ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть использована в конструкции шаровых кранов, предназначенных для перекрытия потока рабочей среды в системах газовых магистральных и технологических трубопроводов.
Известен шаровой кран, содержащий корпус с размещенными в нем сферической пробкой и седлом, выполненным в виде двух коаксиально установленных наружной и внутренней втулок, с уплотнительным кольцом в его наружной втулке и защитным кольцом во внутренней втулке. На наружной поверхности внутренней втулки со стороны пробки выполнена кольцевая проточка и в ней установлено защитное кольцо, снабженное стопорным и нажимным кольцами. На контактирующих поверхностях защитного кольца и внутренней втулки выполнены сопрягаемые кольцевые канавки под стопорное кольцо, а на наружной поверхности защитного кольца выполнена проточка для установки прижимного кольца. При этом защитное кольцо выполнено упругим, а между соответствующими поверхностями наружной втулки и защитным кольцом образован зазор, величина которого меньше половины высоты сечения стопорного кольца (авторское свидетельство СССР на изобретение №1654622, МПК F16K 5/06. Опубл. 07.06.1991. Бюл. №21).
Недостатком известного шарового крана является то, что при ею закрытом положении защитное кольцо радиально сжимается, т.к. отсутствует предварительное поджатие посредством пружин, и отходит от пробки, что снижает надежность крана.
Известен также шаровой кран, в корпусе которого установлены поворотная пробка с проходным каналом и два седла с уплотнительными элементами, контактирующими с поворотной пробкой. На внутренней поверхности корпуса коаксиально каждому седлу установлено с возможностью перемещения кольцо, образующее с седлом кольцевую полость для смазки и взаимодействующее с поворотной пробкой с возможностью образования замкнутого контура с уплотнительным элементом для обеспечения дополнительной герметизации при подаче смазки (патент РФ на изобретение №2059137, МПК F16K 5/06, F16K 5/22. Опубл. 27.04.1996).
Однако в данном шаровом кране не исключена возможность разрушения уплотнительного элемента и потеря герметичности крана из-за накопления механических примесей в зазоре между пробкой и седлом при открытом положении крана и при повороте пробки.
Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровую поворотную пробку на опорах и два седла, прижатых пружинами к пробке, каждое из которых содержит уплотнительное кольцо, и защитное металлическое кольцо, прижимаемое пружинами к шаровой пробке (патент РФ на изобретение №2334149, МПК F16K 5/20, F16K 5/06, F16K 25/00. Опубл. 20.09.2008).
Но в этом шаровом кране пружины, прижимающие уплотнительное кольцо к шаровой поворотной пробке, расположены на внешней периферии седла, а пружины, прижимающие защитное металлическое кольцо к шаровой поверхности пробки, расположены вблизи внутреннего отверстия седла.
Такое расположение пружин в шаровых кранах приводит к увеличению габаритных размеров и массы шарового крана.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является уменьшение габаритных размеров и массы шарового крана.
Поставленная задача решается тем, что в шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровую поворотную пробку на опорах и два седла, прижатых пружинами к пробке, каждое из которых содержит уплотнительное кольцо, и защитное металлическое кольцо, прижимаемое пружинами к шаровой пробке, дополнительно введено металлическое кольцо, в котором выполнены сквозные и несквозные отверстия. Причем пружины, взаимодействующие с седлом, установлены в сквозных отверстиях, а взаимодействующие с защитным кольцом - в несквозных отверстиях. При этом введенное металлическое кольцо закреплено на защитном кольце.
Дополнительное введение металлического кольца, в котором выполнены в необходимом порядке сквозные и несквозные отверстия, в которых установлены пружины, взаимодействующие соответственно с седлом и с защитным кольцом, и закрепление введенного металлического кольца на защитном кольце позволяет объединить все пружины в единый узел и разместить его за седлами, что уменьшает наружный диаметр седел и, следовательно, габаритные размеры и массу шарового крана.
Технический результат заключается в уменьшении наружного диаметра седел.
На фиг. 1 изображен общий вид шарового крана, в котором предусмотрена подача уплотнительной смазки в седла, продольный разрез; на фиг. 2 - общий вид шарового крана, в котором не предусмотрена подача уплотнительной смазки в седла, продольный разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1, 2; на фиг. 4 - выносной элемент Б на фиг. 1; на фиг. 5 - выносной элемент В на фиг. 2.
Шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, шаровую поворотную пробку 4 на опорах 5, два седла 6, уплотнительное кольцо 7, защитное металлическое кольцо 8, дополнительное металлическое кольцо 9, в котором выполнены сквозные 10 и несквозные 11 отверстия (фиг. 1, 2), оси 12 и 13 которых параллельны оси 14 защитного кольца 8. В сквозных отверстиях 10 установлены пружины 15, взаимодействующие с седлом 6, а в несквозных отверстиях 11 - пружины 16, взаимодействующие с защитным кольцом 8. В дополнительном 9 и защитном 8 металлических кольцах выполнены радиально-направленные сквозные соосные отверстия 17 и 18, в которых установлены цилиндрические пружинные штифты 19 (фиг. 3), обеспечивающие закрепление дополнительного металлического кольца 9 на защитном кольце 8.
В корпусе 1 выполнены два отверстия 20, через которые уплотнительная смазка 21 подается в седла 6. Седла 6 имеют сквозные радиальные отверстия 22 для подачи уплотнительной смазки 21 в образованную защитным металлическим кольцом 8 и седлом 6 кольцевую полость 23 и уплотнительные кольца 24, 25 (фиг. 1, 4). Поворот шаровой пробки 4 осуществляется шпинделем 26, а седла 6 герметизируются в корпусе 1 уплотнительными кольцами 27 (фиг. 4, 5).
Шаровой кран работает следующим образом.
В положении «Открыто» (фиг. 1, 2) седла 6 с уплотнительным кольцом 7 прижимаются к шаровой поворотной пробке 4 пружинами 15, свободно установленными в сквозных отверстиях 11 дополнительного металлического кольца 9 (фиг. 4, 5), что обеспечивает угловую ориентацию пружин 15 (фиг. 3). А защитное металлическое кольцо 8 прижимается к шаровой поворотной пробке 4 пружинами 16, установленными в несквозных отверстиях 11 дополнительного металлического кольца 9, которое через цилиндрические пружинные штифты 19, установленными в радиально-направленных сквозных соосных отверстиях 17 и 18, взаимодействует с защитным металлическим кольцом 8.
Для подачи уплотнительной смазки 21 (фиг. 1, 4) в седлах 6 в корпусе 1 шарового крана выполнено отверстие 20. Из седел 6 уплотнительная смазка 21 через сквозные радиальные отверстия 22 (фиг. 4) поступает через кольцевую полость 23, образованную защитным металлическим кольцом 8 и седлом 6, в зону контакта уплотнительного кольца 7 с шаровой поворотной пробкой 4 (фиг. 4). Защита полостей седел (фиг. 4), заполняемых уплотнительной смазкой 21 от кольцевого пространства, в котором расположены пружины 15, 16 и дополнительное кольцо 9, осуществляется уплотнителями 24 и 25, а металлическое кольцо 8 защищает зазор между шаровой поворотной пробкой 4 и седлами 6 от попадания в него различных загрязнений из трубопровода (фиг. 1, 4).
Поворот шаровой пробки на 90° осуществляют с помощью шпинделя 26 (фиг. 1, 2). При этом герметичность в положении «Закрыто» обеспечивается поджатием седла 6 к шаровой пробке 4 пружинами 15 и давлением рабочей среды на кольцевую площадь, образованную разностью между диаметром уплотнительного кольца 27, контактирующего с корпусом 1, и диаметром уплотнительного кольца 7, контактирующего с шаровой поворотной пробкой 4 (фиг. 4, 5).
Защитное металлическое кольцо 8 защищает контактирующее с шаровой пробкой 4 уплотнительное кольцо 7 от эррозийного износа при открытии и закрытии крана, когда скорость движения рабочей среды достигает максимума (фиг. 4, 5).
Вариант шарового крана, для которого не требуется подача уплотнительной смазки, например, диаметром DN<100 мм (см. «Общие технические требования к трубопроводной арматуре, поставляемой на объекты ОАО «Газпром». СТО «Газпром» 2-4.1-212-2008, с. 20) изображен на фиг. 2, 5 и работает вышеописанным образом.
В ООО "Завод "Газпроммаш" изготовлена, согласно полезной модели, серия шаровых кранов, габаритные размеры и масса которых существенно меньше по сравнению с серийно изготавливаемыми шаровыми кранами.