КРАН ШАРОВОЙ УГЛОВОЙ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ ЗАЩИТЫ

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к кранам с поворотными пробками, имеющими седловую поверхность, форма которой представляет собой поверхность тела вращения.
Известен кран шаровой угловой, содержащий корпус с внутренней полостью, к которой примыкают входной и выходной патрубки для рабочей среды, неметаллические седла со сферической уплотнительной поверхностью, одно из седел поджато двумя тарельчатыми пружинами, расположенный во внутренней полости металлический шаровой затвор с проходным выходным отверстием, снабженный средством для перемещения (Свидетельство Российской Федерации на полезную модель №12446, 1999 г., по кл. МПК F16К 5/06).
Однако кран этой конструкции имеет ряд недостатков: металлический шаровой затвор с проходным выходным отверстием при повороте цепляет кромками у отверстия заднее уплотнительное седло и приводит к его износу; конструкция металлического шарового затвора с выходным отверстием не имеет плавной поверхности перетекания рабочей среды, что в свою очередь приводит к повышению коэффициента гидравлического сопротивления крана; разность площадей контакта в разъеме между металлическим шаровым затвором и неметаллическим уплотнительным седлом, а также в разъеме между неметаллическим уплотнительным седлом и корпусом крана, приводит к различной степени герметичности в этих разъемах, что обусловливает либо недостаточную герметичность одного из разъемов, либо превышение допустимого контактного давления в одном из разъемов; конструкция устройства перемещения заднего уплотнительного седла между задней крышкой крана и тарельчатой пружиной приводит к деформации места контакта тарельчатой пружины и задней крышки в период эксплуатации, а следовательно к уменьшению усилия поджатия тарельчатой пружины и потере герметичности крана.
Задачей полезной модели является уменьшение износа уплотнительных поверхностей, повышение герметичности уплотнения в затворе, уменьшение гидравлического сопротивления.
Поставленная задача решается:
- установкой устройства перемещения заднего уплотнительного седла в заднюю крышку с зазором, что позволяет не делать уравнительных отверстий на задней сферической поверхности металлического шарового затвора, что приводит к снижению износа заднего уплотнительного седла и в совокупности с тем, что переднее и заднее уплотнительные седла одинаковые, позволяет использовать заднее уплотнительное седло в качестве замены переднему уплотнительному седлу при ремонте крана;
- применением тороидальной уплотнительной поверхности неметаллических уплотнительных седел, что обеспечивает большую степень герметичности по сравнению с конусной и сферической поверхностью;
- созданием кольцевой проточки на поверхности неметаллических уплотнительных седел и варьированием ее диаметра, что позволяет создать контактное давление между металлическим шаровым затвором и неметаллическим уплотнительным седлом равным контактному давлению между неметаллическим уплотнительным седлом и корпусом крана, что приводит к равной степени герметичности в этих разъемах;
- применением тороидальной формы проходного отверстия в металлическом шаровом затворе, что снижает коэффициент гидравлического сопротивления крана;
- установкой в устройство перемещения заднего уплотнительного седла между задней крышкой крана и тарельчатой пружиной кольца с твердостью большей, чем твердость материала задней крышки, что препятствует смятию места контакта тарельчатой пружины и задней крышки в период эксплуатации, что в свою очередь приводит к сохранению герметичности крана.
Кран шаровой угловой с двумя степенями защиты представлен на фиг. 1-2, где:
1 - корпус, 2 - металлический шаровой затвор, 3 - кольцо, 4 - тарельчатая пружина, 5 - кольцевая вставка, 6 - заднее неметаллическое уплотнительное седло, 7 - задняя крышка, 8 - графитовое уплотнительное кольцо, 9 - шпиндель, 10 - рукоятка, 11 - переднее неметаллическое уплотнительное седло, 12 - заглушка, 13 - тросик, 14 - внутренняя полость крана, 15 - задняя сферическая поверхность металлического шарового затвора, 16 - выходной патрубок, 17 - входной патрубок, 18 - зазор, 19 - кольцевая проточка.
Общая конструкция крана шарового углового с двумя степенями защиты состоит из корпуса 1 с внутренней полостью крана 14, к которой примыкают входной патрубок 17 и выходной патрубок 16 для рабочей среды. Во внутренней полости 14 установлены заднее и переднее неметаллические уплотнительные седла 6 и 11 с тороидальной уплотнительной поверхностью, и имеющие на задней поверхности кольцевую проточку 19. Во внутреннюю полость крана 14 помещен металлический шаровой затвор 2 со сферической задней поверхностью 15. Металлический шаровой затвор 2 снабжен шпинделем 9, установленным в корпусе с помощью графитового уплотнительного кольца 8. Для управления краном на шпиндель 9 установлена рукоятка 10. Между задней крышкой 7 и металлическим шаровым затвором 2 установлено с зазором 18 между цилиндрической поверхностью кольцевой вставки 5 и цилиндрической поверхностью задней крышки 7 устройство перемещения заднего уплотнительного седла, состоящее из двух тарельчатых пружин 4 и металлической кольцевой вставки 5, которое воздействуют на заднее и переднее неметаллические уплотнительные седла 6 и 11. На выходном патрубке 16 установлена заглушка 12, снабженная тросиком 13.
Шаровой кран работает следующим образом.
Кран устанавливается на корпусе емкости. При ее наполнении или опорожнении заглушка 12 периодически снимается. Кран рукояткой 10 устанавливается в положении «открыто», при этом его внутренняя полость 14 сообщается с патрубками 17 и 16, и среда перетекает соответственно из патрубка 17 в патрубок 16. При установке крана в положение «закрыто» внутренняя полость 14 соединена с патрубком 17 и отделена от патрубка 16. При этом тарельчатые пружины 4 через кольцевую вставку 5 давят на заднее неметаллическое седло 6, которое передает это усилие на металлический шаровой затвор 2, прижимающий в свою очередь переднее неметаллическое седло 11. Усилие от воздействия двух тарельчатых пружин 4 обеспечивает герметичность шарового крана. Также при наличии давления в емкости, рабочая среда находясь в полости 14 воздействует на металлический шаровой затвор 2, прижимая его к переднему неметаллическому уплотнительному седлу 11. Наличие зазора 18 между кольцевой вставкой 5 и задней крышкой 7 позволяет выровнять давление в полости 14 и полости расположенной за задним неметаллическим уплотнительным седлом 6.
Предложенная конструкция позволяет уменьшить износ уплотнительных поверхностей, за счет установки устройства перемещения заднего уплотнительного седла в заднюю крышку с зазором 18, что позволяет не делать уравнительных отверстий на задней сферической поверхности металлического шарового затвора 15, что приводит к возможности при ремонте крана замены переднего уплотнительного седла на менее изношенное заднее уплотнительное седло вследствие их одинаковости.
Повышение герметичности уплотнения в затворе в данной конструкции достигается применением тороидальной уплотнительной поверхности неметаллических уплотнительных седел. Также этому способствует создание кольцевой проточки на поверхности неметаллических уплотнительных седел и варьирование диаметра этой проточки, что позволяет создать контактное давление между металлическим шаровым затвором и неметаллическим уплотнительным седлом равным контактному давлению между неметаллическим уплотнительным седлом и корпусом крана, что приводит к равной степени герметичности в этих разъемах. Установка в устройство перемещения заднего уплотнительного седла между задней крышкой крана и тарельчатой пружиной кольца с твердостью большей, чем твердость материала задней крышки, препятствует смятию места контакта тарельчатой пружины и задней крышки в период эксплуатации, что в свою очередь также приводит к сохранению герметичности крана.
Конструкция полезной модели устанавливает две степени защиты крана по уровню герметичности: основной затвор крана и заглушка, установленная на выходной патрубок.
Уменьшение гидравлического сопротивления решено в предложенной полезной модели путем применения тороидальной формы проходного отверстия в металлическом шаровом затворе.