ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к запорной трубопроводной арматуре, в частности, к конструкциям промышленных кранов с шаровой пробкой для перекрытия потока рабочей среды.
Перекрытие потока рабочей среды с помощью шаровых кранов осуществляют путем поворота шаровой пробки (шара с одним или несколькими сквозными отверстиями) вокруг оси, перпендикулярной оси крана, полное перекрытие потока происходит при повороте шара внутри корпуса крана на 90°. Для предотвращения поворота шара на угол больший, чем 90°, в конструкцию крана вводят ограничитель поворота шара.
Известна конструкция шарового крана, описанная в свидетельстве Российской Федерации №3020 на полезную модель «Шаровой кран (варианты)» по классу F16К 5/06, заявленном 23.02.1996 г.и опубликованном 16.10.1996 г.
Указанный шаровой кран содержит корпус с патрубками, кольцевые уплотнения с размещенным между ними шаром со сквозным отверстием, сопряженный с шаром штревель, контактирующий с уплотнением, рукоятку и ограничитель поворота штревеля, а также выполненный на корпусе крана упор для ограничителя в виде штифта, при этом штревель помещен в горловину в виде втулки, имеющей резьбовое соединение с корпусом, рукоятка и ограничитель поворота подпружинены шайбой и поджаты гайкой к штревелю, а уплотнение выполнено в виде двух конических втулок, сопряженных конусными поверхностями.
Недостатками описанного выше шарового крана являются сложность его конструкции и недостаточная надежность работы крана, обусловленные наличием в его конструкции дополнительных деталей, служащих для ограничения поворота шара.
Наиболее близкой к заявляемой является конструкция шарового крана, описанная в патенте Российской Федерации №76095 на полезную модель «Шаровой кран» по классу F16К 5/06, заявленном 10.04.2008 г.и опубликованном 10.09.2008 г.
Известный шаровой кран содержит корпус с патрубками, кольцевые уплотнения с размещенным между ними шаром со сквозным отверстием, сопряженный с шаром штревель, помещенный в горловину и контактирующий с уплотнением, рукоятку и ограничитель поворота штревеля, при этом ограничитель поворота штревеля состоит из плоского Т-образного хвостовика, выполненного на конце штревеля, сопряженном с шаром, и контактирующего с ним выступа на конце горловины, боковые прямолинейные стороны которого расположены под углом 90° друг к другу.
Недостатком данного шарового крана является невысокая надежность его работы, обусловленная тем, что конструкция крана не позволяет обеспечить постоянство площади контакта плоского Т-образного хвостовика с выступом на конце горловины, так как при изготовлении шарового крана невозможно выдержать постоянными размеры паза в шаре для вхождения в него хвостовика штревеля.
Увеличение размеров паза приводит к большему погружению штревеля внутрь шара и продольному смещению штревеля внутри горловины, что приводит к уменьшению площади контакта и, как следствие, к деформации контактирующих поверхностей плоского Т-образного хвостовика и выступа на конце горловины под воздействием усилий, прикладываемых к штревелю при открывании и закрывании крана. Все это приводит к протечкам во время эксплуатации крана.
Кроме того, кран может выйти из строя из-за среза хвостовика в месте соединения его с штревелем под воздействием усилий, прикладываемых к штревелю при открывании и закрывании крана, так как в месте соединения штревеля с хвостовиком имеется ослабленное сечение, влияющее на прочность штревеля.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы шарового крана.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение постоянства площади контакта хвостовика штревеля с выступом на конце горловины.
Указанная задача достигается тем, что в известном шаровом кране, содержащем корпус с патрубками, кольцевые уплотнения с размещенным между ними шаром со сквозным отверстием, сопряженный с шаром штревель, помещенный в горловину, и ограничитель поворота штревеля, состоящий из хвостовика, выполненного на конце штревеля, сопряженном с шаром, и контактирующего с ним выступа на конце горловины, боковые прямолинейные стороны которого расположены под углом 90° друг к другу, согласно полезной модели, хвостовик выполнен в виде диска с отсеченным сегментом, перпендикулярного оси штревеля и имеющего протяженный выступ для вхождения в шар, причем протяженный выступ ориентирован по диаметру диска и параллельно плоскости сечения диска, а одна из двух параллельных протяженных сторон выступа является продолжением плоскости сечения диска.
Выполнение в шаровом кране хвостовика в виде диска с отсеченным сегментом, перпендикулярного оси штревеля и имеющего протяженный выступ для вхождения в шар, выполнение протяженного выступа ориентированным по диаметру диска и параллельным плоскости сечения диска так, что одна из двух параллельных протяженных сторон выступа является продолжением плоскости сечения диска, позволяет надежно фиксировать глубину вхождения штревеля внутрь шара и обеспечить постоянство площади контакта хвостовика штревеля с выступом на конце горловины, исключить деформации контактирующих поверхностей и вызываемые этим протечки при эксплуатации крана, исключить возможность появления ослабленного сечения в месте соединения штревеля с хвостовиком и отказов в работе крана из-за среза хвостовика.
Все это дает возможность повысить надежность работы крана. Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решать поставленную задачу.
Заявляемый шаровой кран обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что хвостовик выполнен в виде диска с отсеченным сегментом, перпендикулярного оси штревеля и имеющего протяженный выступ для вхождения в шар, причем протяженный выступ ориентирован по диаметру диска и параллельно плоскости сечения диска, а одна из двух параллельных протяженных сторон выступа является продолжением плоскости сечения диска.
Заявляемый шаровой кран может найти широкое применение в запорной трубопроводной арматуре, в частности, в конструкциях промышленных кранов с шаровой пробкой, служащих для надежного перекрытия потока рабочей среды, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый шаровой кран иллюстрируется чертежами, где представлены на:
Фиг.1. Конструкция шарового крана в разрезе в положении «открыто».
Фиг.2. Общий вид штревеля с горловиной и гайкой.
Фиг.3. Вид снизу штревеля с горловиной при состоянии крана «открыто».
Шаровой кран, представленный на чертеже (см. Фиг.1), содержит корпус 1 с патрубками 2. В корпусе 1 между кольцевыми уплотнениями 3 размещен шар 4 со сквозным отверстием, сопряженный со штревелем 5.
Штревель 5 расположен в горловине 6 и жестко соединен с рукояткой 7. Между штревелем 5 и горловиной 6 имеется уплотнение 8, поджатое гайкой 9.
Ограничитель поворота штревеля 5 (см. Фиг.2, 3) состоит из хвостовика 10, выполненного на конце штревеля 5, сопряженном с шаром 4, и контактирующего с хвостовиком 10 выступа 11 на конце горловины 6.
Хвостовик 10 выполнен в виде диска 12 с отсеченным сегментом, перпендикулярного оси штревеля 5 и имеющего протяженный выступ 13 для вхождения в шар 4. Протяженный выступ 13 ориентирован по диаметру диска 12 и параллелен его плоскости сечения. Одна из двух параллельных протяженных сторон выступа 13 является продолжением плоскости сечения диска 12.
Выступ 11 выполнен в виде продолжения части стенки горловины 6, ограниченного двумя противолежащими криволинейными сторонами, поверхности которых являются продолжениями соответственно наружной и внутренней поверхностей горловины 6, и двумя замыкающими их боковыми прямолинейными сторонами, расположенными под углом 90° друг к Другу.
Работу шарового крана осуществляют следующим образом.
Сборку шарового крана начинают с установки в корпусе 1 шара 4 и присоединения к корпусу 1 патрубков 2 с уплотнениями 3. При этом отверстие в корпусе 1 ориентируют относительно шара 4. Затем соединяют с корпусом 1 горловину 6 с штревелем 5 с введением в паз шара 4 протяженного выступа 13 хвостовика 10 штревеля 5.
При этом выступ 13 входит в паз до соприкосновения диска 12 с поверхностью шара 4, что обеспечивает постоянство глубины вхождения выступа 13 в паз шара 4, а значит постоянство и достаточность площади контакта хвостовика 10 с выступом 11 на конце горловины 6.
Затем устанавливают уплотнение 8 и поджимают гайкой 9, устанавливают рукоятку 7 на штревеле 5.
При положении рукоятки 7, соответствующем состоянию крана «открыто» (см. Фиг.1), сквозное отверстие шара 4 совпадает с отверстиями патрубков 2 и рабочая среда может свободно проходить через кран. Один край плоскости сечения диска 12 хвостовика 10 при этом прилегает к смежной с ним боковой прямолинейной стороне выступа 11 (см. Фиг.2, 3), который надежно фиксирует угол поворота шара 4 в положении «открыто». Уплотнение 8 предотвращает протечки рабочей среды через горловину.
При необходимости перекрытия потока рабочей среды поворачивают рукоятку 7 и, соответственно, с помощью жестко соединенного с ней штревеля 5, также и шар 4 на угол 90°. Шар 4 при этом полностью перекрывает поток рабочей среды через кран, а кольцевые уплотнения 3 препятствует вытеканию ее из патрубков 2. Противоположный прежнему край плоскости сечения диска 12 хвостовика 10 при этом прилегает к другой, смежной ему прямолинейной стороне выступа 11, который в данном случае ограничивает угол поворота шара 4, не позволяя ему повернуться больше, чем на 90° относительно положения при состоянии крана «открыто».
Расчет прочности штревеля с заявляемым выполнением хвостовика показал, что его прочность увеличивается более чем в два раза по сравнению с прочностью штревеля, выполненного в соответствии с прототипом.
Заявляемый шаровой кран по сравнению с прототипом более надежен в работе.