ПРОБКОВЫЙ КРАН Российский патент 1999 года по МПК F16K39/06 

Настоящее изобретение относится к пробковому крану.

Пробка так называемого "уравновешенного по давлению среды" пробкового крана обычно имеет два отверстия, одно из которых соединяет проходное отверстие пробки с ее большим торцом, а второе соединяет это же отверстие с ее меньшим торцом. Это позволяет уравнивать давление у обоих торцов пробки с давлением среды, движущейся по трубопроводу и проходящей через кран. Зачастую в отверстии у меньшего торца пробки расположен обратный клапан, позволяющий среде, движущейся по трубопроводу, протекать из проходного отверстия к меньшему торцу. Такой кран описан в патенте Франции N. A-2328905.

Однако, обнаружено, что в некоторых случаях среда, движущаяся по трубопроводу, вызывает коррозию пробки и/или ухудшение качества смазки или уплотнителя. Кроме того, если среда является загрязненной или абразивной, возможны блокировка отверстий и/или повреждение, заклинивание или иная неисправность обратного клапана.

В патенте США N A-2124359 описан пробковый кран, содержащий корпус, коническую пробку, размещенную в конической расточке корпуса, и шток, выполненный отдельно от корпуса, но кинематически связанный с ним, причем в пробке имеется канал, соединяющий ее больший и меньший торцы. Однако иногда у большего торца пробки возникает резкий скачок давления, вдавливающий пробку в расточку и вызывающий ее заклинивание.

В патенте США N A-2573238, кл. F 16 K 39/00, 1951 г. описан пробковый кран, содержащий корпус с проходящим через него проходом для потока среды, двумя камерами и конической расточкой, пересекающей указанный проход, коническую пробку с наружной поверхностью, большим торцом, обращенным к одной из камер, и меньшим торцом, обращенным к другой камере, установленную в расточке с возможностью поворота и перекрытия прохода при нахождении крана в закрытом положении и выполненную с проходным отверстием, расположенным с возможностью сообщения с проходом при нахождении крана в открытом положении, и каналом, изолированным от проходного отверстия пробки и соединяющим больший и меньший торцы пробки для обеспечения возможности выравнивания давлений в обеих камерах, расположенных у торцов пробки, и шток, выполненный отдельно от пробки и кинетически связанный с ней для осуществления ее поворота.

Однако и в этом пробковом кране у большего торца пробки иногда возникает резкий скачок давления, вдавливающий пробку в расточку и вызывающий ее заклинивание.

Задачей настоящего изобретения является создание пробкового крана, не подверженного этим отрицательным явлениям или подверженного им в меньшей степени, то есть такого крана, в котором практически исключена возможность возникновения у большего торца пробки резкого скачка давления, вдавливающего пробку в расточку и вызывающего ее заклинивание.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что предложенный пробковый кран содержит корпус с проходящим через него проходом для потока среды, двумя камерами и конической расточкой, пересекающей указанный проход, коническую пробку с наружной поверхностью, большим торцом, обращенным к одной из камер, и меньшим торцом, обращенным к другой камере, установленную в расточке с возможностью поворота и перекрытия прохода при нахождении крана в закрытом положении и выполненную с проходным отверстием, расположенным с возможностью сообщения с проходом при нахождении крана в открытом положении, и каналом, изолированным от проходного отверстия пробки и соединяющим больший и меньший торцы пробки для обеспечения возможности выравнивания давлений в обеих камерах, расположенных у торцов пробки, и шток, выполненный отдельно от пробки и кинематически связанный с ней для осуществления ее поворота, при этом в канале установлен обратный клапан для обеспечения возможности изменения давления и создания соответствующего потока в направлении от большего торца пробки к ее меньшему торцу.

Таким образом, наличие в предложенном пробковом кране обратного клапана позволяет практически исключить возможность возникновения у большего торца пробки резкого скачка давления, вдавливающего пробку в расточку и вызывающего ее заклинивание. Обратный клапан удерживает уплотнитель или смазку в камере у меньшего торца пробки. Изменение давления заключается в том, что давление в камере у большего торца уменьшается, а давление в камере у меньшего торца возрастает до тех пор, пока не произойдет их выравнивание. Однако у меньшего торца пробки может быть создано более высокое давление, чем у ее большего торца. Таким образом, создается допустимое усилие дисбаланса, способствующее предотвращению заклинивания пробки в расточке.

Обратный клапан может быть расположен у меньшего торца пробки. Это предусмотрено для сведения к минимуму количества уплотнителя или смазки в канале и в камере у меньшего торца. Но обратный клапан может быть также размещен и вблизи большего торца.

Канал, соединяющий больший торец пробки с ее меньшим торцом, может быть непосредственно просверлен в пробке, при этом сообщение канала с проходным отверстием не допускается.

Канал также может быть выполнен в виде канавки на наружной поверхности пробки, при этом канавка может быть отформована при литье и выполнена продольной, и по ней также подается уплотнитель или смазка для создания пленки между конической наружной поверхностью пробки и примыкающей к ней внутренней поверхностью расточки.

Канал также может быть выполнен в виде трубки, закрепленной в соответствующем положении в канавке, образованной при литье на наружной поверхности пробки, например сваркой.

Далее представлены пять вариантов выполнения изобретения со ссылкам на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вид сбоку с частичным разрезом пробки известного пробкового крана;
фиг. 1A изображает продольный разрез предложенного пробкового крана, при этом канавки для подачи уплотнителя или смазки пробки не показаны;
фиг. 2 изображает вид сбоку с частичным разрезом пробки пробкового крана, соответствующего первому варианту выполнения изобретения;
фиг. 3 изображает вид сверху пробки, показанной на фиг. 2;
фиг. 4 изображает вид сбоку с частичным разрезом пробки крана, соответствующего второму варианту выполнения изобретения;
фиг. 5 изображает вид сбоку с частичным разрезом пробки крана, соответствующего модификации второго варианта выполнения изобретения;
фиг. 6 изображает вид сбоку с частичным разрезом пробки крана, соответствующему третьему варианту выполнения изобретения;
фиг. 7 изображает вид сверху пробки, показанной на фиг. 6;
фиг. 8 изображает в увеличенному масштабе часть вида, показанного на фиг. 6;
фиг. 9 изображает вид сбоку с частичным разрезом пробки крана, соответствующего четвертому варианту выполнения изобретения;
фиг. 10 изображает вид сверху пробки, показанной на фиг. 9;
фиг. 11 изображает в увеличенном масштабе часть вида, показанного на фиг. 10;
фиг. 12 изображает вид сбоку пробки крана, соответствующего пятому варианту выполнения изобретения;
фиг. 13 изображает в увеличенном масштабе часть вида, показанного на фиг. 12.

Известный пробковый кран содержит показанную на фиг. 1 коническую пробку 1, которая вставляется в расточку соответствующей формы в корпусе крана. Коническая пробка имеет проходное отверстие 2, через которое может протекать движущаяся по трубопроводу среда, и две продольные канавки 3, 4, выполненные на наружной поверхности 6 пробки для подачи уплотнителя или смазки на внутреннюю поверхность расточки, в которой прилегает пробка. Канавки, однако, не доходят ни до одного из торцов пробки. У меньшего торца 5, расположенного в верхней части пробки, находится приводной шток (не показан). При эксплуатации шток вызывает поворот пробки вокруг оси O-O между открытым и закрытым положениями. Пробка 1 имеет два отверстия 7, 8 . Отверстие 7 ведет от меньшего торца 5, расположенного в верхней части пробки, к проходному отверстию 2, а отверстие 8 - от большего торца 9, расположенного в нижней части пробки, к тому же отверстию 2. В верхнем отверстии 7 расположен обратный клапан 10, предотвращающий перетекание среды из полости у верхней части пробки в отверстие 2. Отверстия 7, 8 позволяют уравнивать давление в полостях корпуса крана над пробкой и под ней с давлением среды в трубопроводе, при этом перемещение пробки в осевом направлении из места ее установки в расточке при неожиданном скачке давления в трубопроводе предотвращено.

Однако если среда является коррозионной или загрязненной, например мелкими частицами абразива, возможно повреждение, заклинивание или иная неисправность обратного клапана 10.

На фиг. 1А показан предложенный пробковый кран в сборе, содержащий корпус 1 с проходом 2 для потока среды, двумя камерами 3 и 4 и конической расточкой 5, коническую пробку 6, установленную в расточке 5, и шток 7, выполненный отдельно от пробки.

Первый вариант выполнения изобретения содержит пробковый кран с конической пробкой 11, которая показана на фиг. 2 и 3 и которая вставляется в расточку соответствующей формы в корпусе крана. Пробка 11 имеет проходное отверстие 12, две продольные канавки 13 и кольцевую канавку 14, выполненные на наружной конической поверхности 26 пробки для подачи уплотнителя или смазки на внутреннюю поверхность расточки, к которой прилегает пробка. Канавка 14 размещена вблизи большего торца 20 пробки на некотором расстоянии от него, а канавки 13 размещены диаметрально противоположно друг другу (фиг. 3) и проходят от кольцевой канавки до меньшего торца 15 пробки. Приводной шток (не показан) входит своим концом соответствующей формы в паз 18, имеющий прямоугольное сечение и расположенный у торца 15 в верхней части пробки 11, и при эксплуатации поворачивает последнюю вокруг оси P-P между открытым и закрытым положениями.

Пробка имеет канал 17, образованный выполненной при литье широкой канавкой 89, которая имеет параллельные стороны и полуцилиндрическое основание, расположена на наружной поверхности 16 и проходит по всей длине от торца 15 пробки до ее торца 20. В основании канавки 89 установлена круглая в сечении трубка 19, наружный диаметр которой соответствует внутреннему диаметру основания канавки. Трубка 19 приварена в требуемом положении, а оставшаяся часть канавки 89 заполнена сварочным сплавом. Ось трубки в основном параллельна наружной конической поверхности 16. Канал 17 так расположен между отверстием 12 и поверхностью 16, что он не сообщается ни с отверстием, ни с поверхностью.

Вблизи торца 15 в верхней части пробки трубка 19 снабжена обратным клапаном 21, обеспечивающим возможность изменения давления и создания соответствующего потока от торца 20 в нижней части пробки к торцу 15 в ее верхней части, но не в противоположном направлении. Таким образом происходит выравнивание давлений в камерах у большего и меньшего торцов пробки. Однако из-за наличия клапана 21 возможно кратковременное повышение давления в камере у верхней части пробки, т.е. у ее меньшего торца, по сравнению с давлением в нижней камере, т.е. у нижнего, большего торца пробки, с последующей разгрузкой благодаря происходящему при этом перемещению пробки. Канал 17 трубки 19 позволяет автоматически выравнивать давление у меньшего торца пробки и давление у ее торца 20. Однако повреждение, заклинивание или иная неисправность обратного клапана в результате воздействия среды, протекающей по трубопроводу, или находящихся в ней загрязнений невозможны, так как клапан никак не соединен с отверстием 12.

Второй вариант выполнения изобретения содержит пробковый кран с пробкой 24, показанной на фиг. 4 и выполненной во многом аналогично пробке в первом варианте выполнения. Одинаковые элементы на фиг. 4 имеют ту же нумерацию, что и на фиг. 2, и повторно не описываются.

В соответствии с этим вариантом выполнения пробка имеет канал 17, образованный путем сверления отверстия в пробке по всей ее длине от меньшего торца в ее верхней части до большего в ее нижней части, причем ось этого отверстия параллельна оси Q-Q вращения пробки. Отверстие расположено между проходным отверстием пробки и ее конической наружной поверхностью и не сообщается ни с тем, ни с другой. Вблизи меньшего торца пробки расположен обратный клапан 25, помещенный в расширенную часть 26 отверстия. При эксплуатации поток может поступать от торца 20 пробки к ее торцу 15 для выравнивания давления.

На фиг. 5 показана пробка модификации крана, соответствующего второму варианту выполнения изобретения. Приводной шток 84 присоединен к большему торцу пробки с помощью фигурного выступа 82, вставленного в прямоугольный паз 18. Пробка (и расточка) перевернуты по отношению к конструкции, изображенной на фиг. 4, т.е. больший торец теперь находится вверху, а меньший торец - внизу. В отношении всего остального пробка (и расточка) аналогична предыдущей.

Третий вариант выполнения изобретения содержит пробковый кран с пробкой 50, которая изображена на фиг. 6, 7 и 8 и которая вставляется в расточку соответствующей формы в корпусе крана. Как и в первом варианте выполнения, пробка 50 имеет проходное отверстие 12, две продольные канавки 132 и кольцевую канавку 14. В резьбовом отверстии 52, расположенном у большего торца пробки, установлен обратный клапан 51. В основании этого отверстия выполнено отверстие 53, которое проходит параллельно оси P-P вращения пробки и соединено дополнительным отверстием 54, проходящим радиально по отношению к оси P-P, с одной из канавок 13. Таким образом, больший торец пробки соединен с ее меньшим торцом через резьбовое отверстие 52, отверстие 53, дополнительное отверстие 54 и канавку 13, чем и обеспечивается возможность выравнивания давлений между этими двумя торцами.

Положение и конфигурация резьбового отверстия и двух других отверстий могут быть и иными, так что эти отверстия соединяются с кольцевой канавкой 14, а выравнивание давлений от большего торца пробки к меньшему осуществляется через продольные канавки 13 и кольцевую канавку 14.

Пробка 60 крана, соответствующего четвертому варианту выполнения изобретения, изображенная на фиг. 9, 10 и 11, имеет все особенности крана в четвертом варианте выполнения. Однако, как видно из чертежей, в особенности на фиг. 9 и 11, в резьбовом отверстии 66 у большего торца пробки расположен дополнительный обратный клапан 65, а перепускное отверстие 67, в котором предпочтительно находится фильтр 68, соединяет резьбовое отверстие с проходным отверстием. Таким образом, обеспечивается возможность выравнивания давлений между проходным отверстием и большим торцом пробки.

Кран, соответствующий пятому варианту выполнения изобретения, содержит пробку 70, изображенную на фиг. 12 и 13 и имеющую приводной шток 71, который соединен с ней с помощью фигурного выступа 88, вставленного в прямоугольный паз 86 у большего торца пробки. На небольшом расстоянии от большего торца 73 пробки находится кольцевая канавкам 72, служащая для подачи уплотнителя или смазки, а две продольные канавки 74 (из которых изображена только одна), также служащие для подачи уплотнителя или смазки и расположенные диаметрально противоположно друг другу по отношению к оси Q-Q вращения пробки, соединяют кольцевую канавку с меньшим торцом 77 пробки 70.

В отверстии 76 у большего торца пробки расположен обратный клапан 75, а проход 78 соединяет основание этого отверстия с кольцевой канавкой 72, как изображено на чертежах, в особенности на фиг. 13, или с одной из двух продольных канавок. Таким образом, отверстие 76, проход 78, кольцевая канавка 72 и две продольные канавки образуют канал, который соединяет широкий торец у верхней части пробки с меньшим торцом у ее нижней части и обеспечивает возможность выравнивания давлений.

Изобретение относится к пробковому крану и предназначено для перекрытия прохода для рабочей среды и выравнивания давления в обеих камерах, расположенных у торцов пробки. Пробковый кран содержит корпус с проходящим через него проходом для потока среды, двумя камерами и конической расточкой. Последняя пересекает указанный проход. Кран также содержит коническую пробку с наружной поверхностью, большим торцом, обращенным к одной из камер, и меньшим торцом, обращенным к другой камере. Пробка установлена в расточке с возможностью поворота и перекрытия прохода при нахождении крана в закрытом положении. Пробка выполнена с проходным отверстием и каналом. Проходное отверстие расположено с возможностью сообщения с проходом при нахождении крана в открытом положении. Канал изолирован от проходного отверстия пробки и соединяет больший и меньший торцы пробки для обеспечения возможности выравнивания давлений в обеих камерах, расположенных у торцов пробки. Шток выполнен отдельно от пробки и кинематически связан с ней для осуществления ее поворота. В канале установлен обратный клапан для обеспечения возможности изменения давления и создания соответствующего потока в направлении от большего торца пробки к ее меньшему торцу. В результате исключается возможность возникновения у большего торца пробки резкого скачка давления, вдавливающего пробку в расточку и вызывающего ее заклинивание. 4 з.п.ф-лы, 13 ил.

1. Пробковый кран, содержащий корпус с проходящим через него проходом для потока среды, двумя камерами и конической расточкой, пересекающей указанный проход, коническую пробку 11,24,50,70 с наружной поверхностью 16, большим торцом 20, обращенным к одной из камер, и меньшим торцом 15, обращенным к другой камере, установленную в расточке с возможностью поворота и перекрытия прохода при нахождении крана в закрытом положении и выполненную с проходным отверстием 12, расположенным с возможностью сообщения с проходом при нахождении крана в открытом положении, и каналом 17, изолированным от проходного отверстия 12 пробки и соединяющим больший 20 и меньший 15 торцы пробки для обеспечения возможности выравнивания давления в обеих камерах, расположенных у торцов 20 и 15 пробки, и шток 84,71, выполненный отдельно от пробки 11,24,50,70 и кинематически связанный с ней для осуществления ее поворота, отличающийся тем, что в канале 17 установлен обратный клапан 21,25,51,75 для обеспечения возможности изменения давления и создания соответствующего потока в направлении от большего торца пробки к ее меньшему торцу. 2. Кран по п.1, отличающийся тем, что обратный клапан 21,25 расположен у меньшего торца пробки. 3. Кран по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что канал 17 непосредственно просверлен в пробке 24. 4. Кран по п.1 или 2, отличающийся тем, что канал 17 выполнен в виде канавки 13 на наружной поверхности 16 пробки 50,70. 5. Кран по п. 1 или 2, отличающийся тем, что канал 17 выполнен в виде трубки 19, закрепленной в соответствующем положении в канавке 89, образованной при литье на наружной поверхности 16 пробки 11.

Приоритет по пунктам:
12.08.94 - по пп.1 - 3 и 5;
27.10.94 - по п.4.