КРАН Российский патент 2001 года по МПК F16K11/74 F16K3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к оборудованию сантехнической арматуры, и может быть использовано в сетях водо- и теплоснабжения и инженерных сооружениях, где возникает необходимость управления (перекрытия) потоками рабочей среды.

Известен кран (вентиль), в корпусе которого смонтирован запорно-регулирующий элемент, выполненный в виде двух керамических дисков, один из которых закреплен неподвижно, а другой связан с поворотным шпинделем [1].

Недостатком известного технического решения является ограниченная область его применения в разветвленных сетях с изменяющимися потоками рабочей среды.

Известен кран, включающий корпус со входным и выпускным патрубками, крышку, поворотный шпиндель, затвор, выполненный в виде двух контактирующих между собой керамических дисков, один из которых неподвижно закреплен в седле корпуса, а второй установлен с возможностью взаимодействия с поворотным шпинделем, при этом в неподвижном диске выполнены два сквозных окна, а в подвижном диске - углубление для сообщения патрубков между собой [2]. Такая конструкция крана обеспечивает его надежность, удобство и простоту эксплуатации. Данное известное техническое решение принято заявителем в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.

Недостатком прототипа является невозможность использования крана в качестве регулирующей сантехнической арматуры для разветвления потоков рабочей среды. Указанный недостаток является следствием наличия в конструкции прототипа всего одного входного и выпускного патрубка, а также двухпозиционный режим функционирования поворотного шпинделя.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в том, что к крану одновременно возможно подсоединить несколько трубопроводов или приборов и при этом обеспечить регулировку параметров потоков рабочей среды, походящих по его патрубкам. Кроме того, в предлагаемом кране сохранены все положительные достоинства прототипа.

В конечном итоге указанный технический результат обеспечивает в предлагаемом кране расширение его функциональных возможностей и области применения при сохранении удобства эксплуатации, надежности и долговечности.

Указанный положительный технический результат достигается тем, что в предлагаемом кране, который включает корпус со входным и выпускным патрубками, крышку, поворотный шпиндель, затвор, выполненный в виде двух контактирующих между собой керамических дисков, один из которых неподвижно закреплен в седле корпуса, а второй установлен с возможностью взаимодействия с поворотным шпинделем, причем в неподвижном диске выполнены два сквозных окна, а в подвижном диске - углубление для сообщения патрубков между собой, имеется расположенный в корпусе с возможностью сообщения со входным и выпускным патрубками, по меньшей мере, один дополнительный выпускной патрубок. Седло в корпусе крана состоит из смежных перегородок для разделения полостей патрубков и имеет в плоскости контакта с неподвижным диском звездообразную форму. В неподвижном диске выполнено, по меньшей мере, одно дополнительное сквозное окно, а углубление для сообщения патрубков между собой в подвижном диске в плоскости контакта с неподвижным диском ограничено сектором с центральным углом, не превышающим угол между смежными перегородками седла, образующими полость входного патрубка, при этом шпиндель установлен в крышке с возможностью поворота на угол 360^o.

Предпочтительным является конструктивное исполнение крана, в котором количество смежных перегородок седла и количество сквозных окон в неподвижном диске соответствуют количеству патрубков, каждое сквозное окно в неподвижном диске выполнено в поперечном сечении в форме, ограниченной сектором с центральным углом, не превышающим угол между соответствующими смежными перегородками седла, входной и выпускные патрубки расположены в корпусе таким образом, что их продольные оси пересекаются в одной точке с продольной осью шпинделя и перпендикулярны последней, а дополнительный выпускной патрубок расположен в корпусе таким образом, что его продольная ось перпендикулярна продольным осям входного и выпускного патрубков.

Кроме того, возможен вариант исполнения крана, когда он снабжен по меньшей мере одним дополнительным входным патрубком, расположенным в корпусе с возможностью сообщения со входным и выпускными патрубками.

Важной особенностью предлагаемого крана является совмещение в нем свойств многоходовой (многопозиционной) запорно-регулирующей сантехнической арматуры и кранов с затворами, выполненными в виде двух контактирующих между собой керамических дисков.

Для обеспечения возможности разделения потоков рабочей среды, как минимум на два, кран снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным выпускным патрубком. Как правило, количество требуемых отводов соответствует количеству выпускных патрубков. Полости патрубков разделены между собой посредством смежных перегородок, составляющих седло, которое таким образом имеет в плоскости контакта с неподвижным диском звездообразную форму. Вместе с тем полость каждого выпускного патрубка имеет возможность сообщения с полостями входного и выпускного патрубков. Эта возможность обеспечивается конструкцией затвора, в неподвижном керамическом диске которого выполнено, по меньшей мере, одно дополнительное сквозное окно, а углубление для сообщения патрубков между собой в подвижном диске в плоскости контакта с неподвижным диском ограничено сектором с центральным углом, не превышающим угол между смежными перегородками седла, образующими полость входного патрубка. Таким образом, форма неподвижного диска и сквозных окон в нем полностью соответствует звездообразной форме, которую имеет седло в плоскости контакта с неподвижным диском, что обеспечивает максимальную величину проходных сечений сквозных окон. Форма углубления для соединения сквозных окон между собой в подвижном диске, в совокупности с максимально возможным углом поворота последнего, создает возможность надежного перекрытия или сообщения сквозных окон между собой и обеспечивает требуемые расходные характеристики крана, поскольку увеличение центрального угла сектора углубления в подвижном керамическом диске по отношению к углу между смежными перегородками седла неизбежно приведет к невозможности полного перекрытия потока рабочей среды, а уменьшение - необоснованно снижает пропускную способность крана. Оптимальным является вариант исполнения крана с примерно равными значениями указанных углов.

Неподвижный керамический диск является как бы продолжением седла, только выполненным из специального материала, поэтому предпочтительным вариантом исполнения крана является такой, в котором форма неподвижного керамического диска является максимально соответствующей форме седла. Это возможно только в случае минимального количества смежных перегородок седла и сквозных окон в неподвижном керамическом диске. Таким минимальным числом является количество патрубков. Однако соответствие количеств патрубков, перегородок и сквозных окон является необходимым, но не в полной мере достаточным условием. Вторым важным условием является непревышение центрального угла сектора, ограничивающего форму сквозного окна над углом между соответствующими смежными перегородками седла. В случае превышения указанного соотношения углов кран не будет перекрываться. Необоснованное уменьшения центрального угла сектора, равно как и наличие избыточного числа перегородок и сквозных окон, ведет к усложнению конструкции, снижению расходных характеристик крана и повышению шумности его работы.

Предпочтительным является также исполнение крана, в котором входной и основной выпускной патрубки расположены соосно, дополнительный выпускной патрубок расположен перпендикулярно к ним, а ось вращения шпинделя перпендикулярна осям всех трех патрубков. Такой кран прост и удобен в эксплуатации, а конструкция его корпуса наиболее проста и технологична.

Конструкция крана с одним и тем более с несколькими дополнительными входными патрубками является специализированной и может быть использована для установки контрольно-измерительной арматуры в подводящей магистрали. Указанная конструкция представляет собой врезку в полость основного входного патрубка, не предусматривает специального изменения седла и затвора крана и поэтому проста в реализации.

Предлагаемое техническое решение иллюстрировано чертежами.

На фиг. 1 изображен в разрезе общий вид предлагаемого крана; на фиг. 2 - корпус крана (вид седла сверху); на фиг. 3 - неподвижный керамический диск (вид со стороны седла); на фиг. 4 - неподвижный керамический диск в разрезе; на фиг. 5 - подвижный керамический диск (вид со стороны неподвижного керамического диска); на фиг. 6 - подвижный керамический диск в разрезе; на фиг. 7 - затвор в положении "кран закрыт"; фиг. 8 - затвор в положении "кран открыт в прямом направлении"; фиг. 9 - затвор в положении "кран открыт в боковом направлении"; фиг. 10 - затвор в положении "кран открыт в обоих направлениях"; на фиг. 11 - общий вид крана в исполнении, с одним дополнительным входным патрубком.

Кран содержит корпус 1, крышку 2, поворотный шпиндель 3, затвор, состоящий из неподвижного 4 и подвижного 5 керамических дисков. Корпус 1 имеет входной патрубок 6, прямой выпускной патрубок 7 и дополнительный (боковой расположенный под прямым углом к продольным осям патрубков 6 и 7) выпускной патрубок 8. Звездообразная поверхность седла 9 образована смежными перегородками 10. В неподвижном керамическом диске 4 выполнены сквозные окна 11, а в подвижном - углубление 12.

На фигурах обозначены: центральный угол α сектора, ограничивающего с одной стороны углубление 12, угол β между смежными перегородками 10, ограничивающими полость входного патрубка 6, и центральный угол γ сектора, образующего поперечное сечение сквозного окна 11 в неподвижном керамическом диске 4.

Кран также имеет маховик 13, жестко соединенный с поворотным шпинделем 3, антифрикционную прокладку 14 и уплотнение 15. На поверхности неподвижного керамического диска 4, контактирующей с уплотнением 15, имеется соответствующая выемка 16. Аналогичную выемку (на чертежах не показана) может иметь и соответствующая поверхность седла 9. Возможно также исполнение крана с дополнительным входным патрубком 17.

Функционирование крана осуществляется следующим образом.

Кран монтируется своими патрубками 6, 7, 8 и 17 в системе трубопроводов посредством резьбовых переходников и управляется путем поворота маховика 13 на 360^o. На фигурах 7, 8, 9 и 10 изображен затвор крана соответственно в положениях "кран закрыт", "кран открыт в прямом направлении", "кран открыт в боковом направлении", "кран открыт в обоих направлениях". При повороте шпинделя 3 на определенный угол происходит частичное или полное перекрытие сквозных окон 11 подвижным керамическим диском 5 и поступление рабочей среды в соответствующий патрубок уменьшается или прекращается полностью. Когда же углубление 12 совмещается с соответствующими сквозными окнами 11, происходит движение рабочей среды по соответствующим патрубкам. Поскольку вращение маховика 13 со шпинделем 3 осуществляется в пределах полного угла (360^o) без фиксации в определенных позициях, кроме положений, изображенных на фиг. 7, 8, 9 и 10, возможны и другие промежуточные положения крана, которые будут соответствовать режимам частичного открытия. Режимы частичного открытия позволяют осуществлять плавное регулирование расхода рабочей среды через кран с перераспределением потоков по направлениям.

Возможен вариант подключения к одному или сразу нескольким патрубкам 7, 8 и 17 регистрирующей или измерительной арматуры.

Таким образом, предлагаемое техническое решение существенно расширяет область применения крана при сохранении высокой надежности и удобства в эксплуатации.

Источники информации
1. Патент Великобритании N 1363835, кл. F 16 К 3/08, 1974 г.

2. Патент РФ N 2082054, кл. F 16 К 3/08, 1994 г. - прототип.

Изобретение относится к оборудованию сантехнической арматуры и предназначено для управления потоками рабочей среды в сетях водо- и теплоснабжения. Кран включает корпус с входным и выходным патрубками, крышку, поворотный шпиндель, затвор, выполненный в виде двух контактирующих между собой керамических дисков. Один из дисков неподвижно закреплен в седле корпуса. Второй установлен с возможностью взаимодействия с поворотным шпинделем. В неподвижном диске выполнены два сквозных окна, в подвижном диске - углубление для сообщения патрубков между собой. Кран снабжен расположенным в корпусе с возможностью сообщения со входным и выпускным патрубками, по меньшей мере, одним дополнительным выпускным патрубком. Седло выполнено состоящим из смежных перегородок для разделения полостей патрубков и имеет в плоскости контакта с неподвижным диском звездообразную форму. В неподвижном диске выполнено, по меньшей мере, одно дополнительное сквозное окно. Углубление для сообщения патрубков между собой в подвижном диске в плоскости контакта с неподвижным диском ограничено с одной стороны сектором с центральным углом, не превышающим угол между смежными перегородками седла, образующими полость входного патрубка. Шпиндель установлен в крышке с возможностью поворота на угол 360°. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей крана и области его применения при сохранении удобства эксплуатации, надежности и долговечности. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Кран, включающий корпус со входным и выпускным патрубками, крышку, поворотный шпиндель, затвор, выполненный в виде двух контактирующих между собой керамических дисков, один из которых неподвижно закреплен в седле корпуса, второй установлен с возможностью взаимодействия с поворотным шпинделем, при этом в неподвижном диске выполнены два сквозных окна, а в подвижном диске - углубление для сообщения патрубков между собой, отличающийся тем, что он снабжен расположенным в корпусе с возможностью сообщения со входным и выпускным патрубками, по меньшей мере, одним дополнительным выпускным патрубком, седло выполнено состоящим из смежных перегородок для разделения полостей патрубков и имеет в плоскости контакта с неподвижным диском звездообразную форму, в неподвижном диске выполнено, по меньшей мере, одно дополнительное сквозное окно, а углубление для сообщения патрубков между собой в подвижном диске в плоскости контакта с неподвижным диском ограничено с одной стороны сектором с центральным углом, не превышающим угол между смежными перегородками седла, образующими полость входного патрубка, при этом шпиндель установлен в крышке с возможностью поворота на угол 360°. 2. Кран по п.1, отличающийся тем, что количество смежных перегородок седла и количество сквозных окон в неподвижном диске соответствуют количеству патрубков. 3. Кран по пп.1 и 2, отличающийся тем, что каждое сквозное окно в неподвижном диске выполнено в поперечном сечении в форме, ограниченной сектором с центральным углом, не превышающим угол между соответствующими смежными перегородками седла. 4. Кран по пп.1-3, отличающийся тем, что входной и выпускные патрубки расположены в корпусе таким образом, что их продольные оси пересекаются в одной точке с продольной осью шпинделя и перпендикулярны последней. 5. Кран по пп.1-4, отличающийся тем, что дополнительный выпускной патрубок расположен в корпусе таким образом, что его продольная ось перпендикулярна продольным осям входного и выпускного патрубков. 6. Кран по п.1, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним дополнительным входным патрубком, расположенным в корпусе с возможностью сообщения со входным и выпускными патрубками.