ШАРОВОЙ КРАН
BALL VALVE

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и может быть использовано для перекрытия и регулирования потока различных жидких сред.
Известен шаровой кран, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна с продольными и боковыми кромками, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, при этом в наружной и внутренней втулках выполнены дополнительные окна в виде пазов, параллельных продольным кромкам прямоугольных окон и смещенных относительно продольных кромок в поперечном направлении, причем пазы внутренней и наружной втулок совмещены при полном открытии клапана (патент RU №2179678, МПК F16K 5/12, 20.02.2002).
Данный шаровой кран позволяет достигнуть расширения диапазона и относительной точности регулирования расхода, однако данный шаровой кран не обеспечивает требуемой точности равнопроцентной характеристики расхода по отношению к теоретически заданной характеристике расхода.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровую полую пробку с профилированным центральным проходным отверстием, поджатые к шаровой пробке входное и выходное седла, установленные соответственно на выходном и входном участках входного и выходного патрубков, и сопряженный с шаровой пробкой шпиндель, на котором закреплена ручка (патент US №5551467, МПК F16K 5/12, 03.09.1996).
Однако данный шаровой кран также не обеспечивает требуемой точности равнопроцентной характеристики расхода по отношению к теоретически заданной характеристике расхода.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается снижение факторов образования кавитации в процессе регулирования расхода через шаровой кран, повышение плавности и точности регулирования расхода и снижение уровня шума в процессе дросселирования потока через шаровую полую пробку.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что шаровой кран содержит корпус с входным и выходным патрубками, шаровую полую пробку с профилированным центральным проходным отверстием, поджатые к шаровой пробке входное и выходное седла, установленные соответственно на выходном и входном участках входного и выходного патрубков, и сопряженный с шаровой пробкой шпиндель, на котором закреплена ручка, при этом проекция проходного отверстия на плоскость, расположенную перпендикулярно боковым стенкам проходного отверстия, имеет грибовидную форму, «шляпка» этой грибовидной формы выполнена с загнутыми в сторону «ножки» закругленными краями и образована выпуклой дугой окружности, закругленные края, образованные дугой окружности, сопряжены с «ножкой» вогнутой внутрь «шляпки» кривой, плавно сопряженной с «ножкой», расположенной горизонтально, плавно сужающейся от «шляпки» к основанию «ножки», выполненной в средней части с постоянной шириной, а основание «ножки» выполнено шире средней части «ножки» и образовано выпуклой дугой окружности с закругленными по выпуклой дуге окружности краями, плавно сопряженными вогнутыми дугами окружности со средней частью «ножки», причем проходное отверстие выполнено симметричным относительно его продольной оси.
В ходе проведенного исследования было выявлено, что при выполнении проходного отверстия, как это описано выше, положительный результат поддерживается во всем диапазоне регулирования шарового крана. В процессе эксплуатации шарового крана было установлено снижение склонности к вибрации и шуму шарового крана. Одновременно с этим во всем диапазоне проходного сечения шаровой полой пробки достигается постоянство и стабильность регулирования проходящего через нее потока среды и отсутствие гидравлических ударов при перекрытии проходного сечения шарового крана. Описанный выше профиль проходного отверстия шаровой полой пробки рассчитан, спроектирован и изготовлен таким образом, что при изменении положения шаровой пробки относительно седла происходит регулирование расхода среды, пропорциональное величине расхода.
На фиг.1 представлен продольный разрез шарового крана.
На фиг.2 представлена проекция проходного отверстия на плоскость, расположенную перпендикулярно боковым стенкам проходного отверстия.
На фиг.3 представлен поперечный разрез шаровой полой пробки.
Шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, шаровую полую пробку 4 с профилированным центральным проходным отверстием 5, поджатые к шаровой пробке 4 входное 6 и выходное 7 седла, установленные соответственно на выходном и входном участках входного 2 и выходного 3 патрубков, и сопряженный с шаровой полой пробкой 4 шпиндель 8, на котором закреплена ручка 9.
Проекция проходного отверстия 5 на плоскость, расположенную перпендикулярно боковым стенкам проходного отверстия 5, имеет грибовидную форму.
«Шляпка» 10 этой грибовидной формы выполнена с загнутыми в сторону «ножки» 11 закругленными краями 12 и образована выпуклой дугой окружности 13, закругленные края 12, образованные дугой окружности, сопряжены с «ножкой» 11 вогнутой внутрь «шляпки» 10 кривой 13, плавно сопряженной с «ножкой» 11, расположенной горизонтально, плавно сужающейся от «шляпки» 10 к основанию 14 «ножки» 11, выполненной в средней части с постоянной шириной, а основание 14 «ножки» 11 выполнено шире средней части «ножки» 11 и образовано выпуклой дугой окружности с закругленными по выпуклой дуге окружности краями, плавно сопряженными вогнутыми дугами окружности со средней частью «ножки» 11.
Проходное отверстие 5 выполнено симметричным относительно его продольной оси 15.
При работе шарового крана во всех рабочих положениях шаровой полой пробки 4 и ее проходного отверстия 5 достигается точная и равнопроцентная характеристика расходов сред путем ее проворачивания ручкой 9 через шпиндель 8.
Максимальная величина поворота шаровой полой пробки 4 составляет 90° в отношении к показанному на фиг.1 положению шаровой полой пробки, причем под действием перепада давлений между стороной отвода потока через выходной патрубок 3 и стороной подачи потока через входной патрубок 2 шаровая полая пробка 4 прижимается к уплотнительным поверхностям входного 6 и выходного 7 седел.
Стабильные усилия прижима и, как следствие, стабильность регулирующих свойств проходного отверстия поддерживаются за счет упругих свойств седел 6 и 7 в зоне контакта рабочей поверхности шаровой полой пробки 4 сферическим уплотнительным поверхностям седлового кольца. Дополнительные усилия прижима могут быть созданы посредством его поджима седел 6 и 7 пружинными опорами 16.
Настоящее изобретение может быть использовано для перекрытия и герметизации различного рода трубных каналов, а также для регулирования расхода различных жидких сред в нефтегазовой и других отраслях промышленности.