МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к запорной арматуре и может найти применение для измерения давления в сосудах и трубопроводах с помощью манометра, который вкручивается непосредственно в кран, и сброса давления из манометра после выполнения измерения, в различных климатических зонах и в широком диапазоне температур рабочих сред. Некоторые модификации манометрических кранов позволяют также кроме измерения давления выполнять отбор проб рабочих и дренажирование из рабочих объектов.
Известен шаровой кран, описанный в патенте на изобретение России №2135870, опубликованном 27.08.1999 г. Данный кран предназначен для работы в газовой и других отраслях, содержит цилиндрический корпус в котором размещен шаровой поворотный затвор со сквозным отверстием, уплотненный эластичными кольцами и снабженный подводящим и отводящим патрубками, соединяющими кран с трубопроводом с обеих сторон, отличающийся тем, что в месте соединения патрубков с трубопроводом размещены торцевые квадратной формы фланцы, образуя в месте соединения корпуса шарового крана с фланцем по крайней мере один прилив с развитой поверхностью внутри цилиндрического корпуса, на которой выполнены продувочные отверстия с выходом на торцевые квадратной формы фланцы. При необходимости в резьбовое отверстие корпуса могут быть установлены манометры, либо через дополнительный вентиль осуществляется возможность сбрасывания давления накопившегося газа в специальный трубопровод для дальнейшего сбора и использования газа. Совмещение функции сброса с шаровым краном позволяет сократить длину трубопровода и расширяет сферу применения шарового крана.
Недостатком данного шарового крана является неудобство в управлении потоком с точки зрения сброса давления, так как отсутствует четкое направление отводимой среды, что препятствует ее сбору и безопасности работы с краном.
Наиболее близким аналогом (исключающий данный недостаток), выбранным в качестве прототипа является манометрический шаровой кран для ООО «РН-Юганскнефтегаз», описанный в паспорте ООО НПП Энергия от 2013 года. Манометрический шаровой кран содержит цилиндрический корпус в котором размещен шаровой поворотный затвор с уплотнениями и снабженный двумя отверстиями с резьбой, одним соединяющимся с манометром, другим, по ее наружной резьбе с муфтой, снабженной резьбовым отверстием для соединения с манометром, В муфте перпендикулярно ее продольной оси установлен спускной клапан.
Недостатком данного манометрического шарового крана является недостаточно высокий ресурс работы крана обусловленный отсутствием в уплотнении шара компенсации погрешностей прилегания шара к уплотнению за счет различного линейного расширения при нагреве шара и корпуса, изготовленных из разных материалов и ненадежная конструкция узла уплотнения штревеля, кроме того, при трении этих уплотнений о шаровой затвор (трение скольжения) происходит износ (уменьшение линейных размеров) уплотнения и он никак не компенсируется (отсутствует механизм). Более того, при воздействии высокого давления потока при закрытом шаре (кране) данная конструкция (плавающая шаровая пробка) гарантированно обеспечивает смятие уплотнения шаром т.к. он перемещается в направлении потока и в случае отсутствия механизма компенсации этого перемещения, между шаром и уплотнением образует зазор, который увеличивается по мере работы крана, увеличивая количество циклов. В момент воздействия силы давления на шар и его перемещениям, уплотнение в данной конструкции перестает работать т.к. нет механизма обеспечивающего прижатия его к шару после осевого перемещения шара. В результате чего с течением времени (ограниченное число циклов работы крана) кран теряет герметичность по уплотнениям шара сначала из класса А в класс Б, а затем теряет герметичность полностью. Эксплуатационный ресурс очень ограничен.
Технической задачей заявляемого манометрического шарового крана является повышение удобства, надежности и эксплуатационного ресурса работы заявляемого шарового крана.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом манометрическом шаровом кране, содержащем спускной клапан, муфту с резьбовым отверстием и наружной резьбой для соединения через уплотняющее кольцо с цилиндрическим корпусом с резьбовым отверстием со штревелем и шаровым затвором с уплотнениями, согласно полезной модели, спускной клапан установлен в корпусе перпендикулярно его продольной оси, резьбовое отверстие цилиндрического корпуса выполнено для соединения с манометром, резьбовое отверстие муфты выполнено для соединения с трубопроводом, штревель выполнен с кольцевым уплотнением, разделяющим его с втулкой, каждое уплотнение шарового затвора дополнено компенсационным кольцом, размещенным по наружному диаметру уплотнения.
За счет того, что в заявляемом манометрическом шаровом кране спускной клапан установлен в корпусе перпендикулярно его продольной оси, резьбовое отверстие цилиндрического корпуса выполнено для соединения с манометром, резьбовое отверстие муфты выполнено для соединения с трубопроводом, штревель выполнен с кольцевым
уплотнением, разделяющим его с втулкой, каждое уплотнение шарового затвора дополнено компенсационным кольцом, размещенным по наружному диаметру уплотнения, повышается удобство, надежность и эксплуатационный ресурс работы заявляемого шарового крана
Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет повысить удобство, надежность и ресурс работы заявляемого манометрического шарового крана.
Заявляемый манометрический шаровой кран обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Заявляемый манометрический шаровой кран может найти применение для измерения давления в сосудах и трубопроводах с помощью манометра, который вкручивается непосредственно в кран, и сброса давления из манометра после выполнения измерения.
Сущность манометрического шарового крана поясняется чертежами, где представлены:
на фиг. 1 - вид спереди в разрезе манометрического шарового крана
В примере исполнения манометрический шаровой кран содержит цилиндрический корпус 1, муфту 2, штревель 3 с шаровым затвором 4 с уплотнением 5, спускной клапан 6.
Цилиндрический корпус 1 выполнен с резьбовым отверстием 7 для соединения с манометром (на фиг. 1 не показаны) В цилиндрическом корпусе 1 перпендикулярно его продольной оси установлен штревель 3 с шаровым затвором 4 с двумя уплотнениями 5. В цилиндрическом корпусе 1 перпендикулярно его продольной оси ближе к резьбовому отверстию 7 установлен спускной клапан 6.
Расположение штревеля 3 и спускного клапана 6 в цилиндрическом корпус 1 дает возможность при сборке точнее позиционировать ось штревеля 3 с шаровым затвором 4 и ось спускного клапана 6 относительно элемента управления штревеля 3 - ручки 8, что дает возможность не разливать среду (нефть по фонтанной арматуре), а обеспечить точность сбора и утилизации измеряемой среды (а также позволяет точно проектировать месторасположения фонтанной арматуры, без учета возможных вариантов расположения клапана).
Муфта 2 выполнена с наружной резьбой для соединение через уплотняющее кольцо 9 с цилиндрическим корпусом 1. Кроме того, муфта 2 выполнена с резьбовым отверстием 10 для соединения с трубопроводом (на фиг. 1 не показаны).
Штревель 3 выполнен с кольцевым уплотнением 11, разделяющим его со втулкой
12. Такая более надежная конструкция узла уплотнения обеспечивает надежную работу, обеспечивая требуемую степень герметичности крана в этом узле, увеличивает ресурс работы заявляемого манометрического шарового крана.
Уплотнения 5 шарового затвора 4 дополнены двумя компенсационными кольцами
13, в примере исполнения выполненными из силикона. Компенсационные кольца 13 компенсируют погрешности сборки, кроме того, они могут компенсировать погрешности, возникающие при линейном расширении деталей (цилиндрического корпуса 1 и шарового затвора 4), изготовленных из разных материалов при рабочем нагреве.
При перемещении шарового затвора 4 в результате воздействия давления, либо нагрева (увеличение в объеме - размерах, диаметре) уплотнения 5 шара, на которые осуществляется нагрузка, перемещаются в сторону противоположную нагрузке за счет уменьшения размеров компенсационных колец 13 находящихся сбоку уплотнений 5. Это гарантирует полную герметичность крана двумя уплотнениями 5 и компенсационными кольцами 13 и сохраняет их геометрические размеры, обеспечивая минимальный износ и гарантируя высокий эксплуатационный ресурс.
Такое конструктивное выполнение манометрического шарового крана дает возможность устанавливать более высокий назначенный ресурс - не менее 5000 циклов открывания-закрывания, по сравнению с прототипом.
Цилиндрический корпус 1 и муфта 2 могут быть выполнены из обычной конструкционной или нержавеющей коррозионностойкой сталей и других спецсталей (сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т). Выбор материалов крана зависит от состава среды: например, холодная вода - обычная сталь (Ст. 20 или 09Г2С), горячая вода или агрессивные среды - нержавеющая сталь. Уплотнения шарового затвора могут быть выполнены из фторопластов Ф4, Ф4К20, Ф4К15М5 и других материалов, обладающих высокой износостойкостью. Материал шарового затвора 3 - сталь 12Х18Н10Т, 10Х17Н13МТ2. Компенсационные кольца 13 выполнены из силикона.
Порядок выполнения технологических операций при работе с манометрическим шаровым краном следующий. Манометр (на фиг. 1 не показан) устанавливают в резьбовое отверстие 6 корпуса 1 манометрического крана для измерения давления. Ручка 8 штревеля 3 крана в положении «Закрыто» (перпендикулярно продольной оси крана). Производят замер давления, повернув ручку 8 штревеля 3 крана против часовой стрелки до положения вдоль продольной оси крана с направлением в сторону манометра. Отсекают манометр от рабочей магистрали, повернув ручку 8 по часовой стрелке в положение перпендикулярно продольной оси крана. Открывают спускной клапан 6 для сброса давления из полости
манометра рожковым ключом. Закрывают спускной клапан 6, подготовив тем самым кран к последующим измерениям. Предлагаемый вариант манометрического шарового крана для регулировки сброса давления в атмосферу до давления 21 МПа.
Все вышеперечисленные преимущества дают возможность устанавливать более высокий назначенный ресурс - не менее 5000 циклов открывания-закрывания, по сравнению со сравниваемой моделью.
В заявляемой полезной модели повышается удобство, надежность и эксплуатационный ресурс работы заявляемого шарового крана, за счет того, что в заявляемом манометрическом шаровом кране спускной клапан установлен в корпусе перпендикулярно его продольной оси, резьбовое отверстие цилиндрического корпуса выполнено для соединения с манометром, резьбовое отверстие муфты выполнено для соединения с трубопроводом, штревель выполнен с кольцевым уплотнением, разделяющим его с втулкой, каждое уплотнение шарового затвора дополнено компенсационным кольцом, размещенным по наружному диаметру уплотнения.