КРАН ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и предназначена для управления потоком рабочей среды с абразивными включениями, в качестве запорного крана или запорно-регулирующего крана.
Известны конструкции односедельного сегментного поворотного клапана (см. Б.Ф. Брагин «Трубопроводная арматура для абразивных гидросмесей» Машиностроение, Москва, 1981, рис.22,. 25), содержащие корпус с входным и выходным отверстиями, коническое седло клапана и запорный элемент, выполнен в виде сегмента с сферической уплотнительной поверхностью.
Недостатком данных клапанов является постоянный контакт между уплотнительными поверхностями в процессе их взаимного перемещения, что влечет за собой их сильный износ при попадании абразивных частиц между трущимися поверхностями.
Указанное обстоятельство затрудняет использование этих клапанов на трубопроводах, где рабочими средами является нефть или газ, содержащих примеси с абразивными включениями.
Известно техническое решение конструкции односедельного поворотного сегментного клапана, содержащего корпус с входным и выходным отверстиями, расположенными на одной оси, седло клапана с конической уплотнительной поверхностью, расположенного у входного отверстия, запорный элемент, выполненный в виде сегмента с уплотнительной поверхностью, установленного в корпусе с эксцентриситетом относительно плоскости уплотнения и оси уплотнительной поверхности седла, обеспечивающим в закрытом положении герметичное прилегание уплотнительной поверхности к конусу седла и поворотный привод (см. приложение №1, F5000R 01/2004, фирмы Masoneilan заявки №2006115990 от 10.05.2006 г.).
Данный запорно-регулирующий клапан особенно эффективен при использовании его в средах, содержащих абразивные включения.
Однако, недостатком его является то, что наличие эксцентриситета в осях при повороте сегмента повышает момент на приводе, что увеличивает массогабаритные характеристики как привода так и клапана в целом. Недостатком данного клапана является также невозможность использования его на магистральных трубопроводах с абразивными включениями в качестве запорного клапана из-за его одностороннего уплотнения и тем более его нельзя использовать в трубопроводах с насыщенными пневмо-гидро абразивными рабочими смесями из-за того, что невозможно осуществить очистку (смывку, сдувку) внутренней полости клапана перед окончательным закрытием, чтобы предохранить уплотнительные поверхности от износа и обеспечить герметичность клапана.
Наиболее близким техническим решением является конструкция запорно-регулирующего клапана, по патенту на полезную модель RU 75230 от 27.07.2008 г. у которого имеются наибольшее число существенных признаков:
Кран содержит корпус с соосными входным и выходным отверстиями, два седла, каждый из которых имеет коническую уплотнительную поверхность, затвор, выполненный в виде двух сегментов, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность, установленный с эксцентриситетом, обеспечивающим в закрытом положении двухстороннее герметичное прилегание к уплотнительной поверхности седел, сегменты установлены в едином корпусе затвора, имеющего возможность поворота вокруг оси, центр которой расположен на оси входного и выходного отверстий, а уплотнительные поверхности седел смещены относительно оси отверстий на величину эксцентриситета уплотнительных поверхностей сегментов запорного элемента.
Недостатком данного крана является его высокие весогабаритные характеристики, высокая себестоимость и относительно низкая надежность конструкции в целом.
Задачей полезной модели является повышение надежности конструкции крана, уменьшение весогабаритных характеристик и снижение его себестоимости.
Технический результат - повышение надежности конструкции крана, уменьшение весогабаритных характеристик достигается за счет того, что кран эксцентриковый, содержащий корпус с соосными входным и выходным отверстиями, два седла, каждый из которых имеет коническую уплотнительную поверхность, затвор, выполненный в виде двух сегментов, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность, установленные с эксцентриситетом, обеспечивающим в закрытом положении двухстороннее герметичное прилегание к уплотнительной поверхности седел, сегменты установлены в едином корпусе затвора, имеющего возможность поворота вокруг оси, центр которой расположен на оси входного и выходного отверстий, а уплотнительные поверхности седел смещены относительно оси отверстий на величину эксцентриситета уплотнительных поверхностей сегментов завтра, согласно полезной модели, корпус снабжен двумя патрубками, герметично соединенными с ним, оси которых совпадают с осями входного и выходного отверстий, в патрубках размещены ранее упомянутые седла, затвор снабжен опорными шейками, на которых осуществляется вращение затвора, затвор и патрубки с седлами соединены между собой узлом жесткого крепления, в котором выполнены отверстия для опорных шеек затвора, а герметичное соединение патрубков с корпусом выполнено сварным.
Узел жесткого крепления может быть выполнен в виде двух пластин параллельно расположенных относительно отверстий патрубков, снабженный резьбовым и штифтовым креплением, а соединение патрубков с корпусом выполнено через введенные донышки.
На фиг.1 изображен продольный разрез крана в положении «закрыто».
На фиг.2 изображено сечение А-А фиг.1.
На фиг.3 изображен сечение Б-Б фиг.2.
1
1
Кран содержит сварной корпус 1, выполненный из трубы с приваренными донышками 2, два патрубка 3, в которых герметично размещены седла 4 с уплотнительными поверхностями Г и Г. Уплотнительные поверхности седел 4 выполнены с эксцентриситетом Z относительно оси отверстий патрубков 3 в противоположные стороны, (см. фиг.1, 2) Затвор 5 имеет сквозное отверстие 6 и выполнен в виде двух сегментов, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность Д и Д.
1
1
1
Сегменты жестко выполнены в едином корпусе. Затвор 5 содержит цилиндрические опорные шейки 7, 8, ось которых пересекает ось отверстий патрубков 3 под углом 90° а уплотнительные поверхности Д и Д смещены относительно опорных шеек 7, 8 затвора 5 противоположным эксцентриситетом Z. Затвор 5 установлен опорными шейками 7,8 во втулки 9, 10, которые расположены в пластинах 11, 12 введенного узла жесткого крепления. Пластины 11, 12 крепятся с патрубками 3 болтами 13 и штифтами 14 (см. фиг.3), обеспечивая полное прилегание уплотнительных поверхностей Д и Д затвора 5 с плоскостями седел Г, Г, при этом неразъемные соединения патрубков 3 с донышками 2 выполнены сварными швами, которые могут быть завершающими. В корпусе 1 герметично размещена сальниковая втулка 15 с комбинированными сальниковыми уплотнениями 16 вала 17. Крутящий момент от привода 18 передается на затвор 5 через вал 17 и шпонку 19.
Крепление привода фланцевое и осуществлено болтами 20. Также как и в прототипе кран может быть снабжен штуцером для подвода избыточного давления чистой среды во внутреннюю полость для осуществления сдувки (смывки) при использовании крана для шламовых сред.
Кран работает следующим образом.
1
1
В открытом положении крана отверстия патрубков 3 соединены между собой через отверстие 6 затвора 5, обеспечивая прохождение рабочей среды с минимальным коэффициентом гидравлического сопротивления. При закрытии крана затвор 5 поворачивается на опорных шейках 7, 8 во втулках 9, 10 до совмещения уплотнительных поверхностей Г с Д и Г с Д
Затвор 5 отсекает рабочую среду, поступающую во входное отверстие патрубка 3. Основную герметизацию крана обеспечивают уплотнительные поверхности затвора 5 и седла 4, которые воспринимают основной перепад давления рабочей среды.
Опытное изготовление и испытания предлагаемой конструкции доказали ее эффективность по сравнению с прототипом и полностью подтвердили снижение весогабаритных характеристик крана, его себестоимость и повышение надежности крана за счет отсутствия крепежных фланцевых соединений патрубков. Также узел жесткого крепления позволяет отказаться от компенсаторов, что существенно повышает технологичность конструкции. Предлагаемая конструкция является полной альтернативой цельносварным шаровым кранам, так как может использоваться как на чистых, так и загрязненных рабочих средах с существенно более высоким ресурсом по цикличности и высокой герметичностью затвора на всем протяжении эксплуатации арматуры.