ШАРОВОЙ КРАН Российский патент 1999 года по МПК F16K5/06 

Изобретение относится к запорной арматуре в виде крана со сферической пробкой и может быть использовано в газовой и других отраслях.

Известен кран со сферической пробкой, имеющий корпус с двумя соосными патрубками. В нем установлена с возможностью поворота от включающего вала плавающая сферическая пробка. Она в запорном положении при создании разности давлений между подводящей и отводящими сторонами прилегает своей сферической поверхностью к уплотнительной поверхности корпуса в виде кольцевого выступа со сферически выгнутым торцом и образует с ней первичный барьер уплотнения. Кольцевой паз, в который выходит проведенный через стенку корпуса контрольный трубопровод системы, выполнен концентрическим относительно оси патрубков и разделяет уплотнительную поверхность корпуса. Этим достигается контроль уплотняющей функции. Два концентрических упруго установленных уплотнительных кольца размещены на расстоянии по обеим сторонам кольцевого паза в зоне уплотнительной поверхности корпуса и закрывают зазор между сферической пробкой и уплотнительной поверхностью корпуса до момента действия первичного барьера уплотнения [Авт.свид. N 1836595 МКИ F 16 K 5/06].

Известно также запорное устройство, в корпусе которого с входным и выходным патрубками установлена поворотная запорная пробка с проходным каналом и выполнен дренажный канал герметизированный относительно корпуса и пробки и размещенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения пробки. Отличие данного запорного устройства заключается в том, что в нем выполнен проходной канал профилированной, например, V-образной формы, с выступом, взаимодействующим в закрытом положении пробки с герметизирующим элементом дренажного канала. Кроме того, дренажный канал может быть выполнен смещенным в направлении входного патрубка [Авт.свид. N 839450 МПК F 16 K 5/06].

Недостатком данного аналога является недостаточная надежность устройства в местах контактов шаровой пробки с внутренней поверхностью проходного отверстия канала, что представляет опасность, и недопустимо при газовых бытовых применениях.

Наиболее близким к заявляемому решению является кран, в корпусе которого размещена шаровая пробка, уплотненная эластичными кольцами. Его отличия заключаются в том, что он снабжен соединенным с полостью крана дренажным клапаном, в котором запорный орган взаимодействует с двумя разнесенными в осевом направлении с гарантированным зазором плунжерами, подпружиненное пространство каждого из которых соединено с трубопроводом. Это решает задачу автоматического сообщения полости корпуса крана с атмосферой [Авт.свид. СССР N 327354 МКИ F 16 K 5/06].

Недостатком наиболее близкого аналога является негарантированная надежность шарового крана при применении непосредственно пользователем в условиях "газовый источник - человек", например, в бытовом использовании.

Задачей заявляемого решения является устранение названного недостатка.

Сущность заявляемого решения заключается в том, что в шаровом кране, в цилиндрическом корпусе которого размещен шаровой поворотный затвор со сквозным отверстием, уплотненный эластичными кольцами и снабженный подводящим и отводящим патрубками, соединяющими кран с трубопроводом с обеих сторон, 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.

Данная конструкция шарового крана повышает надежность запорной аппаратуры, в том числе находящейся в эксплуатации не только в зоне автоматического пользования, но и в зоне "пользователь-человек - газ", что крайне важно в условиях бытового использования газа, где пользователи не профессионально подготовленные кадры, а жильцы, в частности, дети и люди пожилого возраста.

Предлагаемое решение поясняется с помощью чертежа (фиг. 1, фиг. 2), на котором представлен общий вид шарового крана и где обозначены:
1 - корпус;
2 - соединительные фланцы;
3 - горловина корпуса;
4 - шток;
5 - рукоятка управления;
6 - шаровой затвор;
7 - подводящая полость;
8 - отводящая полость;
9 - уплотнение;
10 - дополнительные уплотнения;
11 - гайка;
12 - шайба;
13 - уплотнительные кольца;
14 - шлицы;
15 - прилив;
16 - отверстие для сброса газа;
17 - шайба;
18 - гайка.

Шаровой кран содержит корпус 1 в виде цилиндра с соединительными фланцами 2 на торцах. Корпус имеет горловину 3 со штоком 4, передающим усилие, приложенное к рукоятке 5, на шаровой затвор 6, устанавливаемый либо в положение "открыто" и соединяющий между собой подводящую 7 и отводящую 8 полости, либо в положении "закрыто". При этом сферическая поверхность шарового затвора 6 перекрывает сечение трубопроводов и крана. Шаровой затвор 6 в закрытом положении прижимается к уплотнению 9 с тем большим усилием, чем больше давление газа, используя эффект "плавающего шара". Дополнительные уплотнения 10 повышают герметичность и введены для улучшения технических характеристик шарового крана.

Гайка 11 установлена в корпус 1 в упор таким образом, чтобы в собранном положении пересечение осей шарового затвора совпадало с осью подводящей 7 и отводящей 8 полостей шарового крана и осью вращения штока 4. Опорная шайба 12 выполняет роль подшипника скольжения и одновременно является предварительным уплотнителем.

Герметичность подвижного соединения штока 4 с корпусом 1 обеспечивается двумя уплотнительными кольцами 13 круглого сечения. На торцах штока 4 выполнены шлицы 14, ориентирующие и ограничивающие угловой поворот шарового затвора 6 относительно ручки 5. В одной из сторон корпуса 1 выполнена полость с развитой за счет длины поверхностью. Данный эффект достигается выполнением прилива 15, создающего условия для сброса газа через отверстие 16. При необходимости в резьбовое отверстие корпуса могут быть установлены манометры, либо через дополнительный вентиль осуществляется возможность сбрасывания давления накопившегося газа в специальный трубопровод для дальнейшего сбора и использования газа. Совмещение функции сброса с шаровым краном позволяет сократить длину трубопровода и расширяет сферу применения шарового крана.

Для размещения резьбовых отверстий на фланцах корпуса выполнены местные приливы, обеспечивающие равномерную толщину стенок и придающие достаточную прочность резьбовому соединению. Таких приливов на корпусе может быть от одного до трех (внизу и на двух сторонах).

Соединительные фланцы выполнены квадратными, что дает существенную экономию материала, снижает вес изделия в целом и облегчает его сборку.

Шаровой затвор выполнен из нержавеющей стали, что расширяет область применения шарового крана вследствие высокой химической стойкости данной группы сплавов.

Корпус шарового крана выполнен из алюминиевого сплава, который имеет большую прочность по сравнению с серым чугуном при повышении давления и большую прочность по сравнению со сталью при минусовых температурах, что увеличивает надежность изделия, повышает безопасность его эксплуатации.

Использование уплотнителей 9 из фторопласта-4, являющегося аналогом тефлона, снижает трение шарового затвора при переключениях, резко расширяет диапазон температур для эксплуатации шарового крана и, вследствие высокой пластичности фторопласта-4 в процессе "приработки", повышает герметичность крана.

Изобретение предназначено для использования в качестве запорной арматуры в газовой и других отраслях. Шаровой кран содержит цилиндрический корпус с размещенным в нем шаровым поворотным затвором со сквозным отверстием, уплотнительные эластичные кольца и подводящий и отводящий патрубки. Последние соединяют кран с трубопроводом с обеих сторон. В месте соединения патрубков с трубопроводом размещены торцевые квадратной формы фланцы. В месте соединения корпуса шарового крана с фланцем выполнен по крайней мере один прилив с развитой поверхностью внутри цилиндрического корпуса. На упомянутой поверхности выполнены продувочные отверстия с выходом на торцевые квадратной формы фланцы. В результате повышается надежность крана при его эксплуатации непосредственно человеком. 2 ил.

Шаровой кран, в цилиндрическом корпусе которого размещен шаровой поворотный затвор со сквозным отверстием, уплотненный эластичными кольцами и снабженный подводящим и отводящим патрубками, соединяющими кран с трубопроводом с обеих сторон, отличающийся тем, что 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.