и газовых сред с более широким диапазоном температур и давлений. В то же время, кран не отличается высокой надежностью и долговечностью, особенно в случае применения его в системах для передачи агрессивных сред. Контактные поверхности седел выполнены двухконтурными путем разделения их круговой канавкой, соединенной сквозными каналами с поверхностью проточки, в которой расположены уплотнительные элементы. Такое конструктивное решение не исключает возможность проникновения к ним агрессивной среды, разъедающей сальниковые набивки и графлексовые кольца, в результате чего они теряют свои уплотнительные свойства, снижая надежность и долговечность крана.
Предлагаемой полезной моделью решается задача улучшения эксплуатационных качеств устройства.
Технический результат, который достигается при осуществлении полезной модели, это повышение надежности и долговечности крана, увеличение межремонтного периода его работы. Для достижения этого технического результата в известном устройстве, содержащем корпус с соосными входным и выходным патрубками, установленные в нем подпружиненные седла, в круговых проточках которых расположены уплотнительные элементы, шаровую пробку с проходным отверстием, размещенную в седлах, и приводной шток, сопряженный с пробкой, уплотнительные элементы выполнены в виде выгнутых тарельчатой формы колец, армированных аналогичными по форме пружинными шайбами, при этом кольца в проточках установлены так, что их отогнутые стенки направлены от пробки и взаимодействуют с прижимными дисками, поджатыми к ним упругими элементами; диски имеют С-образную форму, и каждый из них установлен с возможностью охвата посадочной поверхности проточки седла и содержит отверстие для прохода рабочей среды, а уплотнительные кольца выполнены из терморасширенного графита.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются выполнение уплотнительных элементов в виде выгнутых тарельчатой формы колец, армированных аналогичными по форме пружинными шайбами, при этом кольца в проточках установлены так, что их отогнутые стенки направлены от пробки и взаимодействуют с прижимными дисками, поджатыми к ним упругими элементами; диски имеют С-образную форму и каждый из них установлен с возможностью охвата посадочной поверхности проточки седла и содержит отверстие для прохода рабочей среды, а уплотнительные кольца выполнены из терморасширенного графита.
Благодаря наличию этих признаков улучшаются эксплуатационные качества предлагаемого устройства и достигается вышеуказанный технический результат -повышение надежности и долговечности крана, увеличение межремонтного периода его работы. Повышение надежности и долговечности устройства достигается тарельчатой формой уплотнительных элементов, обеспечивающих устойчивую герметизацию на длительный период времени работы крана. Тарельчатая форма колец, армированных пружинными шайбами, отогнутые стенки которых находятся в постоянном поджатии С-образными дисками, не позволяет разгерметизировать кран в процессе износа наружных поверхностей уплотнительных элементов. Этому не дают возможности армирующие пружинные шайбы, которые, находясь под постоянным давлением, пытаются распрямиться и прижимают кольца к поверхностям проточек седел, обеспечивая тем самым постоянное и надежное уплотнение. Кроме того, выполнение уплотнительных элементов из терморасширенного графита делает их устойчивыми к агрессивным средам, что также повышает надежность и долговечность крана при использовании его в трубопроводных системах для передачи агрессивных сред.
Предлагаемый шаровой кран иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-2.
На фиг. 1 показан продольный разрез крана в вертикальной плоскости в положении «открыто»;
На фиг. 2 - увеличенное изображение фрагмента А.
Кран содержит корпус 1 с соосными входным 2 и выходным 3 патрубками, установленные в нем подпружиненные седла 4, в которых размещена шаровая пробка 5 с проходным отверстием. Седла 4 поджаты к пробке при помощи пружин 6 и в местах контакта с ней упрочнены наплавкой 7, притертой к ее поверхности. Шаровая пробка 5 сопряжена с приводным штоком 8, позволяющим при помощи рукоятки (на чертеже на показана) поворачивать ее на 90° из положения «открыто» в положение «закрыто».
В круговых проточках 9 седел 4 расположены уплотнительные элементы 10, в виде выгнутых тарельчатой формы колец, армированных аналогичными по форме пружинными шайбами 11. Отогнутые стенки 12 колец направлены от пробки и взаимодействуют с прижимными дисками 13, поджатыми к ним упругими элементами (пружинами) 14. Диски 13 имеют С-образную форму и содержат отверстия для прохода рабочей среды, при этом каждый из них установлен с возможностью охвата посадочной поверхности проточки 9 седла 4.
Шаровой кран работает следующим образом. При повороте пробки 5 в положение «открыто» или «закрыто», что осуществляется поворотом при помощи рукоятки штока 8, кран открывает или перекрывает поток рабочей среды по трубопроводу. В положении «открыто» проходное отверстие пробки 5 совмещено с отверстиями патрубков 2, 3 и дисков 13, и рабочая среда проходит через кран. В положении «закрыто» пробка 5 перекрывает путь рабочей среде. Подача рабочей среды в шаровой кран возможна в обоих направлениях.
В закрытом положении герметичность крана обеспечивается усилием пружин 6, поджимающих седла 4 к пробке 5 и дополнительным усилием, создаваемым давлением рабочей среды на торцевую поверхность седла 4. Герметичность между подпружиненными седлами 4 и корпусом 1 обеспечивается уплотнительными элементами 10, выполненными в виде выгнутых тарельчатой формы колец, армированных аналогичными по форме пружинными шайбами 11. Находясь под постоянным давлением подпружиненных дисков 13, отогнутые стенки 12 тарельчатых колец, стремятся распрямиться и занять свое прежнее вертикальное положение. При этом они плотно прижимаются к поверхностям проточек 9, компенсируя зазоры, образующиеся от износа колец в процессе работы крана.
Таким образом, за счет введения указанных выше отличительных признаков решена поставленная задача - улучшение эксплуатационных качеств крана и достигается технический результат, заключающийся в повышении надежности, долговечности и увеличении межремонтного периода его работы.