Шаровой кран
BALL VALVE

Изобретение относится к области запорно-регулирующей трубопроводной арматуры, и может быть использовано на трубопроводах, транспортирующих жидкие нефтепродукты, воду и другие жидкие среды, для регулирования и перекрытия потока рабочей среды.
Обычно шаровые пробки (шары) для регулирующих и/или запорно-регулирующих шаровых кранов изготавливаются из заготовок шаров для запорных кранов. Процесс изготовления шара с профилированным отверстием характеризуется дополнительными материалами и сложными операциями: 1) холодноштамповочными для изготовления заглушек, 2) сварочными для приварки заглушек в отверстия шара, 3) фрезерными для создания в шаре двух отверстий в оси, перпендикулярной оси с приваренными заглушками, профилирующего отверстия и круглого с противоположенной ему стороны.
Известна конструкция шарового крана по патенту на изобретение RU 2531544, опубликованному 20.10.2014 г. Шаровой кран содержит корпус с входным и выходным патрубками, шаровую полую пробку с профилированным центральным проходным отверстием, поджатые к шаровой пробке входное и выходное седла, установленные соответственно на выходном и входном участках входного и выходного патрубков, и сопряженный с шаровой полой пробкой шпиндель, на котором закреплена ручка, при этом проекция проходного отверстия на плоскость, расположенную перпендикулярно боковым стенкам проходного отверстия, имеет грибовидную форму, причем «шляпка» этой грибовидной формы выполнена с загнутыми в сторону «ножки» закругленными краями и образована выпуклой дугой окружности, закругленные края, образованные дугой окружности, сопряжены с «ножкой» вогнутой внутрь «шляпки» кривой, плавно сопряженной с «ножкой», расположенной горизонтально, плавно сужающейся от «шляпки» к основанию «ножки», выполненной в средней части с постоянной шириной, а основание «ножки» выполнено шире средней части «ножки» и образовано выпуклой дугой окружности с закругленными по выпуклой дуге окружности краями, плавно сопряженными вогнутыми дугами окружности со средней частью «ножки», причем проходное отверстие выполнено симметричным относительно его продольной оси.
Шаровой кран по патенту RU 2531544 является наиболее близким аналогом изобретения.
Недостатками ближайшего аналога является сложность изготовления, большая металлоемкость, в результате чего высокая стоимость изделия, а также высокая кавитация на элементы крана, в результате чего происходит быстрое его разрушение, то есть кран имеет низкие показатели надежности.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является расширение арсенала технических средств, а именно шаровых кранов, предназначенных для регулирования и перекрытия потока рабочей среды.
Технический результат: создание шарового крана, обеспечивающего плавное и точное регулирование и перекрытие потока рабочей среды, уменьшенной металлоемкости, простого по конструкции, надежного в работе.
В результате упрощения изготовления конструкции крана, уменьшения его металлоемкости снижается себестоимость крана, в результате повышения надежности крана увеличивается срок его службы.
Для достижения технического результата в шаровом кране, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, шаровую пробку, согласно изобретению в выходном патрубке установлен корректирующий диск с отверстием для изменения проходного сечения крана, при этом корректирующий диск одновременно выполняет функцию опорного кольца.
Также для достижения технического результата диск имеет бортик, устанавливается после седла, отверстие диска выполнено V-образной или грибовидной формы.
Предложенное устройство позволяет устранить недостатки известных аналогов изобретения.
Выполнение шарового крана, состоящего из корпуса с входным и выходным патрубками, шаровой пробки, с установленным в выходном патрубке диском с отверстием различной формы позволяет отказаться от сложного изготовления шаровой пробки с профилированным отверстием, а именно отпадает необходимость в трех сложных операциях: 1) холодноштамповочными для изготовления заглушек, 2) сварочными для приварки заглушек в отверстия шара, 3) фрезерными для создания в шаре двух отверстий в оси, перпендикулярной оси с приваренными заглушками, профилирующего отверстия и круглого с противоположенной ему стороны, что упрощает изготовление шарового крана.
Вследствие упрощения изготовления шарового крана, уменьшения количества операций в технологическом процессе уменьшается стоимость изготовления изделия.
Выполнение шарового крана, состоящего из корпуса с входным и выходным патрубками, шаровой пробки, с установленным в выходном патрубке диском с отверстием различной формы позволяет отказаться от сложного изготовления шаровой пробки с профилированным отверстием, тем самым избежать применения дополнительных материалов, например, для изготовления заглушек в отверстии шара, что приводит к уменьшению количества металла, расходуемого на изготовление шарового крана, а значит к уменьшению металлоемкости крана.
Уменьшение металлоемкости крана приводит к уменьшению количества используемого металла, что удешевляет изготовление шарового крана.
Выполнение шарового крана, состоящего из корпуса с входным и выходным патрубками, шаровой пробки, с установленным в выходном патрубке диском с отверстием различной формы позволяет вынести факторы образования кавитации в процессе регулирования потока рабочей среды от элементов крана, например седел, в сторону выходного патрубка с корректирующим диском, что, избавляет элементы крана от разрушительных последствий кавитации, в результате чего повышается надежность крана, следовательно, увеличивается срок службы крана.
Таким образом, вышеуказанные особенности конструкции позволяют обеспечить создание шарового крана, предназначенного для регулирования и перекрытия потока рабочей среды уменьшенной металлоемкости, простого по конструкции, повышенной надежности.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид шарового крана, на фиг. 2 - общий вид корректирующего диска, на фиг. 3 - диск, вид сверху, на фиг. 4 - диск в разрезе.
Шаровой кран состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, шаровой пробки 4. Шаровая пробка 4 является стандартной, имеет отверстие для прохода рабочей среды (проходное отверстие). Проекция на плоскость входной и выходной поверхности проходного отверстия шаровой пробки 4 имеет форму круга. При этом шаровая пробка 4 может быть выполнена любой известной конструкции: полой, цельной, со вставкой, выполненной в конструкции «плавающая» либо находящаяся в опорах или другой. К шаровой пробке 4 пружинами 5 и 6 могут быть поджаты седла 7 и 8. В шаровом кране могут использоваться тарельчатые пружины 5 и 6. Седла 7 и 8 могут быть выполнены из армированного износостойкого фторопласта. Седло 7 поджато пружиной 5 через опорное кольцо 9. Опорное кольцо 9 может иметь плоскую либо L- образную форму. В выходном патрубке 3 установлен корректирующий диск 10. Месторасположение диска 10 в выходном патрубке принципиального значения не имеет, так корректирующий диск 10 может располагаться после седла 8, если седла имеются в шаровом кране. Основным является то, что корректирующий диск 10 устанавливается без внесения изменения в конструкцию шаровой пробки 4. Корректирующий диск 10 одновременно выполняет функцию опорного кольца, аналогичную функции опорного кольца 9. Корректирующий диск 10 имеет профилирующее отверстие 11. Форма отверстия 11 может быть любой, например V-образной, грибовидной или другой. Форма отверстия 11 выбирается в зависимости от гидравлической характеристики крана, необходимой пропускной способности и требуемого диапазона регулирования потока рабочей среды. Отверстие 11 в диске 10 выполнено симметрично относительно продольной оси крана. Корректирующий диск 10 может иметь бортик 12. Поверхность диска 10 выполнена таким образом, что она совмещается с поверхностью шаровой пробки 4.
Управление краном осуществляется посредством ручки 13 или редуктора, сопряженных со штоком (шпинделем) 14, находящимся в горловине 15, приваренной к корпусу 1. Кран может иметь шкалу 16 и указатель расхода 17.
Пример выполнения изобретения.
Шаровой кран состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, шаровой пробки 4. Шаровая пробка 4 является стандартной, имеет отверстие для прохода рабочей среды (проходное отверстие). Проекция на плоскость входной и выходной поверхности проходного отверстия шаровой пробки 4 имеет форму круга. Шаровая пробка 4 выполнена полой. К шаровой пробке 4 пружинами 5 и 6 поджаты седла 7 и 8. В шаровом кране используются тарельчатые пружины 5 и 6. Седла 7 и 8 выполнены из армированного износостойкого фторопласта. Седло 7 поджато пружиной 5 через опорное кольцо 9. Опорное кольцо 9 имеет L-образную форму. В выходном патрубке 3 установлен корректирующий диск 10, расположенный после седла 8. Корректирующий диск 10 одновременно выполняет функцию опорного кольца, аналогичную функции опорного кольца 9. Корректирующий диск 10 имеет профилирующее отверстие 11.
Форма отверстия 11 V-образная. Отверстие 11 в диске 10 выполнено симметрично относительно продольной оси крана. Поверхность диска 10 выполнена таким образом, что она совмещается с поверхностью шаровой пробки 4.
Управление краном осуществляется посредством ручки 13 или редуктора, сопряженных со штоком (шпинделем) 14, находящимся в горловине 15, приваренной к корпусу 1. Кран может иметь шкалу 16 и указатель расхода 17.
Работа шарового крана осуществляется следующим образом.
Краны шаровые регулирующие объединяют в себе функции балансировочного и запорного шарового крана, посредством которого осуществляется регулирование гидравлического сопротивления путем изменения проходного сечения в кране, что невозможно осуществить с помощью запорных шаровых кранов.
Работа крана осуществляется поворотом рукоятки 13 крана в диапазоне от 0° до 90°. При повороте ручки 13 в положении «закрыто» 90° кран перекрывает поток жидкости. Вращением рукоятки 13, с помощью указателя 17 и шкалы 16 с делениями, уставляется необходимый расход.
Таким образом, регулирование гидравлического сопротивления в шаровом кране реализовано путем изменения проходного сечения без использования специального шара, сложного в изготовлении, имеющего большую металлоемкость. Выполнение шарового крана, состоящего из корпуса с входным и выходным патрубками, шаровой пробки, с установленным в выходном патрубке диском с отверстием позволяет уменьшить металлоемкость, упростить изготовление конструкции, повысить надежность крана.