ШАРОВОЙ КРАН Российский патент 2006 года по МПК F16K5/06 F16K5/20 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре, и может быть использовано для управления газовыми потоками в различных отраслях промышленности.

Известны устройства для перекрытия газовых потоков, описанные в патентах на изобретения: SU 739298, US 3515371, ЕР 0578914. Все они содержат корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого расположены шток, поворотный запорный орган с проходным каналом и осью вращения, нижняя опора которого выполнена сферично.

Известен также кран, описанный в патенте RU 2088828. Данный кран содержит корпус с горизонтальными входным и выходным патрубками, в котором расположен затвор с односторонним уплотнением. Затвор связан со шпинделем и имеет шарнир в нижней опоре. Кран, кроме перечисленного, имеет крышку и стойку с регулировочной гайкой, на которой расположены узел привода шпинделя в виде приводной втулки и узел поворота затвора в виде втулки с криволинейным пазом. Отличие данного крана заключается в том, что на стойке, регулировочной гайке и приводной втулке выполнены дорожки качения и приводная втулка установлена с возможностью взаимодействия со стойкой и регулировочной гайкой посредством шариков, расположенных на указанных дорожках качения. Между шариками расположены кольца, внутренний объем которых заполнен смазкой, на шпинделе радиально установлен палец, а в его нижней части выполнен центрирующий опорный поясок с возможностью фиксации шпинделя. Втулка узла поворота затвора закреплена неподвижно на стойке, в криволинейном пазу которой с возможностью взаимодействия размещен упомянутый палец.

Известно также изобретение, предназначенное для управления потоками рабочей среды, - патент RU 2158866. Шаровой кран содержит корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе расположен шток, поворотный запорный орган с проходным каналом и нижней и верхней опорами, седло с уплотнением. В направляющем пазу запорного органа расположен подпружиненный фиксатор. Нижняя и верхняя опоры выполнены сферическими. Верхняя сферическая опора установлена в эксцентриковой втулке-обойме. Подпружиненный фиксатор выполнен с одной стороны со скосом для взаимодействия с эксцентриковой втулкой-обоймой. Изобретение направлено на повышение срока службы и расширение технологических возможностей шарового крана, а также повышение качества работы.

Недостатком всех вышеперечисленных устройств является неравномерность усилия уплотнения, вызванная наклоном запорного органа по оси к плоскости седла в момент герметизации. Это приводит к повышенному износу седла и снижает надежность и долговечность работы устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство - патент на изобретение RU 2206808, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположены шпиндель, поворотный запорный орган с проходным каналом и нижней и верхней сферическими опорами и седло с уплотнениями, причем верхняя сферическая опора установлена в шпинделе эксцентрично оси вращения. Отличиями данного крана является то, что нижняя опора выполнена эксцентрично оси вращения запорного органа, эксцентриситеты нижней и верхней опор равны, причем ось эксцентриситета нижней опоры установлена перпендикулярно оси патрубков корпуса.

Несмотря на то, что данное решение направлено на решение проблемы долговечности крана, недостатком его является технологическая сложность изготовления нижней опоры запорного органа, которая расположена эксцентрично оси вращения последнего, что приводит к повышению трудоемкости и стоимости устройства.

Задачей изобретения является повышение долговечности шарового крана при снижении трудоемкости изготовления.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в шаровом кране, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположены шпиндель, поворотный запорный орган с проходным каналом и нижней и верхней опорами, причем нижняя выполнена сферической и установлена в отверстии, выполненном в корпусе под запорным органом, а верхняя опора выполнена с возможностью смещения относительно нижней под действием шпинделя, и седло с уплотнением, причем седло выполнено в виде цилиндрической втулки, отверстие для нижней сферической опоры выполнено смещенным в сторону седла на величину смещения верхней опоры, а седло выполнено с возможностью перемещения вдоль патрубков корпуса.

Кроме того, заявляется вариант, в котором элемент перемещения седла выполнен в виде резьбы на наружной образующей поверхности втулки, при этом с одного торца втулки - со стороны поворотного запорного органа установлено уплотнение, а с другого торца выполнены пазы для вращения втулки.

Технический результат заявляемого шарового крана достигается за счет обеспечения равномерности распределения усилия герметизации по периметру седла и возможности регулировки усилия для уплотнения за счет возможности перемещения седла, в частности, с помощью резьбы, размещенной на наружной поверхности седла. Технический результат заключается также в снижении трудоемкости изготовления нижней опоры запорного органа в отличие от наиболее близкого аналога, что делало сложно достижимым увеличение долговечности в последнем. В наиболее близком аналоге нижняя опора была расположена эксцентрично оси запорного органа и требовала для своего изготовления сложного специального оборудования, значительных технологических усилий, что сильно осложняло практическое воплощение заявленного ранее решения. В заявляемом в настоящей заявке решении нижняя опора расположена по оси запорного органа. Ее изготовление не требует сложного оборудования, что упрощает достижение положительного результата - долговечности за счет равномерности распределения усилия уплотнения по седлу, которое достигается смещением отверстия в корпусе устройства для установки нижней опоры, которая, в свою очередь, при изготовлении также не требует сложного оборудования и сложных технологий.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства в положении "Закрыто".

Заявляемый шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, крышку 4, поворотный запорный орган 5 с проходным каналом 6, имеющий верхнюю опору в виде двух параллельных штоков 7, установленных в отверстии 8, в котором размещен шпиндель 9, имеющий две плоские параллельные поверхности 10, взаимодействующие со штоками 7. Нижняя сферическая опора 11 установлена в отверстии 12, которое смещено в сторону седла 13 по оси патрубков 2 и 3 корпуса 1. Величина смещения нижней сферической опоры 11 и верхней опоры (штока 7) запорного органа 5 одинакова. Седло 13 выполнено в виде втулки и имеет на наружной поверхности резьбу 14 и цилиндрический участок 15 для герметизации уплотнением 16. С одного торца седла 13 установлено уплотнение 17, а с другого торца имеются пазы 18 для вращения седла 13 при настройке. Фиксация положения седла 13 осуществляется винтом 19.

Заявляемый шаровой кран работает следующим образом.

При перемещении шпинделя 9 вверх запорный орган 5 вначале отжимается от седла 13 за счет наклона своей оси, а затем поворачивается на 90° в положение "Открыто". При движении шпинделя 9 вниз все происходит в обратном порядке, т.е. запорный орган 5 вначале поворачивается на 90°, а затем прижимается к уплотнению 17 седла 13, обеспечивая герметичность перекрытия газового потока. Равенство величин смещения нижней и верхней опор позволяет установить в положение "Закрыто" ось запорного органа 5 параллельно седлу 13, что обеспечивает равномерность распределения усилия герметизации по периметру уплотнения 17 и уменьшает его износ.

Так как нижняя опора расположена по оси вращения запорного органа, изготовление запорного органа не имеет технологических сложностей и не требует использования специальных приспособлений и нижняя опора может быть выполнена на станках универсального применения. При этом выполнение отверстий в корпусе под нижнюю опору со смещением относительно оси вращения шпинделя также технологически просто осуществимо. Это снижает трудоемкость и стоимость заявляемого шарового крана при повышении его срока службы.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре, и предназначено для управления потоками рабочей среды в различных отраслях промышленности. Шаровой кран содержит корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе расположены шпиндель, поворотный запорный орган с проходным каналом, нижней и верхней опорами и седло с уплотнением. Нижняя опора выполнена сферической и установлена в отверстии. Последнее выполнено в корпусе под запорным органом. Верхняя опора выполнена с возможностью смещения относительно нижней под действием шпинделя. Седло выполнено в виде цилиндрической втулки. Отверстие для нижней сферической опоры выполнено смещенным в сторону седла на величину смещения верхней опоры. Седло выполнено с возможностью перемещения вдоль патрубков корпуса. Изобретение направлено на повышение долговечности шарового крана за счет обеспечения равномерности распределения усилия герметизации по периметру седла и возможности регулировки усилия для уплотнения при технологическом упрощении изготовления шарового крана. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположены шпиндель, поворотный запорный орган с проходным каналом и нижней и верхней опорами, причем нижняя выполнена сферической и установлена в отверстии, выполненном в корпусе под запорным органом, а верхняя опора выполнена с возможностью смещения относительно нижней под действием шпинделя, седло с уплотнением, причем седло выполнено в виде цилиндрической втулки, отличающийся тем, что отверстие для нижней сферической опоры выполнено смещенным в сторону седла на величину смещения верхней опоры, а седло выполнено с возможностью перемещения вдоль патрубков корпуса.2. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что элемент перемещения седла выполнен в виде резьбы на наружной образующей поверхности втулки, при этом с одного торца втулки, со стороны поворотного запорного органа установлено уплотнение, а с другого торца выполнены пазы для вращения втулки.