ШАРОВОЙ КРАН С ФИЛЬТРОМ Российский патент 1997 года по МПК F16K5/06 

Изобретение относится к запорной арматуре, в частности, к кранам с поворотными пробками, имеющими сферическую поверхность, и может быть использовано для регулирования и перекрытия потоков рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.

Известны шаровые краны, содержащие корпус с входным и выходным отверстиями, поворотную сферическую пробку с приводным валом, седла с уплотнителями (авт. свид. СССР N 493582, патент РФ N 2000018, заявка W0/90/08247). Однако в процессе работы подобных кранов в средах с абразивными включениями происходит быстрое изнашивание уплотнительных элементов и снижение герметичности, что влечет за собой утечку рабочего материала, уменьшение ресурса и надежности.

Известны краны, в конструкции которых предусмотрены элементы, обеспечивающие очистку рабочей среды от твердых включений (патент РФ N 2028528, заявка Японии N 4-38950).

Наиболее близким по сущности к заявляемому техническому решению является шаровой кран, описанный в заявке ФРГ N 3816436, 1989. Шаровой кран содержит корпус с входным и выходным отверстиями, сообщенными с трубопроводом и патрубком, размещенную в седловых уплотнениях сферическую поворотную пробку с приводом вращения и установленный в проходном канале сферической пробки фильтр, обеспечивающий сбор и эвакуацию абразивных частиц, присутствующих в рабочей среде, через боковой патрубок. Фильтр в упомянутом кране установлен в пробке со стороны входное отверстия корпуса, при этом твердый осадок, накапливаемый фильтром, контактирует с уплотнением седла, разрушая его и тем самым нарушая функционирование крана. К тому же наличие одного патрубка позволяет производить очистку крана только вручную.

Целью изобретения является повышение эффективности фильтрации рабочей среды от механических примесей и удаления твердого осадка как вручную, так и в автоматическом режиме без нарушения технологического процесса перекачивания рабочей среды.

Это достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, сообщенными с трубопроводом и патрубком, размещенную в седловых уплотнениях сферическую поворотную пробку с приводом вращения и установленный в цилиндрической расточке проходного канала сферической пробки фильтр, поджатый к торцевой поверхности упомянутой расточки разрезным пружинным кольцом, установленным в кольцевой канавке, причем ось патрубка расположена под прямым углом к осям входного и выходного отверстий корпуса, проходящим через центр сферической пробки, корпус снабжен дополнительным патрубком, соосно расположенным упомянутому патрубку, а фильтр расположен в пробке со стороны выходного отверстия корпуса, причем свободные концы двух патрубков либо заглушены, либо сообщены с очистной магистралью. В предложенной конструкции твердый осадок, накапливаемый фильтром в процессе функционирования крана, контактирует лишь с внутренней поверхностью сферической пробки и в положении крана ЗАКРЫТ может быть удален путем замены фильтра либо его промывки через отверстия патрубков без демонтажа трубопровода. В состоянии крана ОТКРЫТ свободные концы патрубков заглушены. Они могут быть также подключены к очистной магистрали, что позволяет производить промывку фильтра и проходного канала сферической пробки средой, заполняющей упомянутую магистраль, установив кран в положение ЗАКРЫТ.

Кроме того, кран может быть снабжен анализатором перепада давления рабочей среды от входного отверстия к выходному отверстию корпуса, причем выход анализатора связан с приводом вращения сферической пробки посредством преобразователя, при этом анализатор снабжен датчиками, установленными на участках трубопровода у входного и выходного отверстий корпуса. Перепад давления рабочей среды возникает вследствие возрастания сопротивления потоку накопившимся на поверхности фильтра твердым осадком. Превышение перепадом давления критического значения вызывает появление на выходе анализатора команды на поворот сферической пробки в состояние крана ЗАКРЫТ и перевод его в режим очистки на время, необходимое для осуществления этой процедуры.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1-4 изображены продольный и поперечный разрезы крана по п. 1, на фиг. 5 изображен шаровой кран по п. 2.

Шаровой кран состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, размещенной в седловых уплотнениях 4 сферической пробки 5 с приводом вращения 6. В цилиндрической расточке 7 внутренней поверхности пробки размещен фильтр 8, поджатый к торцевой поверхности 9 упомянутой расточки разрезным пружинным кольцом 10, размещенным в кольцевой канавке 11, выполненной на внутренней поверхности пробки 5. Фильтр представляет собой деталь с перфорированной поверхностью произвольной формы, размеры перфораций выбираются исходя из предполагаемых размеров частиц примесей в рабочей среде. Фильтр может быть выполнен также в виде натянутой на кольцевой каркас сетки, преимущественно металлической. Кран выполнен с двумя патрубками 12, свободные концы которых закрыты заглушками 13 либо подсоединены к очистной магистрали 14. Привод вращения сферической пробки 6 связан с преобразователем 15, вход которого в свою очередь соединен с выходом анализатора перепада давления 16. К входу анализатора 16 подсоединены чувствительные элементы 17 (датчики), установленные в участках трубопровода, контактирующих с краном, в непосредственной близости от входного 2 и выходного 3 отверстий корпуса. В качестве анализатора может быть использован, например, электроконтактный манометр (ЭКМ) с входящими в его состав датчиками. Преобразователем сигнала от анализатора в угловое перемещение может служить, например, электродвигатель с редуктором, установленным непосредственно на валу привода сферической пробки.

Шаровой кран функционирует следующим образом.

В положении крана ОТКРЫТ проходное отверстие сферической пробки 5 совпадает с входным 2 и выходным 3 отверстиями корпуса 1, и рабочая среда свободно проходит по проходному каналу пробки через установленный в нем фильтр 8, при этом твердые включения, размеры которых превышают величину перфораций фильтра, оседают на его поверхности, накапливаясь в полости пробки. В положении крана ЗАКРЫТ сферическая пробка 5 повернута на 90 относительно предыдущего состояния, и ее проходной канал совпадает с отверстиями патрубков 12, а поток рабочей среды перекрыт. Сняв заглушки 13, извлекают фильтр 8 из тела пробки 5 для очистки или замены, либо осуществляют промывку фильтра через отверстия патрубков 12. В случае, когда шаровой кран постоянно подключен через патрубки 12 к очистной магистрали, промывку фильтра 8 осуществляют периодически, устанавливая кран в положение ЗАКРЫТ, либо в автоматическом режиме следующим образом. Твердые частицы, присутствующие в рабочей среде, задерживаемые поверхностью фильтра, накапливаясь, увеличивают сопротивление потоку рабочей среды, отчего возрастает перепад давления на кране. При превышении разностью давлений порогового значения, предварительно зафиксированного в анализаторе 16, на его выходе формируется сигнал, который, пройдя через преобразователь, воздействует на привод сферической пробки 5, поворачивая ее в состояние крана ЗАКРЫТ, перекрывая поток рабочей среды и открывая путь среде, заполняющей очистную магистраль.

Предлагаемый шаровой кран с фильтром выпускается серийно и используется в составе трубопроводов для регулирования потоков жидкостей и газов, загрязненных абразивными частицами.

Использование: в запорной арматуре, в частности, в кранах с поворотными пробками. Сущность изобретения: шаровой кран с фильтром состоит из корпуса с входным и выходным отверстиями, размещенной в седловых уплотнениях сферической пробки с приводом вращения и фильтра, установленного в проходном канале пробки со стороны выходного отверстия корпуса. Корпус снабжен двумя патрубками, через отверстия которых производится очистка фильтра от твердого осадка. Для автоматического перевода крана в состояние очистки он снабжен анализатором давления и преобразователем, связанным с приводом вращения пробки, а патрубки соединены с очистной магистралью. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Шаровой кран с фильтром, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, сообщенными с трубопроводом и патрубком, размещенную в седловых уплотнениях сферическую поворотную пробку с приводом вращения и установленный в цилиндрической расточке проходного канала сферической пробки фильтр, поджатый к торцевой поверхности упомянутой расточки разрезным пружинным кольцом, установленным в кольцевой канавке, причем ось патрубка расположена под прямым углом к осям входного и выходного отверстий корпуса, проходящим через центр сферической пробки, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительным патрубком, соосно расположенным упомянутому патрубку, а фильтр расположен в пробке со стороны выходного отверстия корпуса, причем свободные концы двух патрубков либо заглушены, либо сообщены с очистной магистралью. 2. Кран по п.1, отличающийся тем, что он снабжен анализатором перепада давления рабочей среды от входного отверстия корпуса к выходному, причем выход анализатора связан с приводом вращения сферической пробки посредством преобразователя, при этом анализатор снабжен датчиками, установленными на участках трубопровода у входного и выходного отверстий корпуса.