ШАРОВОЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КРАН Российский патент 1997 года по МПК F16K5/10 

Изобретение относится к ароматуростроению, в частности к запорной трубопроводной арматуре.

Известен регулирующий кран типа UORC, который может использоваться для регулирования давления и расхода, а также для работы в режиме редуктора. Такой кран содержит корпус, имеющий соосно расположенные входной и выходной каналы, и установленный в корпусе затвор-шар, в котором выполнен цилиндрический канал, проходящий через его центр. В этом кране вал затвора отклонен на 30^o от вертикали, а на поверхности шара выполнены два паза переменного сечения, расположенные в противоположных направлениях. Начало пазов находится около краев цилиндрического канала. Здесь поперечное сечение пазов максимальное. Центральные линии обоих пазов расположены в плоскости, перпендикулярной оси вала (Казинер Ю.Я. Снижение кавитации в регулирующей арматуре. Обзорная информация. Серия ХМ-10. "Промышленная трубопроводная арматура". М. ЦИНТИхимнефтемаш, 1988, с.12, рис.7).

Однако такое устройство характеризуется повышенной сложностью в изготовлении и неустойчивой работой при степени открытия, например, менее 7,5% за счет конструктивных особенностей затвора-шара.

Известен также шаровой регулирующий кран, содержащий корпус, имеющий соосно расположенные входной и выходной каналы, и установленный в корпусе перфорированный затвор-шар, контактирующий с неподвижными перфорированными дисками со сферической вогнутой поверхностью. В таком кране перфораторе в дисках и затворе шары выполнены соосно по концентрическим окружностям с различными условиями прохода (US, патент 5070909, кл. F 16 К 5/10, 1991).

Недостатками такого шарового регулирующего крана является нестабильность работы при малых степенях открытия из-за выполнения отверстий в перфорированном диске с одинаковым условным проходом, невозможностью изменения характеристик крана без замены дисков на диски с другой перфорацией и сложность изготовления, связанная с установкой перфорированных пластин внутри шара.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбран шаровой регулирующий кран по патенту США 5070909.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности при малых степенях открытия крана.

Технический результат достигается тем, что в шаровом регулирующем кране, содержащем корпус с соосно расположенными входным и выходным каналами и установленным в корпусе перфорированным затвором-шаром, контактирующим со сферической поверхностью перфорированных дисков, перфорация в дисках и затворе-шаре выполнена соосно по концентрическим окружностям в виде радиальных отверстий с различными условными проходами, диски установлены в корпусе с возможностью поворота относительно центра и отверстия выполнены увеличивающимися к центру.

Установка дисков в корпусе с возможностью поворота относительно центра дополнительно обеспечивает более точное регулирование сопротивления крана при малых степенях открытия за счет смещения отверстий дисков относительно отверстий затвора-шара в зависимости от требований потребителя по конкретной позиции технологической схемы и с учетом динамических характеристик исполнительного механизма. Такие устройства позволяют регулировать условный проход крана. Максимальный условный проход достигается при совпадении всех отверстий затвора-шара и перфорированных дисков. Остальные положения при развороте одного или обоих перфорированных дисков соответствуют промежуточным условным проходам. В положении малого открытия большой диссипативный эффект достигается за счет разворота входного перфорированного диска в положение, когда большую часть перепада берет на себя входной дросселирующий каскад, а выходной дросселирующий каскад выполняет коррекцию величины требуемого расхода.

Выполнение перфорации в дисках и затворе-шаре соосно по концентрическим окружностям в виде радиальных отверстий с различными условными проходами обеспечивает более плавное регулирование расхода при малых степенях открытия крана за счет образования двух каскадов дросселирования. Тем самым в два раза уменьшается перепад давлений на каждой ступени дросселирования.

На фиг. 1 показан продольный разрез крана, на фиг. 2 вид по стрелке А в положении полного открытия, на фиг.3 то же в положении малого открытия, на фиг.4 -то же, вариант достижения малого открытия разворотом перфорированного диска.

Шаровой регулирующий кран содержит корпус 1, сеющий соосно расположенные входной 2 и выходной 3 патрубки, и установленный в корпусе 1 затвор-шар 4 с отверстиями 5 на его противоположных сторонах, контактирующих с перфорированными дисками 6, выполненными из антифрикционного материала, например из бронзы, и установленными с возможностью их поворота в проточках патрубков 2 и 3. Отверстия 5 с одинаковым диаметром размещены на затворе-шаре 4 и перфорированных дисках 6 по концентрическим окружностям на равных расстояниях от центральных отверстий и по мере удаления от центра, их диаметр уменьшается. Все отверстия выполнены радиальными, т.е. направлены к центру шара. В средней части корпуса 1 имеется прилив, в расточке которого посредством уплотнений установлен шпиндель 7.

Устройство работает следующим образом.

В закрытом положении затвор-шар 4 повернут к перфорированным дискам 6 сторонами, не имеющими перфорацию, и давлением среды прижат к диску, установленному со стороны выходного патрубка 3, запирая его. При работе с максимальным расходом затвор-шар 4 посредством шпинделя 7 поворачивается в корпусе 1 на 90^o, при этом дрооселируемая среда из канала 2 проходит через соосно расположенные отверстия 5 дисков 6 и затвора-шара 4 на выход через патрубок 3.

При развороте затвора-шара 4 на угол, меньший 90^o, часть отверстий в дисках 6 перекрывается неперфорированной поверхностью затвора-шара. Дросселируемая среда проходит через щели, образующиеся при наложении отверстий затвора шара и перфорированного диска на входе крана и заполняет полость шара и затем через щели на выходе регулирующего крана происходит повторное дросселирование.

Изобретение позволяет упростить конструкцию крана, повысить качество регулирования в различных рабочих режимах.

Использование: в арматуростроении, в частности в запорной трубопроводной арматуре. Сущность изобретения: шаровой регулирующий кран содержит корпус, имеющий соосно расположенные входной и выходной патрубки. В корпусе крана установлен затвор-шар - с отверстиями на его противоположных сторонах, контактирующих с перфорированными дисками, выполненными из антифрикционного материала, например из бронзы, и установленными с возможностью их поворота в проточках патрубков. Отверстия - с одинаковым диаметром размещены на затворе-шаре и перфорированных дисках по концентрическим окружностям на равных расстояниях от центральных отверстий и по мере удаления от центра их диаметр уменьшается. Все отверстия выполнены радиальными, т.е. направлены к центру шара. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шаровой регулирующий кран, содержащий корпус с соосно расположенными входным и выходным каналами и установленный в корпусе перфорированный затвор-шар, контактирующий со сферической поверхностью перфорированных дисков, причем перфорация в дисках и затворе-шаре выполнена соосно по концентрическим окружностям с различными условными проходами, отличающийся тем, что диски установлены в корпусе с возможностью поворота относительно его центра. 2. Кран по п. 1, отличающийся тем, что перфорация в дисках и затворе-шаре выполнена в виде радиальных отверстий.