ШАРОВОЙ КРАН
BALL VALVE

Изобретение относится к запорной арматуре и предназначено для использования в газовой и других отраслях промышленности.
Известен шаровой кран, в цилиндрическом корпусе которого размещен шаровой поворотный затвор со сквозным отверстием, уплотненный эластичными кольцами/седлами и снабженный подводящим и отводящим патрубками, соединяющими кран с трубопроводом с обеих сторон, в котором 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 (патент РФ на изобретение №2135870, МПК F16K 5/06. Опубл. 27.08.1999).
Недостатком известного шарового крана является то, что герметизация в нем осуществляется седлом, находящимся перед шаровой пробкой, что увеличивает крутящий момент, необходимый для управления краном, а также повышает износ седел.
Известен также шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, в котором расположены шаровая пробка, приводимая в движение шпинделем, два седла, каждое из которых состоит из металлической обоймы, в которой размещены эластичный уплотнитель, взаимодействующий с шаровой пробкой, и упругий уплотнитель, размещенный в канавке и взаимодействующий с корпусом крана (Быков А.Ф. «Арматура с шаровым затвором для гидравлических систем». - М.: «Машиностроение», 1971, с. 17-18).
Но для работы данного крана необходимо осуществить осевое перемещение упругого уплотнителя в канавках, что возможно только при высоком давлении транспортируемой среды. Т.е. данный шаровой кран не может быть использован на газопроводах низкого давления (0,002÷4,6 МПа) и сокращает размерный ряд условных проходов до Ду 32.
Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, в котором расположены шаровая пробка, приводимая в движение шпинделем, и два седла, каждое из которых состоит из металлической обоймы, в которой размещены эластичный уплотнитель, взаимодействующий с шаровой пробкой, и упругий уплотнитель, размещенный в канавке и взаимодействующий с корпусом крана, в котором седла установлены относительно корпуса с зазором, величина которого больше половины допустимой величины деформации упругого уплотнителя. А полость канавки, выполненной на торце седла, соединена с полостью корпуса, как минимум, одним каналом. При этом упругий уплотнитель размещен в канавке с исключением перекрытия им канала(ов) при прохождении транспортируемой среды (патент РФ на изобретение №2618634, МПК F16K 5/06, F16K 5/20. Опубл. 05.05.2017. Бюл. №13).
Недостатком этого шарового крана является нарушение герметичности из-за накопления загрязнений в зазоре между седлом и корпусом крана, что приводит к снижению надежности работы крана.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение надежности работы крана.
Поставленная задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, в котором расположены шаровая пробка, приводимая в движение шпинделем, и установленные относительно корпуса с зазором два седла, каждое из которых состоит из металлической обоймы, в которой размещены эластичный уплотнитель, взаимодействующий с шаровой пробкой, и упругий уплотнитель, размещенный в канавке с исключением перекрытия им канала(ов) при прохождении транспортируемой среды и взаимодействующий с корпусом крана, на металлической обойме каждого седла со стороны канавки выполнен выступ цилиндрической формы, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру седла, а ширина выступа превышает наибольший зазор между корпусом и седлом. Причем на входном и выходном отверстиях корпуса со стороны седел выполнена расточка цилиндрической формы, которая взаимодействует с наружным диаметром выступа и имеет глубину, равную высоте выступа. При этом непосредственно за расточкой выполнена канавка, наружный диаметр которой больше диаметра расточки.
Наличие на металлической обойме каждого седла со стороны канавки выступа цилиндрической формы, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру седла, а ширина выступа превышает наибольший зазор между корпусом и седлом, защищает зазор от проникновения загрязнений в радиальном направлении при любых изменениях (от 0 до максимума) зазора.
Выполнение на входном и выходном отверстиях корпуса со стороны седел расточки цилиндрической формы, которая взаимодействует с наружным диаметром выступа и имеет глубину, равную высоте выступа, защищает зазор от проникновения загрязнений в осевом направлении при любых изменениях (от 0 до максимума) величины зазора.
Выполнение непосредственно за расточкой канавки, наружный диаметр которой больше диаметра расточки, создает дополнительное вместилище для накопления загрязнений и тем самым снижает вероятность проникновения загрязнений в зазор в осевом направлении.
Технический результат заключается в снижении вероятности попадания загрязнений в зазор между седлом и корпусом крана.
На фиг. 1 изображен общий вид шарового крана в положении «Открыто»; на фиг. 2 - то же в положении «Закрыто»; на фиг. 3 - элемент А на фиг. 1; на фиг. 4 - элемент Б на фиг. 2.
2
3
Шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, в котором расположены шаровая пробка 4, приводимая в движение шпинделем 5, и установленные относительно корпуса 1 с зазором h два седла 6, 7, каждое из которых состоит из металлической обоймы 8, в которой размещены эластичный уплотнитель 9, взаимодействующий с шаровой пробкой 4, и упругий уплотнитель 10 (фиг. 1, 2), размещенный в канавке 11 с исключением перекрытия им канала(ов) 12 (фиг. 3, 4) при прохождении транспортируемой среды и взаимодействующий с корпусом 1 крана. На металлической обойме 8 каждого седла 6, 7 со стороны канавки 11 выполнен выступ 13 (фиг. 3, 4) цилиндрической формы, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру di седел 6, 7, а ширина Н выступа 13 превышает наибольший зазор 2h между корпусом 1 и седлом 6 (фиг. 2). А на входном 2 и выходном 3 отверстиях корпуса 1 со стороны седел 6, 7 выполнены расточки 14 цилиндрической формы (фиг. 3), которые взаимодействуют с наружным диаметром d (фиг. 3) выступа 13 и имеют глубину L, равную высоте Н выступа 13. Непосредственно за расточками 14 выполнены канавки 15 (фиг. 3, 4), наружный диаметр D (фиг. 3, 4) которых больше диаметра d (фиг. 4) расточек 14.
Шаровой кран работает следующим образом.
В исходном положении «Открыто» (фиг. 1) транспортируемая среда перемещается от входного отверстия 2 к выходному отверстию 3 через отверстие в шаровой пробке 4, при этом выступы 13 на обоймах седел 6, 7 перекрывают зазоры h между седлами 6, 7 и корпусом 1, защищая их от загрязнения. При повороте шпинделя 5 на 90° по часовой стрелке шаровая пробка 4 ставится в положение «Закрыто», перекрывая поток транспортируемой среды. При этом зазор h (фиг. 1) за шаровой пробкой 4 уменьшается до нуля (h=0), а зазор перед шаровой пробкой 4 увеличивается до наибольшего размера 2h (фиг. 2), а так как ширина Н выступа 13 превышает этот наибольший размер 2h, то зазор защищен от проникновения (осаждения) загрязнений. И так как ширина Н выступа 13 и глубина L расточки 14 одинаковые, то выступ 13 за шаровой пробкой 4 сдвигает накопившиеся загрязнения в канавку 15 (фиг. 2).
При повороте шпинделя 5 на 90° против часовой стрелки шаровая пробка 4 устанавливается в исходное положение «Открыто». При этом выступ 13 на седле 6, находящемся перед шаровой пробкой 4, сдвигает накопившиеся на расточке 14 входного отверстия 2 загрязнения в канавку 15. Выступы 13 на седлах 6 и 7, перекрывая зазоры h между седлами 6, 7 и корпусом 1, постоянно защищают их (зазоры) от загрязнений, повышая тем самым надежность работы шарового крана.
В ООО «Завод Газпроммаш», согласно изобретению, разработаны, изготовлены и испытаны шаровые краны, подтвердившие надежность их работы. При испытаниях шаровых кранов в транспортируемую среду были введены загрязнения в виде песка, окалины и грата. При этом нарушений герметичности кранов не наблюдалось, что подтверждает достижение поставленной задачи - повышение надежности работы крана.