Полуавтоматический шаровый криогенный кран
SEMI-AUTOMATIC BALL CRYOGENIC CRANE

Изобретение относится к запорно-регулирующей трубопроводной арматуре, в частности к полуавтоматическим шаровым криогенным кранам.
Известен шаровый кран, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, в котором установлена шаровая пробка со сквозным отверстием, приводимая в движении штоком, и седла из полиуретана, взаимодействующие со сферической поверхностью шаровой пробки (патент на изобретение RU №2 641 544 «Шаровый кран», МПК F16K 5/06, F16K 5/08, опубл. 10.01.2018 г.).
Недостатком конструкции шарового крана является ручное управление и невозможность открытия и закрытия шарового крана в автоматическом режиме, что снижает безопасность его эксплуатации при возникновении нештатной ситуации, например, утечки рабочей среды или возникновения пожара.
Известен шаровый кран с пневматическим управлением (каталог компании «Энергомаш» «Трубопроводная арматура для газовой промышленности» 2017 г., стр. 44, кран модели RSBV с пневмоприводом производства Control Seal), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, в котором установлена шаровая пробка со сквозным отверстием, седла из полиуретана, взаимодействующие со сферической поверхностью шаровой пробки. Шаровая пробка приводится в движении при помощи пневмоцилиндра с прямым и обратным действием.
Недостатком конструкции шарового крана с пневматическим управлением является увеличение его габаритов, снижение надежности открытия и закрытия при низких температурах окружающей среды из-за возможности замерзания воды, содержащейся в воздухе в управляющем канале пневмоцилиндра.
Известен шаровый кран, управляемый при помощи электродвигателя (каталог компании «Энергомаш» «Трубопроводная арматура для газовой промышленности» 2017 г., стр. 44, кран модели RSBV с электродвигателем и редуктором производства Control Seal), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, в котором установлена шаровая пробка со сквозным отверстием, седла из полиуретана, взаимодействующие со сферической поверхностью шаровой пробки. Шаровая пробка приводится в движении при помощи электродвигателя с червячным редуктором.
Недостатком конструкции шарового крана, управляемого при помощи электродвигателя, является то, что процесс открытия и закрытия занимает много времени, а при отключении питания электродвигателя кран остается в том положении, в котором находился на момент отключения питания электродвигателя, что требует наличия дублирующего ручного привода и соответственно увеличивает габариты и вес крана, снижает безопасность в случае возникновения нештатной ситуации, например, утечки рабочей среды или возникновения пожара.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности эксплуатации полуавтоматического шарового криогенного крана при необходимости быстрого перекрытия подачи жидкого криогенного топлива в автоматическом режиме без подачи команды или при невозможности закрытия крана в ручном режиме в случае возникновения нештатной ситуации например, утечки рабочей среды или возникновения пожара.
Технический результат достигается тем, что в полуавтоматическом шаровом криогенным кране, содержащем цилиндрический корпус с фланцами для крепления к трубопроводу, с горизонтальными входным и выходным отверстиями, вертикальным отводом с отверстием для прохода штока, основание под седла, выполненные из фторопласта, расположенное в центре корпуса на пересечении осей симметрии горизонтальных входного и выходного отверстий и отверстия для прохода штока, шаровую пробку с горизонтальным отверстием, установленную в седлах, опирающихся на основание, к которой жестко прикреплен шток с рукояткой, для его фиксации в открытом состоянии к корпусу через кронштейн прикреплен электромагнит с возможностью взаимодействия с металлической пластиной, установленной вертикально на нижней поверхности рукоятки, а для его закрытия между корпусом и рукояткой размещена возвращающая пружина, одним концом зафиксированная в верхней части вертикального отвода для прохода штока, а другим концом закрепленная посредством фиксатора на рукоятке, причем фиксатор расположен на нижней поверхности рукоятки перед металлической пластиной.
Также технический результат достигается тем, что на корпусе полуавтоматического шарового криогенного крана дополнительно могут быть установлены два датчика, один из которых предназначен для удаленной сигнализации об открытом положении рукоятки, а другой - для удаленной сигнализации о закрытом положении рукоятки.
Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже изображен полуавтоматический шаровый криогенный кран в разрезе.
Полуавтоматический шаровый криогенный кран содержит цилиндрический корпус 1 с фланцами 2 для крепления к трубопроводу (на фиг. не показан) с горизонтальными входным 3 и выходным 4 отверстиями, вертикальным отводом 5 с отверстием 6 для прохода штока 7, основанием 8 под седла 9, выполненные из фторопласта. Основание 8 расположено в центре цилиндрического корпуса 1 на пересечении осей симметрии горизонтальных входного 3 и выходного 4 отверстий и отверстия 6 для прохода штока 7. В седла 9 установлена шаровая пробка 10 с горизонтальным сквозным отверстием 11. К шаровой пробке 10 жестко прикреплен шток 7, проходящий через отверстие 6 вертикального отвода 5. К штоку 7 прикреплена рукоятка 12, на нижней поверхности которой вертикально установлена металлическая пластина 13, перед которой закреплен фиксатор 14. Между цилиндрическим корпусом 1 и рукояткой 12 установлена возвращающая пружина 15, одним концом зафиксированная в верхней части вертикального отвода 5, а другим концом закрепленная посредством фиксатора 14 на рукоятке 12. Электромагнит 16 прикреплен к корпусу 1 через кронштейн 17 с возможностью взаимодействия с вертикально установленной металлической пластиной 13, размещенной на нижней поверхности рукоятки 12 при открытом положении полуавтоматического шарового криогенного крана для удержания рукоятки 12.
Изобретение осуществляется следующим образом.
В закрытом (нерабочем) положении при отсутствии в цепи питания электроэнергии полуавтоматический шаровый криогенный кран (далее по тексту - кран) закрыт усилием возвращающей пружины 15, одним концом зафиксированной в верхней части вертикального отвода 5 для прохода штока 7, а другим концом закрепленной посредством фиксатора 14 на нижней поверхности рукоятки 12 крана,, на которой после фиксатора 14 вертикально расположена металлическая пластина 13 для взаимодействия с электромагнитом 16. прикрепленным к корпусу 1 через кронштейн 17. Усилие электромагнита 16 выбирается из условия удержания рукоятки 12 в открытом состоянии крана с учетом усилия сжатой возвращающей пружины 15.
При поступлении электрической энергии по цепи питания к электромагниту 16 вокруг него формируется магнитное поле (питание электромагнита осуществляется от стороннего источника электроэнергии, на фиг. не показан). При повороте рукоятки 12 вручную сжимается возвращающая пружина 15 и металлическая пластина 13 касается электромагнита 16, в результате чего происходит удержание рукоятки 12 в открытом положении крана. При размыкании электрической цепи питания прекращается взаимодействие электромагнита 16 и металлической пластины 13, возвращающая пружина 15 разжимается, осуществляя через фиксатор 14 поворот рукоятки 12 и закрытие крана. Для повторного открытия крана необходимо вручную повернуть рукоятку 12, предварительно включив питание электромагнита 16.