КРАН ЗАПОРНЫЙ

Полезная модель относится к запорной трубопроводной арматуре и предназначена для надежного перекрытия потоков рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.
Известна конструкция задвижки с поворотным запорным узлом (патент РФ 2189513, опубл. 20.09.2002 г.), содержащая сборный корпус из двух крышек, скрепленных крепежными элементами, в полости которого установлены три запорных элемента из керамического или другого материала, контактирующие между собой торцевыми прецизионными поверхностями и проходные окна, крайние из запорных элементов установлены в полости неподвижно в тангенциальном направлении относительно корпуса, а средний - с возможностью поворота относительно корпуса приводом. Крайние из запорных элементов выполнены, например, в виде усеченных конусов, большими основаниями, обращенными к среднему запорному элементу, а от малых оснований сформированы участки, на которых установлены мембраны с упругими звеньями, закрепленные одним концом на указанных участках, а другим - в гнездах крышек корпуса. Проходные окна в крайних запорных элементах в направлении к поворотному элементу изменяют свою форму поперечного сечения, перемещаются от центра к периферии запорного элемента.
Недостатком известной конструкции является сложность конструкции, заключающаяся в трудоемкости изготовления полукорпусов, червячной передачи, запорных элементов, мембран, невысокая герметичность, связанная с невозможностью установки крепежных шпилек в верхней части полукорпусов. Кроме того, создается трение между запорными элементами, что приводящее к возникновению царапин, а в дальнейшем к «промыву» уплотняющих поверхностей. Известная конструкция задвижки не имеет полного (сквозного) прохода, что не позволяет пропустить через нее технологические приборы (это необходимо для технологического процесса нефте и газодобычи), следовательно, ограничивает область использования.
Известна конструкция задвижки полнопроходной (патент РФ №99572, опубл. 20.11.2010), которая содержит корпус с входными и выходными патрубками, и вал с затвором, установленный на подшипниковом узле, дополнительно введен второй подшипниковый узел, в котором установлен второй конец вала, а в средней части вала имеются шейки, выполненные с эксцентриситетом относительно концов вала, на внутренней поверхности корпуса установлены упоры.
Недостатком известной конструкции является сложность ремонта, особенно при изготовлении больших размеров задвижек, что очень трудоемко и требует специального дорогостоящего оборудования.
Основные требования, предъявляемые к запорной арматуре, устанавливаемой на газопроводах:
- прочность и герметичность отключения независимо от направления движения
- коррозионная стойкость;
- взрывобезопасность;
- надежность работы в эксплуатации и простота обслуживания;
- быстрота закрывания и открывания;
- минимальное гидравлическое сопротивление проходу газа;
- возможность регулирования прохода газа;
- небольшая строительная длина;
- небольшие масса и габаритные размеры.
Задачей полезной модели является повышение герметичности крана при блокировании потока как в прямом, так и в обратном направлениях, повышение надежности и увеличение ресурса работы.
Технический результат достигается за счет того, что дополнительно установлен уплотнительный элемент, введение которого позволило предотвратить возможность утечки, а также упростило ремонт крана в процессе эксплуатации на нефтяном оборудовании.
Указанная задача достигается тем, что кран запорный содержит корпус с входными и выходными патрубками, вал с затвором, установленный на подшипниковом узле. Второй подшипниковый узел, в котором установлен второй конец вала. В средней части вала имеются цапфы, выполненные с эксцентриситетом относительно концов вала.
На внутренней поверхности корпуса установлен уплотнительный элемент, который предотвращает возможность протекания жидкостей.
Конструкция крана запорного схематично изображена на фигуре.
Кран запорный состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками, в котором расположен вал 2 с цапфами 3, выполненными со смещением S от оси вала, т.е. эксцентричны оси вала 2. Вал 2 расположен в подшипниковых узлах 4 и 5. Затвор 6 установлен на цапфах 3 вала 2. На корпусе 1 установлен уплотнительный элемент 7, который выполнен с применением баббита. Уплотнительный элемент может быть также изготовлен из тефлонового материала, либо из пластикового, либо из уплотненной резины, в зависимости от температуры и давления эксплуатации крана.
Кран запорный работает следующим образом:
Положение «Открыто».
Открытие затвора 6 осуществляется путем поворота вала 2 относительно оси подшипниковых узлов 4 и 5 до достижения упорного элемента по часовой стрелке. При дальнейшем вращении вала 2 затвор 6 начинает перемещаться вдоль оси потока жидкости с помощью эксцентриковых цапф 3 вала 2 до полного прижима уплотнительного элемента 7 к корпусу 1. Так как затвор 6 прижат к корпусу 1 давлением жидкости, он не вращается вместе с валом 2 по основной оси подшипниковых узлов 4 и 5, а скользит по поверхности эксцентрических цапф 3, что приводит к перемещению затвора 6 от поверхности корпуса 1 вдоль оси на величину эксцентриситета S. При достижении величины силы трения между поверхностями затвора 6 и корпуса 1 равной «нулю» происходит поворот затвора 6 вместе с валом 2 относительно оси подшипниковых узлов 4 и 5 до упорного элемента, при этом отверстие вала 2 совпадет с отверстием корпуса 1. Закрытие затвора происходит в обратном порядке.
Положение «Закрыто».
Вал 2 поворачивают против часовой стрелки, при этом эксцентриковые цапфы 3 вала 2 перемещают затвор 6 от корпуса 1 в направлении оси потока на величину S, равную эксцентриситету цапф. Затем происходит поворот затвора 6 вместе с валом 2 до упорного элемента. Кран находится в положении «Закрыто».
Предлагаемая конструкция крана обладает повышенным уровнем герметичности, обусловленным конструкцией (поверхность контакта уплотнительных поверхностей корпуса и пробки полностью окружает проход и герметизирует затвор крана);
- меньшей трудоемкостью изготовления (отсутствие трудоемкой механической обработки и притирки уплотнительных поверхностей корпуса.
Использование предлагаемой конструкции крана позволяет исключить трение, следовательно, возникновение износа, задиров, царапин на уплотняемых поверхностях, резко повысить долговечность работы до восстановительных работ.
Дополнительное введение уплотнителя позволяет производить ремонтные работы в условиях эксплуатации изделия, повышает срок использования крана, а также положительно сказывается на технологичности конструкции.
Конструкция крана запорного проста в изготовлении, надежна в работе и удобна в эксплуатации.
Использование положительных особенностей крана позволяет создать более совершенную арматуру нового поколения на различные рабочие параметры, любые проходные сечения и рабочие среды с разной степенью загрязненности.
Опытное изготовление предлагаемой конструкции крана запорного доказало его эффективность и полностью подтвердило аэродинамические расчеты.