ШАРОВОЙ КРАН Российский патент 2003 года по МПК F16K11/87 F16K5/06 

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к многоходовым гидравлическим переключающим устройствам, и может быть использовано в спиртовой, химической и других отраслях промышленности.

Известен регулирующий клапан, содержащий корпус с камерой с множеством радиальных проходов и сферический элемент клапана с одним или несколькими шпинделями его поворота. Внутри каждого радиального прохода установлен трубчатый элемент прокладки, контактирующий со сферическим элементом при помощи соответствующего жесткого трубчатого элемента (патент GB 2138110 А, кл. F 16 К 11/087, 17.10.1984 г.).

Описанный регулирующий клапан характеризуется сложностью конструкции и эксплуатации, большим крутящим моментом из-за поджатия элементов прокладки жестким трубчатым элементом, что уменьшает срок эксплуатации элементов прокладки.

Известен также предохранительный клапан, содержащий корпус с радиальными впускными и выпускными каналами и установленную в полости корпуса соединенную с приводом его поворота пробку-шар с проходными каналами, контактирующую с кольцевыми прокладками, установленными во втулках (патент US 4681133 А, кл. F 16 K 11/087, 21.07.1987 г.).

Данная конструкция более удобна в эксплуатации, а замена жестких трубчатых элементов, подпирающих кольцевые прокладки на втулки, уменьшает несколько крутящий момент при повороте шара.

Однако втулки, подпирающие кольцевые прокладки, выполнены полнотелыми и работают просто как промежуточный элемент в паре кольцевая прокладка - крышка (или заглушка). Любая регулировка для обеспечения герметичности требует поджатия крышки, поэтому трудно обеспечить оптимальный крутящий момент (можно перетянуть). Это ведет к уменьшению срока эксплуатации и ухудшает эксплуатацию клапана.

По технической сущности и достигаемому результату, наиболее близким из технических решений, является клапан по патенту US 4681133 А, который и принят за прототип.

Целью предлагаемого изобретения является повышение удобства в эксплуатации и увеличение срока службы шарового крана.

Поставленная цель достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с радиальными впускными и выпускными каналами и установленную в полости корпуса соединенную с приводом его поворота пробку-шар с проходными каналами, контактирующую с кольцевыми прокладками, установленными во втулках, последние выполнены П-образными и изготовлены из упругого материала, обеспечивающего компенсацию износа установленных в них кольцевых прокладок за счет сил упругой деформации внутренней стенки П-образной втулки и давления среды.

Установка герметизирующих кольцевых прокладок П-образных втулках, изготовленных из упругого материала, позволяет обеспечить поджатие кольцевых прокладок к шару за счет силы упругой деформации внутренней стенки П-образной втулки. При сборке после затяжки внутренняя стенка П-образной втулки упруго деформируется и за счет этого в процессе поворота шара поджимает кольцевую прокладку к нему без перемещения крышки. Лишь после длительной эксплуатации, когда за счет упругой деформации П-образной втулки уже не будет обеспечиваться герметизация, необходимо поджатие крышки и снова герметизация длительное время будет осуществляться за счет упругости внутренней стенки П-образной втулки. Конструкция П-образной втулки позволяет обеспечивать компенсацию износа уплотнительных прокладок, выполненных из различных материалов. При этом угол скоса увеличивается с возрастанием пластичности материала, а толщина стенок втулок - пропорционально величине монтажного усилия предварительной затяжки уплотнительных прокладок. Таким образом, уменьшается количество регулировок при эксплуатации. Кроме того, поджатие кольцевой прокладки к сферической поверхности шара за счет сил упругости деформации П-образной втулки, уменьшает крутящий момент на приводе поворота шара, так как при чрезмерной затяжке или напряжении от гидравлического напора, стенка П-образной втулки спружинит, обеспечив оптимальный зазор между кольцевой прокладкой и сферической поверхностью шара, уменьшая силы трения и гарантируя герметичность. Все это увеличивает срок эксплуатации кольцевых прокладок и шара.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - вертикальный разрез шарового крана с Т-образным каналом; на фиг.2 - сечение по А-А фиг.1; на фиг.3 показана средняя часть шарового крана фиг.2 в режиме промывки подающего трубопровода; на фиг. 4 - то же в положении промывки аппарата; на фиг.5 - поперечное сечение П-образной втулки; на фиг.6 - поперечное сечение П-образной втулки после сборки; на фиг. 7 и 8 показано устройство в режиме четырехходового переключателя потоков при разных положениях пробки-шара и произвольном положении подводящих потоков; на фиг.9 показан вертикальный разрез переключателя с нижним подводом среды; на фиг.10 показан шаровой кран, работающий в режиме многоходового переключателя потоков (сечение по Б-Б фиг.9).

Шаровой кран содержит (см. фиг.1-4) корпус 1, в котором установлена пробка-шар 2 с Т-образным каналом. В корпусе 1 выполнены два радиальных канала, на выходе из которых установлены снабженные фланцами присоединительные патрубки: 3 - подачи исходной жидкости, 4 - подачи промывочной жидкости и 5 - для подсоединения к одному из аппаратов, например для производства спирта - бродильному чану, приготовления сусла и др. Пробка-шар установлена с возможностью поворота в кольцевых прокладках 6, которые установлены: одна в расточке втулки 7, снабженной уплотнительным элементом 8, которая установлена в канале корпуса 1 и поджата к пробке фланцем патрубка 3. Вторая прокладка 6 установлена в том же канале в расточке, снабженной уплотнительным элементом 8 заглушки 10, установленной в резьбе корпуса 1. Остальные две кольцевых прокладки 6 установлены в П-образных втулках 11 и прижимаются к пробке-шару 2 фланцами патрубков 4 и 5. При начальной сборке под действием осевого усилия шара на кольцевую прокладку внутренняя стенка П-образной втулки упруго деформируется и поднимает прокладку к пробке-шару.

В качестве материала для изготовления кольцевых прокладок 6 используются композитные антифрикционные материалы, бронза и полимеры типа фторопластов, чаще наполненные графитом. Пробка-шар 2 снабжена пазом, в который входит хвостовик привода поворота 12, герметично установленный в корпусе 1.

На фиг. 7 и 8 показан вариант без заглушки. Вместо заглушки установлен патрубок 13, выполненный аналогично двум боковым патрубкам 14 и 15. Патрубок 13 взаимодействует с пробкой-шаром 16, через кольцевую прокладку 6 и втулку 7. В пробке-шаре 16 выполнены два Г-образных канала. В этом устройстве подвод жидкости может осуществляться через любую пару патрубков.

На фиг. 9 и 10 показан шаровой кран, работающий в режиме переключателя потоков. Его особенность - наличие Г-образного канала в пробке-шаре 17, выполненного в вертикальной плоскости и подвода жидкости через патрубок 19, расположенный в плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой расположены отводящие патрубки 18.

Предлагаемый шаровой кран работает следующим образом.

При применении трехходовых кранов, например в спиртовой промышленности, удается в несколько раз уменьшить потребное количество запорной арматуры. Это достигается установкой предлагаемых кранов при подсоединении аппаратов к продукционной и промывочной линиям. Таким образом, вместо четырех шаровых кранов (другие типы кранов непригодны из-за малого срока службы) можно использовать два трехходовых крана.

Исходное положение крана показано на фиг.2, когда в кран через патрубок 3 подается исходный продукт и через патрубок 5 поступает в аппарат. При этом патрубок 4 промывочного раствора перекрыт пробкой-шаром 2, которая давлением среды поджимается к уплотнительной прокладке 6. установленной в П-образной втулке 11. Открытый канал в пробке-шаре перекрывается заглушкой 10, воздействующей на пробку-шар 2 через кольцевую прокладку 6.

Для перевода в режим промывки аппарата пробка-шар 2 приводом поворота 12 поворачивается на 90^o по часовой стрелке, как показано на фиг.4. При этом промывочный раствор из патрубка 4 поступает в аппарат (не показан) через патрубок 5. Продукционный патрубок 3 при этом перекрыт сферической частью пробки-шара. Давление шара передается на втулку 7, герметично установленную в корпусе 1 посредством уплотнения 8 через кольцевую прокладку 6 на патрубок 3. Открытый канал в пробке-шаре перекрыт заглушкой 10, воздействующей на пробку-шар 2 через кольцевую прокладку 6.

Третье рабочее положение крана обеспечивается поворотом пробки-шара 2 по часовой стрелке на 90^o относительно корпуса 1. При этом достигается промывка подающего трубопровода промывочным раствором, как это показано на фиг.3. В этот момент входной патрубок 5 перекрывается глухой поверхностью пробки-шара 2.

Возможно и четвертое рабочее положение крана, когда глухая поверхность пробки-шара 2 обращена к заглушке 10. В этом случае промывочный раствор через патрубок 4 может поступать в патрубки 3 и 5.

Положение пробки-шара 2 в корпусе 1 может регулироваться вращением заглушки 10, что обеспечивает ее осевое перемещение благодаря резьбовому соединению. При этом необходимая герметичность обеспечивается уплотнением 9. Компенсация износа кольцевых прокладок 6, установленных в П-образных втулках 11 достигается за счет сил упругой деформации, как это показано на фиг.6 (положение при сильном износе кольцевых прокладок 6).

Шаровой кран, показанный на фиг.7 и 8, предназначен для подключения в параллельную работу двух пар аппаратов. Обрабатываемая среда, как показано на фиг.7, поступающая в шаровой кран, по Г-образному каналу выводится через патрубок 15, а поступающая через патрубок 13 выводится из крана через патрубок 14. При повороте пробки-шара против часовой стрелки на 90^o поток из патрубка 3 поступает в патрубок 14, а из патрубка 13 - в патрубок 15. Это устройство позволяет включать сразу два аппарата на работу в двух режимах, например подачу бражки и последующую промывку. Возможны различные варианты применения устройства.

Шаровой кран, показанный на фиг.9 и 10, может работать как многоточечный переключатель. При повороте приводом 12 пробки-шара на 60^o в любую сторону происходит переключение потока из патрубка 19 в один из отводящих патрубков 18.

Предложенная конструкция позволяет достигнуть упрощения и удобства в эксплуатации и увеличить срок эксплуатации шаровых кранов.

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к многоходовым гидравлическим переключающим устройствам, и предназначено для использования в качестве переключателя в спиртовой, химической и других отраслях промышленности. Шаровой кран содержит корпус с радиальными впускными и выпускными каналами, установленную в полости корпуса и соединенную с приводом его поворота пробку-шар с проходными каналами. Пробка-шар контактирует с кольцевыми прокладками. Последние установлены во втулках. Упомянутые втулки выполнены П-образными и изготовлены из упругого материала, обеспечивающего компенсацию износа установленных в них кольцевых прокладок за счет сил упругой деформации внутренней стенки П-образной втулки и давления среды. Изобретение направлено на повышение удобства в эксплуатации и увеличение срока службы шарового крана. 10 ил.

Шаровой кран, содержащий корпус с радиальными впускными и выпускными каналами, установленную в полости корпуса и соединенную с приводом его поворота пробку - шар с проходными каналами, контактирующую с кольцевыми прокладками, установленными во втулках, отличающийся тем, что упомянутые втулки выполнены П-образными и изготовлены из упругого материала, обеспечивающего компенсацию износа установленных в них кольцевых прокладок за счет сил упругой деформации внутренней стенки П-образной втулки и давления среды.