ШАРОВЫЙ КРАН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СРЕД С ПРИСУТСТВИЕМ АБРАЗИВА

Полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использована в энергетике, в газовой, нефтяной, химической, угольной отраслях промышленности в качестве запорных устройств при транспортировке различных сред в трубопроводах, технологических линиях и в других устройствах запорной арматуры при транспортировке различных сред с присутствием абразива (природный газ, вода, нефтепродукты и т.п.) в технологических линиях и устройствах в условиях давления >63 кГ/см (6,3 МПа).
Известен шаровой кран, содержащий корпус с патрубками для протекания рабочей среды, шаровой запорный орган со сквозным отверстием, шпиндель, посредством которого производится поворачивание запорного органа на 90° вокруг вертикальной оси. По обеим сторонам шарового запорного органа расположены две подвижные обоймы с уплотнениями, упруго нагруженные поджимными устройствами, полностью соприкасающиеся с поверхностью шарового затвора (см. Патент РФ, №2165555, F16К 5/06, 1999).
2
Недостатком указанной конструкции является то, что при давлении рабочей среды более 63 кГ/см возникают большие нагрузки на запорное устройство, при этом для поворота шарового затвора из положения «закрыто» в положение «открыто» требуется приложить большой крутящий момент. Это приводит к необходимости разработки мощных приводов. Другим недостатком конструкции данного шарового крана является то, что шаровая пробка крана совершает рабочий поворот в постоянном контакте с седлами, вследствие чего повышается износ всей рабочей поверхности шаровой пробки и сокращается срок службы шарового крана.
Технический результат состоит в снижении крутящего момента при открывании шарового крана.
Технический результат состоит в том, что в шаровом кране высокого давления, содержащем корпус с впускным и выпускным участками для протекания рабочей среды, сообщающимися между собой через разделяющую их рабочую камеру, во внутренней полости корпуса установлен шаровый затвор, снабженный средством поворота относительно вертикальной плоскости на угол 90° и две седлообразные подвижные обоймы с уплотнениями, упруго нагруженные поджимными устройствами, полностью соприкасающиеся с внешней поверхностью шарового затвора, предложено на шпинделе закрепить пластину с диаметрально расположенными выступами, находящимися в постоянном контакте с торцами седлообразных подвижных обойм с уплотнениями, упруго нагруженных поджимными устройствами, а шпиндель связан с шаровым запором так, что обеспечивается отжатие диаметрально расположенными выступами пластины шпинделя указанных седлообразных подвижных обойм с уплотнениями от поверхности шарового запора в момент начала открытия шарового крана.
Для сцепление шпинделя и шарового затвора в нижней части шпинделя может быть выполнен выступ квадратного поперечного сечения, который размещен в отверстии квадратного поперечного сечения, выполненном в верхней части шарового запора, причем, площадь поперечного сечения указанного отверстия шарового запора больше площади поперечного сечения выступа шпинделя.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан разрез шарового крана согласно предложенной полезной модели, на фиг.2 и 3 - схема работы пластин шпинделя по отжиму седлообразных подвижных обойм с уплотнениями,
Шаровый кран содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 6 для присоединения его к трубопроводу и для прохода рабочей среды, сообщающиеся между собой через разделяющую их полость - рабочую камеру. Шаровый запор 2 со сквозным отверстием 7 установлен между входным и выходным патрубками 6 в рабочей камере с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на 90° с помощью шпинделя 4 между положениями шарового запора «открыто» и «закрыто». В положении шпинделя 4 «открыто» отверстие шарового запора 2 соосно с патрубками 6, а в его положении «закрыто» ось отверстия шарового запора 2 перпендикулярна оси патрубков 6. По обеим сторонам шарового запора 2 во входном и выходном патрубках 6 установлены две седлообразные подвижные обоймы с уплотнениями, упруго нагруженные поджимными устройствами 3. Они полностью соприкасаются с поверхностью шарового запора 2 и обеспечивают его герметизацию при перекрытии рабочей среды в трубопроводе.
В нижней части шпинделя 4 выполнен выступ 9 квадратного поперечного сечения, который размещен в отверстии 10 квадратного поперечного сечения, выполненном в верхней части шарового запора 2, обеспечивая сцепление шпинделя 4 и шарового запора 2. Причем, площадь поперечного сечения указанного отверстия 10 шарового запора 2 больше площади поперечного сечения выступа 9 шпинделя 4. Вращаясь, выступ 9 шпинделя 4 выбирает технические зазоры в отверстии 10 шарового запора 2. Шпиндель 4 снабжен пластиной (кулачек-эксцентрик) 11 с диаметральными выступами, установленной на его валу так, что выступы находятся в постоянном контакте с торцами седлообразных подвижных обойм с уплотнениями, выступы пластины 11 при повороте вместе со шпинделем 4 на некоторый угол α, сначала раздвигают седлообразные подвижные обоймы с уплотнениями в момент, когда вращение шарового затвора 2 еще не началось. Когда зазоры между шпинделем 4 и шаровым запором 2 выбраны, седлообразные подвижные обоймы 12 с уплотнениями находятся в отжатом состоянии, то есть отодвинуты от шарового запора 2 на некоторую величину b. Только тогда начинается непосредственное вращение шарового запора 2. За счет уменьшения трения между поверхностью седлообразных подвижных обойм 12 с уплотнениями о поверхность шарового затвора достигается значительное уменьшение крутящего момента на шпинделе 4 и обеспечивается дополнительная эрозионная стойкость и уменьшение абразивного износа шарового крана.
Полезная модель позволяет также применять шаровые краны на среды с присутствием абразивных частиц. В момент открытия шарового крана выступы пластины 11 отводят седлообразные подвижные обоймы 12 с уплотнениями от поверхности шарового запора 2, тем самым обеспечивая свободный проток среды между уплотнением и поверхностью шарового запора 2. Это позволяет избежать деформации седлообразных подвижных обойм 12 с уплотнениями и поверхности шарового запора абразивными частицами. Поскольку с помощью диаметральных выступов пластины 11 отвод седлообразных подвижных обойм 12 с уплотнениями происходит до момента начала открытия шарового крана, сохраняется поверхность седлообразных подвижных обойм 12 с уплотнениями, деформация которых обычно наблюдается в момент начала открытия шарового крана.