ШАРОВОЙ КРАН
BALL VALVE

Настоящее изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре, а более конкретно к шаровому крану с затвором для регулирования и перекрытия потока рабочей среды.
Из уровня техники известен шаровой кран, раскрытый в патенте РФ 2335681 С2, F16K 5/06, F16K 27/10, 10.05.2008. Указанный шаровой кран содержит корпус с продольной и поперечной осями, патрубки, закрепленные на корпусе и продолжающиеся вдоль продольной оси корпуса с его двух сторон, затвор со сквозным отверстием, установленный в корпусе и выполненный с возможностью поворота вокруг поперечной оси корпуса, опорный элемент, установленный между патрубком и затвором с каждой стороны корпуса, и седло, расположенное c возможностью взаимодействия с опорным элементом и с затвором.
Недостатком известного шарового крана является необходимость выполнения кольцевых расточек внутри концов заготовок патрубков. Выполнение кольцевых расточек в заготовках патрубков ведет к уменьшению прочности уплотнительного узла ввиду его утонения, а также к значительному сокращению срока службы крана. При равном коррозионном воздействии на детали крана, расточенная часть выходит из строя быстрее остальных деталей, а в связи с тем, что в данном узле располагается седло, контактирующее с затвором, функция крана будет нарушена и не будет обеспечена его герметичность раньше общего износа остальных деталей.
Другим недостатком известного шарового крана является отсутствие компенсаторов температурного расширения деталей крана при эксплуатации с рабочей средой, имеющей температуру более 100°С. Такими компенсаторами могут быть кольцевые пружины. Отсутствие данных пружин снижает температурный диапазон применения шаровых кранов.
Кроме того, конструкция крана по патенту РФ 2335681 подразумевает изготовление фланцевых кранов, что значительно сужает область применения такого крана.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является шаровой кран с полным открытием, раскрытый в патенте РФ 2153616, F16K 5/06, F16K 27/06, 27.007.2000. Указанный шаровой кран, также как и известный из патента РФ 2335681, содержит корпус с продольной и поперечной осями, патрубки, закрепленные на корпусе и продолжающиеся вдоль продольной оси корпуса с его двух сторон, затвор со сквозным отверстием, установленный в корпусе и выполненный с возможностью поворота вокруг поперечной оси корпуса, на концах труб по их окружности сформирована ступенчатая выступающая часть с каждой стороны корпуса, и седло, расположенное в указанной выступающей части.
Недостатком известного шарового крана является наличие ступенчатой выступающей части, необходимой для формирования упора для расположения уплотнения крана, которая требует дополнительной операции по формированию данной части, ведет к дополнительному расходу материала, уменьшает площадь проходного сечения, создает препятствие потоку рабочей среды, а также ведет к увеличению затрат энергии на прокачивание рабочей среды через уменьшенное проходное сечение ступенчатой выступающей части.
Несмотря на то что в патенте РФ 2153616 заявлен кран с полным открытием в описании к данному патенту указано, что под полным открытием шарового крана понимается, что размеры отверстия в шаре для потока по существу соответствуют поперечным сечениям труб, причем кран существенно не будет сужать канал для потока, образованный трубами. Таким образом, все же допускается сужение канала потока.
Кроме того, для соблюдения геометрического размера седла, в случае формования ступенчатой части давлением, потребуется токарная обработка места посадки седла, что подразумевает под собой необходимое качество механической обработки поверхности для обеспечения герметичности.
Более того, в описании к указанному патенту лишь в одном месте содержится указание на наличие кольцевых пружин. Однако функция данных пружин имеет большую важность, а именно позволяет компенсировать температурные расширения деталей крана. Наличие отдельной детали в виде кольцевой пружины ведет к увеличению количества деталей крана, дополнительному расходу пружинного материала и увеличению себестоимости крана.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание крана, в котором устранены вышеуказанные недостатки, присущие известным шаровым кранам.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение коррозионной стойкости шарового крана, уменьшение количества его деталей, уменьшение количества операций обработки, уменьшение размеров седла, увеличение герметичности крана, сохранение температурного диапазона применения крана, снижение крутящего момента поворота затвора, что обеспечивает увеличение срока службы крана, повышает надежность, а также снижает его себестоимость.
В частности, техническим результатом настоящего изобретения является повышение коррозионной стойкости деталей шарового крана за счет обеспечения расширяющейся наружу пружинной части, позволяющей компенсировать температурные расширения элементов шарового крана за счет ее расширения и сжатия.
Вышеуказанный технический результат достигается посредством шарового крана, содержащего корпус с продольной и поперечной осями, патрубки, закрепленные на корпусе и продолжающиеся вдоль продольной оси корпуса с его двух сторон, затвор со сквозным отверстием, установленный в корпусе и выполненный с возможностью поворота вокруг поперечной оси корпуса, опорный элемент, установленный между патрубком и затвором с каждой стороны корпуса, и седло, расположенное c возможностью взаимодействия с опорным элементом и с затвором, при этом опорный элемент имеет часть для установки на патрубок, по существу не изменяющую его проходное сечение, и часть для размещения указанного седла, выполненную в виде расширяющейся наружу пружинной части для компенсации температурных расширений элементов шарового крана.
Выполнение опорного элемента с частью для установки на патрубок, по существу не изменяющей его проходное сечение, повышает коррозионную стойкость деталей крана и уменьшает количество необходимых операций обработки, поскольку благодаря такой части проходное сечение патрубков остается по существу постоянным, а расточка патрубков не требуется, в результате чего снижается себестоимость изготовления крана.
Выполнение части для размещения указанного седла в виде расширяющейся наружу пружинной части для компенсации температурных расширений элементов шарового крана позволяет уменьшить количество деталей крана и размер седла, сохранить температурный диапазон применения крана, а также снизить крутящий момент поворота затвора, поскольку не требуется наличие отдельного пружинного элемента, и сама расширяющаяся наружу пружинная часть выполняет функцию пружины для компенсации температурных расширений деталей шарового крана.
Таким образом, срок службы крана увеличивается, себестоимость его изготовления снижается, а надежность возрастает.
Часть для установки на патрубок может быть расположена как внутри патрубка, так и снаружи, за счет чего возможно использовать широкий ряд трубных заготовок для производства патрубков, проходное сечение крана при этом не изменяется, что позволяет еще в большей степени улучшить гидравлические характеристики крана и повысить коррозионную стойкость.
Размещение части для установки на патрубок в пазу, выполненном в торцевой поверхности патрубка, также позволяет улучшить гидравлические характеристики и повысить коррозионную стойкость крана, поскольку проходное сечение крана также останется неизменным.
Опорный элемент может быть выполнен с полостью для размещения уплотнения между патрубком, частью для установки на патрубок и расширяющейся наружу пружинной частью, что дополнительно увеличивает герметичность крана, а следовательно, увеличивает срок службы крана и повышает его надежность.
Расширяющаяся наружу пружинная часть может быть выполнена с загибом на конце для предотвращения смещения седла, благодаря чему повышается герметичность крана, а следовательно, его надежность, поскольку предотвращается смещение седла, что в результате дополнительно увеличивает срок службы крана.
Опорный элемент может быть выполнен из коррозионностойкой стали, что в еще большей степени повышает коррозионную стойкость крана, приводя к увеличению срока службы крана и повышению его надежности.
Опорный элемент может быть выполнен за одно целое с патрубком, приварен к патрубку или припаян к нему, тем самым дополнительно повышая надежность крана и увеличивая срок его службы.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой общий вид шарового крана согласно изобретению в разрезе, и
Фиг.2 представляет собой увеличенный вид опорного элемента и седла шарового крана, показанного на Фиг.1.
Шаровой кран содержит корпус 1 с продольной и поперечной осями и патрубки 2, закрепленные на корпусе 1. Патрубки 2 продолжаются вдоль продольной оси корпуса 1 с двух сторон корпуса 1. В корпусе 1 установлен затвор 3 со сквозным отверстием, выполненный с возможностью поворота вокруг поперечной оси корпуса 1, для закрытия/открытия потока рабочей среды и двух патрубков, которые могут быть соединены с трубопроводом путем приварного, фланцевого и/или резьбового соединения или их комбинации. С каждой стороны корпуса 1 между патрубком 2 и затвором 3 установлен опорный элемент 4. Опорный элемент 4 имеет часть 5 для установки на патрубок 2, по существу не изменяющую его проходное сечение, и часть 6 для размещения седла. Седло 7 расположено c возможностью взаимодействия с опорным элементом 4 и с затвором 3. Указанная часть 6 для размещения седла 7 выполнена в виде расширяющейся наружу пружинной части для компенсации температурных расширений элементов шарового крана.
При подаче рабочей среды под давлением в один из патрубков 2 рабочая среда протекает через него по существу беспрепятственно за счет части 5 для установки на патрубок 2, по существу не изменяющей его проходное сечение, что в результате повышает коррозионную стойкость крана и увеличивает срок его службы. При протекании рабочей среды через затвор 3, текучая рабочая среда, имеющая отличную от комнатной рабочую температуру, оказывает температурное воздействие на все детали крана, которые при повышении температуры расширяются, а при понижении - сжимаются. Часть 6 для размещения седла, выполненная в виде расширяющейся наружу пружинной части, компенсирует температурные расширения деталей шарового крана в зависимости от температуры протекающей рабочей среды, соответственно, расширяясь и сжимаясь.
Проведенные испытания показали, что шаровой кран согласно настоящему изобретению позволяет повысить коррозионную стойкость, уменьшить количество деталей крана, уменьшить количество операций обработки, уменьшить размер седла, увеличить герметичность крана, сохранить температурный диапазон применения крана, снизить крутящий момент поворота затвора, что, в совокупности, увеличивает срок службы крана, повышает надежность, а также снижает его себестоимость.