ШАРОВОЙ КРАН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

2
Полезная модель относится к арматуростроению и может быть использована в качестве запорного устройства при транспортировке различных сред (природный газ, вода, нефтепродукты и т.д.) в технологических линиях и устройствах в условиях давления ≥63 кгс/см (6,3 МПа).
Известен шаровой кран (патент RU 2098706 C1, МПК 8 F16K 5/06, опубл. 10.12.1997), который содержит корпус с впускным и выпускным участками для протекания рабочей среды, сообщающиеся между собой через разделяющую их рабочую камеру, во внутренней полости корпуса установлен шаровой затвор, снабженный средством для перемещения в вертикальной плоскости на угол 90 град, и две подвижные упруго нагруженные поджимными устройствами неметаллические прокладки, установленные в металлические обоймы по обеим сторонам шарового затвора и сферическими внутренними поверхностями полностью соприкасающиеся с поверхность шарового крана, одна из обойм расположена в цилиндрической расточке корпуса, а другая - в цилиндрической расточке патрубка, подсоединенного к впускному отверстию.
Недостаток указанного шарового крана заключается в его низкой надежности, поскольку герметичность крана может быть нарушена вследствие выдавливания уплотнения из обоймы на начальном этапе движения запорного шарового крана из положения «закрыто» в положение «открыто» из-за отсутствия давления в рабочей камере крана к моменту его открытия.
Техническим результатом является повышение надежности за счет обеспечения герметичности на начальном этапе движения запорного шарового крана из положения «закрыто» в положение «отрыто».
Указанный технический результат достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с впускным и выпускным участками для протекания рабочей среды, сообщающимися между собой через разделяющую рабочую камеру, в которой установлен шаровой запорный орган со сквозным отверстием, снабженный средством для поворота в вертикальной плоскости на угол 90 град., по обеим сторонам шарового запорного органа расположены подвижные упруго нагруженные поджимными устройствами седла-уплотнители, выполненные из полимерного материала с центральными вогнутыми участками, полностью соприкасающимися с поверхностью шарового запорного органа, установленные в металлические обоймы, одна из которых расположена в цилиндрической расточке корпуса, а другая - в цилиндрической расточке патрубка, подсоединенного к впускному отверстию, при этом в указанных седлах-уплотнителях и обоймах выполнены сообщающиеся между собой дренажные каналы, которые расположены в плоскости, поперечной оси шарового запорного органа симметрично относительно этой оси и связывают впускной участок шарового крана с рабочей камерой.
На фиг.1 представлена конструкция шарового крана.
На фиг.2 - сечение шарового крана по А-А.
Шаровой кран содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 участками для прохода рабочей среды, сообщающиеся между собой через разделяющую их полость - рабочую камеру 4. В полости 4 находится шаровой запорный орган (шар) 5 со сквозным отверстием 6. Запорный орган 5 имеет возможность поворота в вертикальной плоскости на угол 90° с помощью пневмо-, гидро-, электропривода или посредством ручного управления между положениями крана «открыто» и «закрыто». При положении «открыто» отверстие запорного шарового органа соосно с впускным 2 и выпускным 3 участками, а в положении «закрыто» ось отверстия запорного органа 5 перпендикулярна оси корпуса 1. Два подвижных упруго нагруженных поджимными устройствами 7, 8 седла-уплотнители 9, 10, выполненные из полимерных материалов с центральными вогнутыми участками, полностью соприкасающимися с поверхностью шарового запорного органа, расположены по обеим сторонам запорного органа 5. Поджимные устройства 7, 8 седел-уплотнителей 9, 10 выполнены в виде тарельчатой пружины, или пружины сжатия или их комплекта.
Седла-уплотнители 9, 10 запорного органа 5 (шара) установлены в металлические обоймы 11, 12 соответственно, одно из которых расположено в цилиндрической расточке корпуса, а другое - в цилиндрической расточке патрубка (муфты, фланца, штуцера). Металлические обоймы 11, 12 поджимают седла-уплотнители к поверхности шарового запорного органа 5 с помощью поджимных устройств 7, 8. За счет применения того или иного вида полимерного материала осуществляется герметизация запорного органа, что обеспечивает перекрытие рабочей среды в трубопроводе.
В указанных седлах-уплотнителях 9, 10 и обоймах 11, 12 выполнены сообщающиеся между собой дренажные каналы 13, 14 (фиг.2), которые расположены в плоскости, поперечной оси шарового крана симметрично относительно этой оси и связывают впускной участок 2 внутренней полости шарового крана с рабочей камерой 4.
Шаровой кран работает следующим образом.
В начальный момент кран находится в положении «закрыто», то есть отверстие шарового запорного органа 5 перпендикулярно продольной оси корпуса 1, что обеспечивается перекрытие рабочей среды. При повороте крана, например шпинделем 15 на угол 90° против часовой стрелки кран принимает положение «открыто», то есть отверстие шарового запорного органа 5 соосно с трубопроводом. В начальный момент открытия, то есть в тот момент, когда шаровой запорный орган 5 обеспечивает начало пропуска рабочей среды из впускной полости 2 - полости подачи в рабочую камеру 4, из-за большой разницы давления в полости подачи и рабочей камере за счет наличия дренажных каналов в седлах-уплотнителях 9, 10 происходит перетекание рабочей среды из впускной полости в рабочую камеру 4. Это приводит к выравниванию давлений в полостях к моменту открытия запорного органа.
В результате выравнивается давление между полостью 2 подачи рабочей среды и рабочей камерой 4 в начальный момент открытия запорного крана, обеспечивается механическая прочность уплотнительных седел, исключается выдавливание уплотнения в момент открытия крана, и тем самым повышается герметичность и надежность.