ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности к конструкциям шаровых кранов и может быть использована как в бытовой, так и промышленных сферах, в качестве запорной и регулирующей арматуры на трубопроводах систем водоснабжения, отопления, пожаротушения.
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°.
Известен шаровой кран (патент РФ на полезную модель №160911, F16K 5/06, F16K 27/06, опубликовано 10.04.2016 Бюл. №10), содержащий корпус, фланцы, соединенные с корпусом, шаровую пробку, уплотнительные седла, при этом фланцы соединены с корпусом с помощью трубок посредством их развальцовки. Недостатком известного шарового крана являются недостаточная работоспособность после монтажа, а также недостаточный температурный диапазон применения. Плавность хода рабочего органа является нестабильной и может приводить к заклиниванию в процессе эксплуатации. Наличие проточек во фланцах приводит к уменьшению толщины фланца, тем самым ослабляет конструкцию и сокращает срок эксплуатации.
Известен шаровой кран (патент РФ на изобретение №2618634, МПК F16K 5/06, F16K 5/20. Опубл. 05.05.2017. Бюл. №13), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, в котором расположены шаровая пробка, приводимая в движение штоком, и два седельных кольца, каждое из которых состоит из металлической обоймы, в которой размещены эластичный уплотнитель, взаимодействующий с шаровой пробкой, и упругий уплотнитель, размещенный в канавке и взаимодействующий с корпусом крана, в котором седла установлены относительно корпуса с зазором, величина которого больше половины допустимой величины деформации упругого уплотнителя. Полость канавки, выполненной на торце седла, соединена с полостью корпуса, как минимум одним каналом. При этом упругий уплотнитель размещен в канавке. Недостатком этого шарового крана является нарушение герметичности из-за накопления загрязнений в зазоре между седлом и корпусом крана, что приводит к снижению надежности работы крана.
Известен шаровой кран, выбранный в качестве прототипа, описанный в патенте на полезную модель РФ №138591, МПК F16K 5/06, публикация 09.10.2013 г., который содержит корпус, шаровой запорный элемент, шток, а также вворачиваемую по резьбе в корпус шарового крана ответную деталь в виде втулки. В корпусе выполнен канал, продолжающийся в ответной детали. Шток установлен в муфте штокового узла с возможностью вращения и сопряжен с шаровым запорным элементом для его поворота. Недостатком этого шарового крана является слабая сопротивляемость на излом, поскольку соединение двух частей корпуса крана выполнено «в стык», а также недостаточная герметичность штока шарового крана, что может привести к протечкам и к снижению надежности работы крана. Необходимо отметить также сложность монтажа и обслуживания известного шарового крана.
Технической проблемой заявленного решения является повышение надежности конструкции шарового крана и увеличение срока службы, а также удобство и упрощение монтажа и обслуживания.
Поставленная проблема решается за счет того, что в шаровом кране содержащем корпус, шаровой запорный элемент, шток, установленный в муфте штокового узла с возможностью вращения и сопряжения с шаровым запорным элементом, а также ответную деталь корпуса в виде втулки, корпус крана имеет ступенчатую форму и состоит из центральной части и соединительной части, при этом центральная часть корпуса снабжена ограничивающей ребордой, расположенной со стороны соединения с ответной деталью в виде втулки, а внешняя поверхность центральной части корпуса выполнена в форме восьмигранника, на штоке выполнен выступ, на котором установлен подшипник скольжения и паз, в котором установлено уплотнительное кольцо, а рукоятка шарового крана выполнена в форме бабочки с полой формой лепестков и закреплена на штоке с помощью гайки, снабженной защитным колпачком. При этом внешняя поверхность соединительной части корпуса выполнена в форме шестигранника, а центральная часть корпуса имеет больший диаметр по сравнению с соединительной частью. Кроме того, в муфте штокового узла выполнена кольцевая канавка для установки кольцевого сальникового уплотнителя и шайбы и кольцевая канавка для размещения подшипника скольжения.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного устройства, является повышение надежности конструкции шарового крана, что достигается за счет наличия на центральной части корпуса ограничивающей реборды. Ответная часть корпуса крана в виде втулки вкручена, внутрь корпуса крана, снабженного ограничивающей ребордой вокруг вкрученного элемента, чем обеспечивается более высокая сопротивляемость на излом, в сравнении с распространенным соединением «в стык». Удобство и упрощение монтажа и обслуживания обеспечивается за счет того, что внешняя поверхность центральной части корпуса выполнена в форме восьмигранника, т.е. имеет оптимальную внешнюю форму под ключ, что позволяет при монтаже не царапать покрытие ключом. Ключ плотно прилегает к граням и не царапает их. На корпусе крана предусмотрена возможность использования ключей двух типов, что упрощает монтаж крана. Такая конструкция шарового крана может быть смонтирована рожковым или разводным ключом. Кроме того, восьмигранная форма центральной части корпуса крана обеспечивает повышенные прочностные характеристики в сравнении с аналогичным корпусом цилиндрической формы при равных габаритных размерах в сечении корпуса.
Надежная герметизация штокового узла и возможность регулирования герметизации достигается за счет того, что в штоке выполнен выступ, на котором установлен подшипник скольжения, и паз, в котором установлено уплотнительное кольцо, а в муфте штокового узла выполнена кольцевая канавка для установки кольцевого сальникового уплотнения и шайбы, таким образом уплотнение штока организовано с использованием трех кольцевых уплотнителей, изготовленных из материалов с хорошей устойчивостью к агрессивным средам, а также имеющих широкий диапазон температур эксплуатации, что обеспечивает надежную герметичность штокового узла. Использование подтягивающей нижней гайки в штоковом узле шарового крана, обеспечивает ремонтопригодность герметичности крана, за счет возможности уплотнения прокладок посредством подтягивания нижней гайки, расположенной на штоке. Рукоятка шарового крана, выполненная в виде бабочки, имеет полую форму «лепестков», что обеспечивает увеличение их прочности. Заявленное решение обеспечивает безотказность работы шарового крана, увеличение срока его службы, повышение стабильности его функционирования, а также удобство и упрощение монтажа и обслуживания в процессе эксплуатации.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено:
Фиг. 1. - общий вид шарового крана
Фиг. 2. - разрез (А-А) на фиг. 1
Фиг. 3 - вид шарового крана в ракурсе 3/4
Шаровой кран содержит корпус крана 1 и вворачиваемую по резьбе в корпус шарового крана ответную деталь в виде втулки 2. Между частями корпуса 1 и 2 расположен затвор крана шаровидной формы 3. Затвор 3 с двух сторон уплотнен кольцами седельными 5. Сверху в паз затвора 3 вставлен шток 4, прижимаемый к корпусу 1 гайкой 12 и шайбой 6. На штоке 4 выполнен выступ 19, на котором установлен кольцевой подшипник скольжения 7 и кольцевой паз 17, в котором установлено уплотнительное кольцо 9. В муфте штокового узла 15 выполнена кольцевая канавка 16 для установки сальникового уплотнителя 8 и шайбы 6 и канавка 18 под подшипник скольжения 7. На штоке 4 установлена рукоятка 10 и закреплена с помощью верхней гайки 13, закрытой защитным колпачком 11. Шток 4 с уплотнительным кольцом 9 и подшипником скольжения 7 вставляется в корпус крана 1 изнутри в муфту штокового узла 15. Сальниковый уплотнитель 8 вставляется со стороны резьбы штока после того как шток вставлен в муфту штокового узла. Наличие выступа 19 исключает возможность вылета штока 4 из корпуса крана 1 в случае повышенного давления среды. Уплотнение штока 4 организовано с использованием трех кольцевых деталей 7, 8, 9 изготовленных из материалов с хорошей устойчивостью к агрессивным средам, а также имеющих широкий диапазон температур эксплуатации, что обеспечивает надежную герметичность штокового узла. Кольцевой сальниковый уплотнитель 8 - материал тефлон PTFE, (температура: -70°С +270°С), подшипник скольжения 7 - материал тефлон PTFE, (температура: -70°С +270°С), уплотнительное кольцо 9 - материал эластомер EPDM perox, (температура: -40°С +160°С).
Корпус крана 1 имеет ступенчатую форму и состоит из центральной части 20 и соединительной части 21, при этом его центральная часть 20 имеет больший диаметр по сравнению с соединительной частью 21. Ответная часть корпуса крана в виде втулки 2 вкручена внутрь центральной части 20 корпуса 1. Центральная часть 20 со стороны соединения с ответной деталью в виде втулки 2 снабжена ограничивающей ребордой 14, расположенной вокруг вкрученной втулки 2. Внешняя поверхность центральной части 20 корпуса 1 выполнена в форме восьмигранника, а внешняя поверхность соединительной часть 21 - в форме шестигранника.
Шаровой кран открыт, когда ось рукоятки шарового крана 10 параллельна оси корпуса шарового крана. Открытие крана - повернуть рукоятку шарового крана 10 влево (против часовой стрелки). Закрытие крана - повернуть ручку шарового крана 10 вправо (по часовой стрелке)
Шаровой элемент 3 жестко соединяется с рукояткой 10, и поворачивается вслед за ее вращением. Если шар располагается в открытом состоянии (ось отверстия проходит параллельно оси корпуса), поток жидкости проходит через устройство беспрепятственно, не испытывая гидравлического сопротивления. При повороте на 90°, шар разворачивается глухой стенкой по направлению к потоку рабочей среды, при этом подача носителя полностью прекращается. Поворот на меньший угол дает возможность регулировать интенсивность прохода рабочей среды.
Использование подтягивающей нижней гайки 12, в штоковом узле шарового крана, обеспечивает ремонтопригодность герметичности крана в штоковом узле, за счет возможности уплотнения прокладок посредством подтягивания нижней гайки 12 на штоке 4 шарового крана.
Рукоятка шарового крана, выполненная в виде бабочки, имеет полую форму «лепестков», что обеспечивает увеличение их прочности, по сравнению с ручками - бабочками, «лепестки» которых, не имеют объемной конструкции. Объемное исполнение делает рукоятку прочнее, в этом случае ее практически невозможно сломать.
Заявленное решение позволяет повысить срок службы конструкции, обеспечить ее герметичность и снизить эксплуатационные издержки по монтажу и обслуживанию шаровых кранов.