ШАРОВОЙ КРАН Российский патент 2001 года по МПК F16K5/06 F16K27/10 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может найти применение для управления потоками рабочей среды в системах их транспортирования.

Известен шаровой кран, который может применяться в гидравлических и пневматических системах с большим числом переключений. Известный шаровой кран содержит корпус, два уплотнительных седла, между которыми имеется шаровой затвор, имеющий проходное отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру трубопровода (см. СССР а.с. 525823, F 16 К 5/06, 13.02.75 г.). Однако при работе крана при большом числе переключений при длительной эксплуатации возможна деформация уплотнителя, так как сферическая поверхность уплотнителя попадает на коническую поверхность шарового затвора.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, патрубки, шаровую пробку, уплотнители, прижимные кольца. Корпус этого крана выполнен в виде рукава вокруг крана и концов труб и прикреплен его концами к сторонам труб так, что является элементом, скрепляющим детали крана. При этом на концах труб по их окружности сформирована ступенчатая выступающая часть для кольцевого уплотнителя (см. з. 97104073/06, 17.03.97 г., F 16 К 5/06, 27/06). Однако при изготовлении такого крана требуется высокая точность изготовления его элементов, а также специализированное оборудование.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, пробку, эластичные уплотнительные элементы, входной и выходной патрубки. При этом патрубки установлены внутри корпуса и закреплены посредством кольцевой завальцовки (см. Ru, свидетельство на полезную модель N 0003019, кл. F 16 К 5/06, 11.11.93 г.). Однако этот кран достаточно трудоемок в изготовлении.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является известное из патентной литературы устройство по патенту Великобритании (GB) 1293381(А), кл. F 16 К 5/06, 18.10.1972 г., которое содержит максимальное количество сходных с заявляемым устройством признаков, а именно: оба устройства относятся к шаровым кранам, каждый из которых содержит корпус, входной и выходной патрубки, уплотнительные элементы, пробку с проходным отверстием, причем корпус выполнен из двух одинаковых полых шаровых частей, соединенных между собой по большому основанию, при этом меньшие основания соединены с концами патрубков с возможностью образования между внутренней поверхностью корпуса и прилегающей к ней поверхностью патрубка, соответственно, кольцевых ступеней, в каждой из которых расположен уплотнительный элемент, поджатый к пробке упругим элементом. Кроме этого уплотнительный элемент выполнен в виде кольца из упругодеформируемого материала и с контактирующей сферической поверхностью, повторяющей форму наружной поверхности пробки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции крана, снижение его металлоемкости и снижение трудоемкости изготовления.

Этот результат достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, входной и выходной патрубки, уплотнительные элементы, пробку с проходным отверстием, причем корпус выполнен из двух одинаковых полых шаровых частей, соединенных между собой по большому основанию, при этом меньшие основания соединены с концами патрубков с возможностью образования между внутренней поверхностью корпуса и прилегающей к ней поверхностью патрубка, соответственно, кольцевых ступеней, в каждой из которых расположен уплотнительный элемент, поджатый к пробке упругим элементом, согласно изобретению пробка выполнена в виде полой сферы, диаметр проходного отверстия которой меньше диаметра проходного отверстия каждого патрубка и уплотнительного элемента, соответственно, а упругий элемент расположен со стороны наружной поверхности уплотнительного элемента коаксиально последнему, при этом патрубки выполнены из гильзы трубы.

Выполнение корпуса в виде двух шаровых частей, соединенных между собой посредством сварки и выполненных из гильзы трубы, существенно упрощает конструкцию корпуса крана. При этом корпус приваривается к патрубкам таким образом, что внутренняя поверхность корпуса и торцевая поверхность патрубка образуют кольцевую ступень. Высота ступени составляет 0,1-0,3 от высоты уплотнительного элемента.

Использование сварки при изготовлении шарового крана снижает трудоемкость его изготовления по сравнению с прототипом.

Выполнение пробки в виде полой сферы, изготовленной из гильзы трубы, уменьшает металлоемкость крана, что становится существенным при изготовлении крана, например, из гильзы трубы из нержавеющей стали. Кроме того, при изготовлении пробки не требуется сложное оборудование. Трудоемкость изготовления крана, по сравнению с прототипом, уменьшается.

Выполнение проходного отверстия пробки с диаметром, меньшим на 2-4 мм, чем внутренний диаметр отверстия уплотнительного элемента, наличие у уплотнительного элемента внутренней сферической поверхности, повторяющей форму наружной поверхности пробки, позволяет исключить задир уплотнительного элемента, а также исключить заклинивание пробки. Надежность крана повышается.

В качестве упругодеформируемого материала для уплотнительного элемента используют, например, фторопласт.

Упругий элемент высокой жесткости, установленный на внешней поверхности уплотнительного элемента, коаксиально с ним, взаимодействуя с уплотнительным элементом, обеспечивает герметизацию крана. Герметичность крана и его надежность в работе увеличиваются. При этом не требуется подгонка уплотнительного элемента и пробки друг к другу.

Испытания опытного образца показали, что характеристики крана, по сравнению с известными, не ухудшаются. При этом трудоемкость изготовления крана существенно уменьшается по сравнению с прототипом.

Изготовление корпуса и пробки, например, из труб из коррозионностойкой стали делает шаровой кран универсальным. Кран можно использовать не только в чистых жидких и газообразных средах, но и в многокомпонентных средах, например, гидро- и пневмосмесях, а также в системах трубопроводов с химически агрессивными средами.

На фиг. 1 представлена конструкция шарового крана в положении "Открыто", продольный разрез; на фиг. 2 - узел А.

Шаровой кран состоит из корпуса 1; штока 2; входного и выходного патрубков 3, 4; уплотнительных элементов 5, 6; пробки 7; упругих элементов 8, 9.

Кран работает следующим образом. Кран открывает или перекрывает поток рабочей среды посредством поворота пробки 7, что осуществляется поворотом штока 2, соединенного с рукояткой (на чертеже не показана). В положении "Открыто" проходное отверстие пробки 7 совмещено с отверстиями патрубков 3, 4, и рабочая среда проходит через кран. В положении "Закрыто" пробка 7 перекрывает путь рабочей среде, а упругодеформируемая система, состоящая из уплотнительных элементов 5, 6, пробки 7 и колец 8, 9, препятствует вытеканию рабочей среды за пределы крана.

Предлагаемый шаровой кран простой по конструкции, менее трудоемкий при изготовлении без ухудшения рабочих характеристик, надежный, может широко использоваться в качестве запорной, регулирующей или разделительной арматуры в коммуникациях общехозяйственного назначения.

Изобретение предназначено для применения в качестве запорного устройства для управления потоками рабочей среды в системах их транспортирования. Шаровой кран содержит корпус, входной и выходной патрубки, уплотнительные элементы и пробку с проходным отверстием. Корпус выполнен из двух одинаковых полых шаровых частей. Последние соединены между собой по большему основанию. Их меньшие основания соединены с концами патрубков с возможностью образования между внутренней поверхностью корпуса и прилегающей к ней поверхностью патрубка соответственно кольцевых ступеней. В каждой из кольцевых ступеней расположен уплотнительный элемент. Уплотнительный элемент поджат к пробке упругим элементом. Пробка выполнена в виде полой сферы. Диаметр проходного отверстия полой сферы меньше диаметра проходного отверстия каждого патрубка и уплотнительного элемента соответственно. Упругий элемент расположен со стороны наружной поверхности уплотнительного элемента коаксиально последнему. Патрубки выполнены из гильзы трубы. Изобретение позволяет упростить конструкцию крана, снизить его металлоемкость и трудоемкость его изготовления. 2 ил.

Шаровой кран, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, уплотнительные элементы, пробку с проходным отверстием, причем корпус выполнен из двух одинаковых полых шаровых частей, соединенных между собой по большому основанию, при этом меньшие основания соединены с концами патрубков с возможностью образования между внутренней поверхностью корпуса и прилегающей к ней поверхностью патрубка соответственно кольцевых ступеней, в каждой из которых расположен уплотнительный элемент, поджатый к пробке упругим элементом, отличающийся тем, что пробка выполнена в виде полой сферы, диаметр проходного отверстия которой меньше диаметра проходного отверстия каждого патрубка и уплотнительного элемента соответственно, а упругий элемент расположен со стороны наружной поверхности уплотнительного элемента коаксиально последнему, при этом патрубки выполнены из гильзы трубы.