ШАРОВОЙ КРАН С КОМБИНИРОВАННЫМ СЕДЛОВЫМ УПЛОТНЕНИЕМ
BALL VALVE WITH COMBINED SADDLE SEAL

Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводной запорной арматуре с пробками, имеющими сферическую поверхность и уплотнения к ним, и может быть использовано для получения седловых уплотнений для шаровых кранов.
Известны конструкции шаровых кранов (RU 2593730, 2573092), предназначенных для управления потоками рабочий сред в различных отраслях промышленности, состоящие из корпуса с входным и выходным штуцерами и двумя седлами в виде кольцевых седловых уплотнений, имеющими проходные отверстия со сферическими поверхностями для взаимодействия со связанной со штоком сферической пробкой, перекрывающим проходное отверстие применяются седловые уплотнения, выполненные из металла. Недостатком металлических уплотнений является сложность изготовления с обеспечением точных размеров для качественного уплотнения и необходимость применения в конструкции седла дополнительных упругих элементов, обеспечивающих надежное контактное давление между шаром и клапанным седлом
Известны краны, содержащие корпус, сферическую пробку с приводом вращения и седловые уплотнения из полимерных материалов (патент ЕР N 0233060, F16K 5/06; заявка Германии N 3239977, F16K 5/06). В процессе эксплуатации крана поверхность полимерных уплотнений, контактирующая с пробкой, деформируется либо изнашивается, образуя зазор, сквозь который происходит утечка рабочей среды.
Известны краны с комбинированным уплотнением, в которых полимерные детали уплотнения, непосредственно контактирующие с поверхностью пробки, нагружены в ее сторону дополнительным элементом различной формы, компенсирующим износ уплотнения (международная заявка WO 93/06390, F16J 15/10; патент ЕР N 0278675, F16K 5/06; ЕР N 2834692, F16K 5/06).
Наиболее близким решением из известных является патент на шаровый кран RU 2115050, включающий седловое уплотнение, выполненное из упруго деформируемого материала, у которого на его поверхности, контактирующей с поверхностью уплотнения, выполнены либо один кольцевой выступ с торообразной поверхностью, переходящей с одной стороны в цилиндрическую, а с другой - плоскую торцевую поверхности, либо группа из нескольких кольцевых выступов с торообразными поверхностями, переходящими с одной и другой сторон в конические поверхности, образующие с осью проходного канала острый угол с вершиной, обращенной к сферической пробке, либо один кольцевой выступ с конической поверхностью, переходящей с обеих сторон в горообразную поверхность, сопряженную с конической поверхностью, образующей с осью проходного канала острый угол с вершиной, обращенной к сферической пробке, при этом поверхность нажимного элемента, обращенная в противоположную сторону от сферической пробки, выполнена либо конической, либо сферической вогнутой. Недостатком седлового уплотнения из упругодеформированного является, сложность изготовления седловых уплотнений сложной формы, низкая износостойкость уплотнительного элемента, контактирующего со сферической пробкою, необходимость выполнения дополнительных каналов в корпусе крана, сообщающие его проходной канал с полостью, ограниченной поверхностями расточки и поверхностью нажимного элемента, обращенной в противоположную сторону от сферической пробки
Технический результат изобретения - упрощение конструкции, повышение эффективности, надежности шаровых кранов за счет улучшения характеристик нажимного элемента и увеличения износостойкости рабочей поверхности седлового уплотнения, обращенной к сферической пробке путем выбора его формы и материалов, из которого оно изготовлено.
Технический результат изобретения достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, в проходном канале которого размещены сферическая поворотная пробка, связанная с приводом ее вращения, седловое уплотнение выполнено откалиброванным по радиусу сферической пробки с поверхностью которого оно контактирует сегментом из листового металлофторопластового материала созданного с применением порошковой смеси, содержащей 50-70 масс. % политетрафторэтилена и 30-50 масс. % коксо-графитовой муки, для заполнения пор припеченного пористого бронзового слоя, с приклеенным путем вулканизации к его тыльной стороне нажимным элементом в виде кольца из эластомера трапециевидной формы, при этом кольцо выполнено с бортом по цилиндрической поверхности со стороны движения жидкостей высотой не менее 1-2 мм
Пример изготовления седлового уплотнения.
По способу, описанному в патентах RU 2277998 или RU 2438829 изготавливают заготовки круглой формы по размеру требуемого уплотнения. Для создания листового металлофторопластового материала при заполнении пор припеченного пористого бронзового слоя применяется порошковая смесь, содержащая 50-70 масс. % политетрафторэтилена и 30-50 масс. % коксо-графитовой муки. Листовая металлофторопластовая заготовка опрессовывается в калибровочной оснастке для обеспечения необходимого радиуса для плотного прилегания к сферической пробке. К опрессованной листовой металлофторопластовой заготовке в прессформе путем вулканизации на тыльную сторону приклеивается кольцо из эластомера.
На фиг. 1 представлен разрез шарового крана; на фиг. 2 - разрез уплотнительного элемента.
Шаровый кран (фиг. 1) состоит из корпуса 1, в проходном канале которого размещена сферическая пробка 2, жестко соединенная с приводом ее вращения 3, приводимым в движение рукояткой 4. В прямой расточке корпуса размещено уплотнение 5, с поверхностью сферической пробки которого контактирует сегмент 6 (фиг. 2) из листового металлофторопластового материала, обращенный рабочим фторопластовым слоем к поверхности сферической пробки и откалиброванный по радиусу сферической пробки с приклеенным к его тыльной стороне кольцом из эластомера 7 трапециевидной формы. При этом резиновое кольцо выполнено с бортом по цилиндрической поверхности 8 высотой не менее 1-2 мм.
Применение данной комбинированной конструкции седловых уплотнений обеспечивает высокую износостойкость уплотнительного элемента, контактирующего с поверхностью сферической пробки, надежное и качественное распределение прижимающего давления за счет приклеенного прижимного элемента из эластомера, упрощение конструкции и металлоемкости шарового крана.