Запорно-регулирующий шаровой кран

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к запорно-регулирующим шаровым кранам.
Известен шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровой поворотный затвор (пробку) со сквозным проходным отверстием, шпиндель (шток), седла шарового поворотного затвора, причем в сквозном проходном отверстии шарового поворотного затвора установлены рассекатели потока среды, которые выполнены в виде соединенных между собой трех перфорированных круглыми отверстиями плоских пластин, установленных параллельно друг другу, параллельно оси поворота шарового поворотного затвора и на равном расстоянии крайних пластин от центральной пластины, причем центральная плоская пластина проходит через ось шарового поворотного затвора. Входная и выходная кромки плоских пластин выполнены вдоль сферической поверхности шарового поворотного затвора и скруглены, причем профиль скругления образован дугами окружности, плавно сопряженными с плоской боковой поверхностью пластин (патент на изобретение РФ № 2687186, МПК F16K 5/06 F16K 5/12, 2019 г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к предложенному, поэтому принято за прототип.
Техническая проблема этого известного устройства заключается в отсутствии возможности точной регулировки расхода потока среды на малых углах открытия пробки крана.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в устранении указанной проблемы путем расширения диапазона регулирования расхода потока среды в момент открытия/закрытия крана, благодаря чему уменьшается турбулентность, кавитация на малых углах открытия крана и повышается срок службы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в запорно-регулирующем шаровом кране, содержащем  корпус с входным и выходным патрубками,  седло, установленное во входной части корпуса по направлению потока рабочей среды,  установленную в корпусе поворотную сферическую пробку со сквозным проходным отверстием, управляемую приводным штоком,  рассекатель потока среды, выполненный в виде трех соединенных между собой дросселирующих пластин с круглыми сквозными отверстиями на их поверхностях, жестко прикрепленных к внутренней поверхности пробки  с расположением пластин вдоль оси проходного отверстия пробки параллельно оси ее поворота на равном расстоянии друг от друга, а торцы пластин на входе и выходе потока среды выполнены дугообразными, при этом  на поверхностях пластин непосредственно у дугообразных их торцов и на равном расстоянии от них выполнены дополнительные круглые сквозные отверстия, диаметры которых меньше диаметров имеющихся  отверстий на поверхностях пластин.
При этом дополнительные круглые сквозные отверстия расположены на равном расстоянии между собой и симметрично относительно оси прохода.
Устройство иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 изображен запорно-регулирующий шаровой кран, продольный разрез;
на фиг.2 – пробка с рассекателем, поперечный разрез;
на фиг.3 – рассекатель потока среды, вид сбоку;
На фиг. 4 – разрез А- А на фиг. 3.
Запорно-регулирующий шаровой кран содержит  корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, седло 4, установленное во входной части корпуса по направлению потока рабочей среды, и  установленную в плитах 5 корпуса 1 поворотную сферическую пробку 6 со сквозным проходным отверстием «а», управляемую приводным штоком 7.
Внутри пробки 6 смонтирован  рассекатель 8 потока среды, выполненный в виде трех соединенных между собой стержнями 9 дросселирующих пластин 10, 11, 12 с круглыми сквозными отверстиями «б» на их поверхностях. Пластины 10-12 жестко прикреплены к внутренней поверхности пробки 6 и расположены вдоль оси «в-в» проходного отверстия «а» пробки 6 параллельно оси ее поворота «г-г», причем средняя пластина 11 установлена на оси «г-г», а   пластины 10 и 12 - на равном расстоянии от пластины 11. Торцы «д», «е» пластин 10-12, соответственно,  на входе и выходе потока среды, выполнены дугообразными, расположенными вдоль сферической поверхности пробки 6, причем дуги плавно сопряжены с плоской боковой поверхностью пластин.
На поверхностях пластин 10-12 непосредственно у дугообразных их торцов «д» и «е» и на равном расстоянии от них выполнены дополнительные круглые сквозные отверстия «ж», диаметры которых меньше диаметров  отверстий «б».  При этом дополнительные круглые сквозные отверстия «ж» расположены на равном расстоянии между собой и симметрично относительно оси прохода.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета, не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в заявленной формуле полезной модели, т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо,  следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Запорно-регулирующий шаровой кран работает следующим образом.
В полностью открытом положении шарового крана  ось сквозного проходного отверстия «а» пробки 6 совпадает с продольной осью корпуса 1. Дросселирующие пластины 10,11,12 расположены параллельно оси «а», по направлению потока среды, не препятствуя ее течению.
В закрытом положении шарового крана пробка 6 перекрывает проходное отверстие входного патрубка 2.
При регулировании расхода протекающей среды,  пробку 6 устанавливают в промежуточное положение, при котором поток среды проходит между пластинами 10, 11, 12 с дросселированием  через отверстия «б» и «ж».
При этом в начале открытия пробки 6, рабочая среда начинает движение в образовавшуюся щель между  седлом 4 и пробкой 6, поток среды имеет высокую скорость, которая способствует возникновению турбуленции и кавитации на выходе. Отверстия «б» и «ж» в дросселирующих пластинах 10-12 снижают возникновение этого эффекта, создавая лабиринт, снижающий скорость прохождения потока рабочей среды. Дополнительные отверстия «ж» меньшего диаметра в дросселирующих пластинах, расположенные близко к наружному диаметру сферы пробки, начинают работать при выходе рабочей среды из пробки на выход из крана, обеспечивая на малых углах  открытия/закрытия  пробки 6 шарового крана прохождение рабочей среды на меньших углах открытия пробки, еще больше снижая скорость потока рабочей среды, что положительно сказывается на снижении  кавитации и эрозионного износа деталей крана, особенно проявляющегося  при малых углах открытия пробки.
Кроме того, наличие  дополнительных отверстий «ж», равноудаленных от торцов пластин и друг от друга, увеличивает общую площадь перфорации пластин, обеспечивая более  плавное изменение скорости, что также снижает эффект кавитации и турбулентности потока.
Использование заявленной полезной модели  позволяет расширить диапазона регулирования расхода потока среды в момент открытия/закрытия крана (пробки крана), благодаря чему уменьшается турбулентность, кавитация на малых углах открытия крана и повышается срок службы.
Кроме того,  расширяется арсенал средств определенного назначения, альтернативного известному из прототипа решению.