ШАРОВОЙ КРАН Российский патент 1999 года по МПК F16K5/06 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно, к шаровым кранам, клапанам и заслонкам, в которых для открытия и закрытия канала подачи воды или другой рабочей жидкости применяют шаровые поворотные пробки с центральным отверстием. Поворот шаровых пробок осуществляется при помощи шпинделя, один конец которого входит в паз на поверхности шаровой пробки, а другой конец соединен с рукояткой. На шпинделе установлены уплотнительные элементы, как правило, резиновые кольца, предназначенные для исключения в корпусе протечки в месте установки шпинделя. Такая конструкция шарового крана является традиционной и достаточно широко известна, например, из патента [1].

Недостатком всех известных шаровых кранов, конструкция которых аналогична описанной в патенте [1], является невозможность замены преждевременно износившегося уплотнения шпинделя путем извлечения шпинделя из корпуса без полной разработки крана.

В изобретении [2] , принятом авторами за прототип, предпринята попытка устранить указанный недостаток путем введения в конструкцию крана ограничителя осевого перемещения шпинделя, выполненного в виде обоймы, состоящей из двух соосных втулок с торцевыми выемками, сопрягаемыми с боковой поверхностью шпинделя над его кольцевым упором. При необходимости замены уплотнения снятие шпинделя осуществляется за счет разведения втулок на величину выступов кольцевого упора шпинделя при отведенных на такое же расстояние от шаровой пробки штуцеров, которые завинчены в корпусе с двух его сторон. При разведении штуцеров происходит (на время демонтажа и монтажа штуцера) нарушение уплотнения в местах сопряжения наружной сферической поверхности шаровой пробки с седлами, установленными в штуцерах, что требует дополнительного перекрытия трубопровода перед местом установки шарового крана. Тем самым, предложенное в прототипе техническое решение хоть и устраняет необходимость полной разборки шарового крана, все же приводит к временной потере на период демонтажа шпинделя герметичности конструкции крана в местах сопряжения шаровой пробки с седлами. Кроме того, необходимость обязательного разведения штуцеров для демонтажа штуцера может привести к нарушению герметичности в местах резьбовых соединений штуцеров с корпусом крана и с трубопроводом, что также требует перекрытия участка трубопровода, в котором установлен этот кран.

Предлагаемое авторами техническое решение позволяет производить монтаж и демонтаж шпинделя с целью замены его уплотнения не только без отсоединения шарового крана от трубопровода и полной разборки крана, но и без специального перекрытия того участка трубопровода, на котором установлен шаровой кран, требующий замены уплотнения шпинделя. Тем самым, устраняется присущий прототипу существенный недостаток его конструкции.

Предлагаемое авторами техническое решение заключается в том, что в корпусе шарового крана в плоскости перпендикулярной оси шпинделя выполнено сквозное отверстие, в котором установлен цилиндрический штифт, фиксирующий положение шпинделя в корпусе от осевого перемещения и проходящий через выполненную на шпинделе выше места установки уплотнения дополнительную канавку, ширина которой соответствует диаметру штифта, при этом на штифте в средней его части в зоне канавки шпинделя выполнена шейка седловидной формы радиусом, соответствующим радиусу охватываемой ею боковой поверхности канавки шпинделя, а на боковой поверхности канавки шпинделя с одной стороны выполнена лыска глубиной, равной величине утопания шейки штифта относительно его боковой цилиндрической поверхности. Шейка на штифте не позволяет удалить штифт из отверстия корпуса и фиксирует его положение от перемещений в осевом направлении в процессе эксплуатации крана. Лыска на боковой поверхности канавки шпинделя, если шпиндель повернуть таким образом, чтобы она находилась напротив штифта, позволяет вставлять и удалять штифт из отверстия корпуса шарового крана, т.е. освобождает шпиндель для демонтажа его из корпуса шарового крана в случае необходимости замены уплотнения.

Для фиксации положений "Открыто" и "Закрыто" шарового крана штифт может быть выполнен выступающим с двух сторон за корпус, а на шпинделе непосредственно под рукояткой устанавливается специальная шайба с двумя загнутыми вниз крылышками, упирающимися при повороте шпинделя попеременно в один или другой выступающий конец штифта и ограничивающими тем самым диапазон поворота шпинделя углом 90^o. Специальная шайба может выполняться как отдельно, так и за одно целое с рукояткой.

Сущность предлагаемого авторами изобретения поясняется прилагаемым к заявке иллюстративным материалом.

На фиг. 1 показан общий вид шарового крана, который состоит из корпуса 1 с размещенными в нем шаровой поворотной пробкой 2, установленной между двумя седлами 3, муфтой 4 и шпинделем 5 с уплотнением 6. Шпиндель 5 зафиксирован от осевого перемещения с помощью штифта 7, который установлен в отверстии корпуса 1. Шпиндель 5 одним своим концом связан с шаровой поворотной пробкой 2, а другим концом связан с рукояткой 8. Под рукояткой 8 на шпинделе установлена шайба 9, у которой имеется два загнутых вниз крылышка, назначение которых ограничивать диапазон углового поворота шаровой пробки 2, фиксируя ее в двух крайних положениях, одно из которых соответствует положению шарового крана "открыто", а другое - положению "закрыто".

На фиг. 2 и 3 изображено сечение А-А на фиг. 1 шарового крана в плоскости, проходящей через штифт и канавку шпинделя, при разном положении лыски Б шпинделя относительно штифта 7. На фиг. 2 взаимное расположение штифта и лыски на шпинделе соответствует рабочему режиму эксплуатации шарового крана. На фиг. 2 взаимное расположение штифта и лыски соответствует ситуации, при которой производится демонтаж шпинделя 5 с целью замены уплотнения 6.

Сборка шарового крана производится в следующей последовательности. В корпус 1 устанавливают последовательно седло 3, шаровую поворотную пробку 2 и еще одно седло 3, которые прижимают друг к другу при помощи муфты 4. Затем в корпус вставляют шпиндель 5 с уплотнением 6 так, чтобы конец шпинделя попал в паз на наружной сферической поверхности шаровой пробки 2. Шпиндель ориентируют в корпусе в таком положении, при котором лыска Б, выполненная в его кольцевой проточке, была повернута в сторону отверстия в корпусе для установки штифта 7. В отверстие корпуса вставляют штифт 7, затем шпиндель поворачивают на 180 градусов для того, чтобы лыска оказалась на противоположной стороне по отношению к штифту, как показано на фиг. 2. Затем на шпиндель надевают шайбу 9 и рукоятку 8. Кран готов к эксплуатации.

Если возникла ситуация, при которой требуется замена износившегося уплотнения 6, то выполняется следующий порядок операций. Шаровой кран устанавливают в положение "закрыто". Снимают рукоятку 8 и шайбу 9, затем рукоятку 8 ставят обратно и поворачивают ее на 180^o (направление поворота не имеет значения). Тем самым шаровой кран находится в положении "Закрыто", а лыска Б на шпинделе располагается напротив штифта, как это показано на фиг. 3. Теперь штифт 7 можно удалить из отверстия на корпусе, освободив тем самым шпиндель 5. Шпиндель вместе с уплотнением демонтируется из корпуса шарового крана. Производится замена изношенного уплотнения. Монтаж шпинделя и подготовка крана к эксплуатации производятся в обратной последовательности операций.

Как следует из приведенного выше описания, предложенное авторами техническое решение позволяет производить замену изношенного уплотнения шпинделя не только без полной разборки шарового крана, но и без нарушения герметичности стыковочных узлов внутри крана и в местах его присоединения к трубопроводу, а также, что существенным образом отличает его от всех известных конструкций шаровых кранов, и без отключения участка трубопровода, на котором установлен шаровой кран, требующий замены уплотнения.

Источники информации
1. Патент ФРГ N DE 412473 F 16 K 5/06, 1994.

Авторское свидетельство СССР N 1330392, F 16 K 5/06, 1987.

Изобретение предназначено для трубопроводной арматуры, для кранов, клапанов и заслонок, в которых для открытия и закрытия канала подачи воды или другой рабочей жидкости используются шаровые поворотные пробки с центральным отверстием. В корпусе шарового крана в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, выполнено сквозное отверстие, в котором установлен цилиндрический штифт. Штифт фиксирует положение шпинделя в корпусе от осевого перемещения и проходит через выполненную на шпинделе выше места установки уплотнения дополнительную канавку. Ширина канавки соответствует диаметру штифта. На штифте в средней его части в зоне канавки шпинделя выполнена шейка седловидной формы. Радиус седловидной шейки соответствует радиусу охватываемой ею боковой поверхности канавки шпинделя. На боковой поверхности канавки шпинделя с одной стороны выполнена лыска, глубиной, равной величине утопания шейки штифта относительно его боковой цилиндрической поверхности. Шейка на штифте препятствует удалению штифта из отверстия корпуса и фиксирует его положение от перемещений в осевом направлении в процессе эксплуатации крана. Лыска на боковой поверхности канавки шпинделя при таком его повороте, когда лыска находится напротив штифта, позволяет производить демонтаж шпинделя из корпуса шарового крана. В результате повышается возможность производить монтаж и демонтаж шпинделя при замене изношенного уплотнения без отсоединения шарового крана от трубопровода и полной разборки крана и без специального перекрытия того участка трубопровода, на котором установлен шаровой кран, требующий замены уплотнения шпинделя. Для фиксации положений "Открыто" и "Закрыто" шарового крана штифт может быть выполнен выступающим с двух сторон за корпус, а на шпинделе непосредственно под рукояткой устанавливается специальная шайба с двумя загнутыми вниз крылышками, упирающимися при повороте шпинделя попеременно в один или другой выступающий конец штифта и ограничивающими тем самым диапазон поворота шпинделя углом 90^o. Специальная шайба может выполняться как отдельно, так и за одно целое с рукояткой. 2 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. Шаровой кран, содержащий корпус с установленными в нем между седлами шаровой поворотной пробкой и шпинделем, снабженным уплотнением и соединенным с рукояткой, отличающийся тем, что в корпусе в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, выполнено сквозное отверстие, в котором установлен цилиндрический штифт, фиксирующий положение шпинделя в корпусе от осевого перемещения и проходящий через выполненную на шпинделе выше места установки уплотнения дополнительную канавку, ширина которой соответствует диаметру штифта, при этом на штифте в средней его части в зоне канавки шпинделя выполнена шейка седловидной формы радиусом, соответствующим радиусу охватываемой ею боковой поверхности канавки шпинделя, а на боковой поверхности канавки шпинделя с одной стороны выполнена лыска глубиной, равной величине утопания шейки штифта относительно его боковой цилиндрической поверхности. 2. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что штифт выполнен выступающим с двух сторон за корпус, а на шпинделе непосредственно под рукояткой установлена специальная шайба с двумя загнутыми вниз крылышками, упирающимися при повороте шпинделя попеременно в один или другой выступающий конец штифта и ограничивающими тем самым диапазон поворота шпинделя углом 90^o, соответствующим в крайних значениях указанного диапазона положениям "Открыто" и "Закрыто" шарового крана. 3. Шаровой кран по п.2, отличающийся тем, что специальная шайба выполнена за одно целое с рукояткой.