ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к области трубопроводной арматуры, в частности к шаровым кранам, и предназначена для надежного перекрытия проходного сечения в газовых, магистральных и технологических трубопроводах, а также в других областях промышленности.
Известен шаровой кран по патенту на полезную модель RU 86267 U1, МПК F16K 5/06, публикация 27.08.2009 г.
Шаровой кран, содержащий цельносварной неразъемный корпус, выполненный из двух полукорпусов с присоединительными патрубками, шаровую поворотную пробку с верхней и нижней цапфами, размещенными в опорных плитах, шпиндель. Полукорпуса шарового крана выполнены с расточками под опорные плиты, при этом диаметр и глубина расточек в полукорпусах шарового крана удовлетворяют минимально возможной толщине стенки шарового крана определенного типоразмера в месте выполнения данных расточек. Опорные плиты выполнены с концентричными радиусными поверхностями, диаметр которых соответствует диаметру расточек в полукорпусах шарового крана. Шаровая поворотная пробка выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси шарового крана вместе с цапфами и опорными плитами по расточкам, выполненным в полукорпусах шарового крана, а верхняя цапфа поворотной шаровой пробки имеет паз, перпендикулярный проходному отверстию поворотной шаровой пробки. Шпиндель шарового крана выполнен с выступом соответствующим пазу в цапфе шаровой поворотной пробки, при этом поворотная шаровая пробка имеет возможность поворота посредством шпинделя за счет соединения выступ-паз.
Известный шаровой кран имеет ряд недостатков:
- термическое влияние при сварке корпуса собранного шарового крана может привести к выходу из строя уплотнительных элементов шаровой поворотной пробки и шпинделя, и, как следствие, нарушению герметичности шарового крана.
- при остывании сварных швов происходят неконтролируемые изменения взаимных положений: фланца относительно полукорпусов шарового крана и полукорпусов друг относительно друга, что приведет как к зажиму опорными поверхностями полукорпусов шарового крана плит и как следствие заклиниванию шаровой пробки, так и чрезмерно большому зазору между опорными поверхностями полукорпусов шарового крана и плит, в результате чего из-за перекоса пробки усилие будет восприниматься шпинделем, что приведет к его повышенному износу и преждевременному выходу из строя шарового крана.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности конструкции и долговечности работы шарового крана, за счет отсутствия температурного воздействия при сборке корпуса шарового крана.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что корпус шарового крана представлен в виде горизонтально расположенной толстостенной цилиндрической обечайки и выполнен, как единое целое, с двумя тонкостенными кольцами, которые завальцованы к внешним поверхностям дополнительных отдельных корпусных деталей и приварены к ним, образуя неразъемный корпус. Сварка силовых швов корпуса шарового крана выполняется до основной сборки шарового крана, тем самым температурное воздействие сварных швов корпуса не может повлиять на качество уплотнительных элементов собираемого изделия. Данная конструкция повышает надежность и долговечность работы шарового крана.
Технический результат решается за счет того, что в конструкции шарового крана, содержащим корпус с горизонтально расположенным в положении «открыто» проходным отверстием для свободного прохода рабочей среды, в верхней части корпуса выполнено отверстие для неразъемной установки нижнего конца вертикального фланца, а сам фланец приварен к внешней поверхности корпуса. Симметрично вертикальной оси шарового крана внутри корпуса установлены шаровая поворотная пробка с верхней цапфой, имеющей паз, и нижней цапфой, две опорные плиты и два седла с уплотнительными элементами. В вертикальном фланце установлены шпиндель с уплотнительными элементами, имеющий нижний выступ, помещенный в паз верхней цапфы шаровой поворотной пробки, втулка с уплотнениями, закрепленная винтами к верхнему концу фланца, фланцевая крышка. При этом по краям внутри корпуса установлены две дополнительные отдельные корпусные детали с пружинами внутри них. Они выполнены как единое целое с присоединительными патрубками. А сам корпус шарового крана представлен в виде горизонтально расположенной толстостенной цилиндрической обечайки и выполнен как единое целое с двумя тонкостенными кольцами, которые завальцованы к внешним поверхностям дополнительных отдельных корпусных деталей и приварены к ним, образуя неразъемный корпус.
Предлагаемая конструкция шарового крана представлена на чертеже (фиг.).
Шаровой кран включает корпус 1 с горизонтально расположенным в положении «открыто» проходным отверстием для свободного прохода рабочей среды, в верхней части корпуса 1 выполнено отверстие для неразъемной установки нижнего конца вертикального фланца 2, а сам фланец 2 приварен к внешней поверхности корпуса 1. Симметрично вертикальной оси шарового крана внутри корпуса 1 установлены шаровая поворотная пробка 3 с верхней цапфой, имеющей паз, и нижней цапфой, две опорные плиты 4 и два седла 5 с уплотнительными элементами 6. В вертикальном фланце 2 установлены шпиндель 7 с уплотнительными элементами 8, имеющий нижний выступ, помещенный в паз верхней цапфы шаровой поворотной пробки 3, втулка 9 с уплотнительными элементами 10, закрепленная винтами к верхнему концу вертикального фланца фланца 2, фланцевая крышка 11. При этом по краям внутри корпуса установлены две дополнительные отдельные корпусные детали 12 с пружинами 13 внутри них. Корпусные детали 12 выполнены как единое целое с присоединительными патрубками. А сам корпус 1 шарового крана представлен в виде горизонтально расположенной толстостенной цилиндрической обечайки 14 и выполнен, как единое целое с двумя тонкостенными кольцами 15 на торцах, которые завальцованы к внешним поверхностям дополнительных отдельных корпусных деталей 12 и приварены к ним, образуя неразъемный корпус 1. Герметичность корпуса 1 относительно внешней среды обеспечивается уплотнительными элементами с каждой стороны толстостенной цилиндрической обечайки 14.
Шаровой кран работает следующим образом (см. фиг.). Производили сборку и испытание опытного образца шарового крана DN80 PN16 МПа.
В соответствии с нормами ГОСТ 14249 для цилиндрических обечаек с внутренним диаметром 135 мм и давлением 16 МПа минимальная толщина стенки должна быть 7,1 мм. Учитывая полученный результат для изготовления опытного образца, стенку толстостенной цилиндрической обечайки 14 выполнили толщиной 10 мм, а толщину тонкостенного кольца 15 под завальцовку - 2,5 мм.
Сборка шарового крана осуществлялась следующим образом: в толстостенную цилиндрическую обечайку 14 с предварительно вваренным вертикальным фланцем 2 с одной стороны вставили корпусные детали 12 с размещенными в ней седлом 5, пружинами 13 и уплотнительными элементами 6, а с другой стороны шаровая поворотная пробка 3 с двумя опорными плитами 4 до касания сферической поверхности шаровой поворотной пробки 3 с седлом 5, после чего вставили вторую корпусную деталь 12 с размещенными в ней седлом 5, пружинами 13 и уплотнительными элементами 6. При помощи технологического приспособления корпусные детали 12 стягивали до упора своими опорными поверхностями в опорные поверхности толстостенной цилиндрической обечайки 14. Пространственная ориентация шаровой поворотной пробки 3 в толстостенной цилиндрической обечайке 14 осуществляется за счет установки в вертикальный фланец 2 и паз верхней цапфы шаровой поворотной пробки 3 выступа шпинделя 7 с уплотнительными элементами 8, втулки 9 с уплотнительными элементами 10 закрепленной винтами к верхнему концу вертикального фланца 2 и фиксируется фланцевой крышкой 11. Перед завальцовкой корпуса шарового крана 1 провели проверку герметичности всех уплотнительных элементов собранной конструкции, для чего шаровую поворотную пробку 3 развернули в положение «закрыто», а внутрь собранной конструкции подали давление равное 1,1 PN. Убедившись в отсутствии течи всех уплотнительных элементов собранной конструкции, произвели завальцовку двух тонкостенных колец 15 на торцах толстостенной цилиндрической обечайки 14 к внешним поверхностям дополнительных корпусных деталей 12, а места стыка проварили декоративным швом, образуя неразъемный корпус 1 шарового крана. Провели гидроиспытания шарового крана в соответствии с нормами СТО Газпром, что подтвердило надежность и работоспособность конструкции шарового крана.
Использование данного технического решения позволило повысить надежность конструкции шарового крана за счет отсутствия температурного воздействия при сборке корпуса шарового крана и обеспечило долговечность его работы по сравнению с изготавливаемым серийным образцом.