Шаровой кран

Полезная модель относится к области трубопроводной арматуры и может быть использована на трубопроводах, транспортирующих природный газ, сжиженный углеводородный газ, жидкие нефтепродукты, пар, воду и другие среды.
Известен шаровой кран (полезная модель RU 139790), содержащий корпус, фланцы для присоединения к трубопроводу, соединенные с корпусом и выполненные из гнутого тонколистового проката, шаровую пробку, упругие седла, установленные в проточках фланцев.
Известен шаровой кран (полезная модель RU №160911), содержащий корпус, фланцы, соединенные с корпусом, шаровую пробку, уплотнительные седла, при этом фланцы соединены с корпусом с помощью трубок посредством их развальцовки. Недостатками указанных аналогов являются недостаточная работоспособность после монтажа, а также недостаточный температурный диапазон применения при равной металлоемкости и габаритах. 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.
Полезная модель по патенту RU №160911 является наиболее близким аналогом, поэтому принята в качестве прототипа.
Проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является создание шарового крана с улучшенными эксплуатационными характеристиками, а именно расширенным температурным диапазоном применения крана, а также обеспечение работоспособности крана без непредвиденного выхода из строя по причине заклинивания.
Техническим результатом полезной модели является расширение границ температурного диапазона эксплуатации, а также улучшение плавности рабочего хода.
В результате расширения границ температурного диапазона применения шарового крана и улучшения плавности его рабочего хода улучшается эксплуатационная надежность крана, что приводит к увеличению срока службы крана.
Для достижения технического результата в шаровом кране, содержащем корпус, фланцы, шаровую пробку, два уплотнительных седла, согласно полезной модели каждое уплотнительное седло прижато к шаровой пробке отдельной пружиной и находится в обойме этой пружины.
Также для достижения технического результата наружная часть пружины расположена между двух прокладок и зажата между корпусом и соответствующим фланцем.
При этом каждая из двух пружин по внутреннему радиусу прижимает уплотнительное седло к шаровой пробке, тем самым уплотнительное седло оказывается в обойме пружины.
Благодаря использованию пружины при повышенной температуре транспортируемых веществ становится возможным расширение материалов крана, в частности уплотнительного седла, без помех для его рабочего хода, в результате чего повышается плавность рабочего хода крана и становится возможной эксплуатация крана в более широком температурном диапазоне.
Для установки уплотнительного седла с помощью пружины не требуется производить расточку во фланце, приводящую к уменьшению толщины основного металла. Наличие пружинного элемента позволяет снизить количество токарных операций, приводящих к уменьшению толщины конструкции крана, поскольку обработанные в результате токарной операции части выходят из строя раньше по причине коррозионного износа.
Применение двух прокладок, между которыми располагается наружная часть пружины, позволяет обеспечить внешнюю герметичность корпуса крана.
Таким образом, применение пружины приводит к расширению температурного диапазона эксплуатации крана, увеличению плавности его рабочего хода, уменьшению вероятности заклинивания рабочего органа крана по причине расширения материалов при высокой температуре, что в целом ведет к повышению эксплуатационную надежности крана.
Кроме того, уменьшение количества рабочих операций ведет к снижению энергозатрат и понижению себестоимости шарового крана.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фигуре изображен шаровой кран.
Шаровой кран содержит корпус 1, входной и выходной штампованные фланцы 2. Фланцы 2 выполнены методом обработки металла давлением из листового проката и в сечении имеют вид гнутого профиля. Фланцы 2 соединены между собой. Соединение фланцев может осуществляться сваркой либо с помощью крепежных средств, например, шпилек, клепок, болтов, трубок. Внутри корпуса 1 расположена шаровая пробка 3. К шаровой пробке 3 с двух сторон прижаты уплотнительные седла 4 пружиной 5. Пружина 5 выполняет функцию обоймы уплотнительного седла 4, то есть уплотнительные седла 4 находятся в обойме пружины 5. Уплотнительные седла 4 могут быть выполнены, в частности, из фторопласта. Наружная часть пружины 5 расположена между прокладками 6. Пружина 5 с прокладками 6 зажаты между корпусом 1 и соответствующим фланцем 2.
Шпиндель 7 находится в корпусе 8, уплотненном прокладкой 9. Ручка 10 выполнена с возможностью передачи крутящего момента шпинделю 7 через сочленение. На шпинделе 7 имеется резьба под гайку 11, которая фиксирует ручку 10.
Пример выполнения полезной модели.
Шаровой кран содержит корпус 1, входной и выходной штампованные фланцы 2. Фланцы 2 выполнены методом обработки металла давлением из листового проката и в сечении имеют вид гнутого профиля. Фланцы 2 соединены между собой. Соединение фланцев осуществляется с помощью крепежных средств, а именно с помощью трубок посредством их развальцовки. Внутри корпуса 1 расположена шаровая пробка 3. К шаровой пробке 3 с двух сторон прижаты уплотнительные седла 4 пружиной 5. Пружина 5 выполняет функцию обоймы уплотнительного седла 4. Уплотнительные седла 4 выполнены из фторопласта. Пружина 5 по внешнему радиусу расположена между прокладками 6. Пружина 5 с прокладками 6 зажаты между корпусом 1 и соответствующим фланцем 2.
Шпиндель 7 находится в корпусе 8, уплотненном прокладкой 9. Ручка 10 выполнена с возможностью передачи крутящего момента шпинделю 7 через сочленение. На шпинделе 7 имеется резьба под гайку 11, которая фиксирует ручку 10.
Шаровой кран работает следующим образом.
Кран крепится в систему трубопровода между фланцев трубопровода и затягивается крутящим моментом достаточным для обеспечения герметичности. Кран, выполняя свою функцию, служит для управления потоком рабочей среды. Работа крана осуществляется поворотом рукоятки 10 крана на 90° в положение «открыто-закрыто». В положении «открыто» проходное отверстие шаровой пробки 3 совпадает с отверстием трубопровода и поток среды проходит по трубопроводу. При повороте ручки 10 в положении «закрыто» кран перекрывает поток.
Описанная конструкция шарового крана имеет ряд преимуществ перед цельносварными и разборными фланцевыми: малые габариты, а именно строительная длина; малый вес; легкость монтажа, короткий корпус, выполнение фланцев из листового проката, соединенных между собой, позволяет снизить количество деталей крана с улучшенной эксплуатационной надежностью за счет уменьшения количества стыков.
Наличие пружины значительно расширяет температурный диапазон использования крана, что в совокупности с применяемыми материалами повышает эксплуатационную надежность. Данное конструктивное решение позволяет снизить крутящий момент при управлении и достичь плавного рабочего хода, а также полностью исключить возможность заклинивания шаровой пробки.
Уменьшение количества обрабатывающих операций и деталей приводит к упрощению изготовления продукции, которое ведет за собой уменьшение себестоимости.
Кроме того, небольшое количество деталей, полученных механической обработкой, отсутствие сварочных соединений фланцев с корпусом дает возможность производить нанесение покрытий на корпусные детали для использования на загрязненные рабочие среды.
Использование пружины в конструкции крана позволяет избежать заклинивания крана при высокой температуре транспортируемых сред. Заклинивание крана обычно связано с расширением деталей крана при высокой температуре. В описанной конструкции уплотнительные седла имеют возможность расширения при увеличении температуры за счет пружины, в которой они располагаются. Ход пружины позволяет компенсировать изменения геометрических размеров деталей крана и, в последствии избежать заклинивания.