ТРЕХХОДОВОЙ ШАРОВОЙ КРАН С ВЕРХНИМ РАЗЪЕМОМ Российский патент 2006 года по МПК F16K11/87 F16K5/20 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к устройствам, распределяющим поток жидкой или газообразной среды, находящейся как при низком, так и при высоком давлении, и может быть использовано в системах газоснабжения, газопотребления, тепловодоснабжения.

Известен кран шаровой трехходовой, содержащий корпус с центральным каналом, установленным в нем поворотным штоком, расположенным в пазу шарового затвора с возможностью взаимодействия с шаровым затвором, снабженным проходными отверстиями, расположенными перпендикулярно оси поворота, и опирающимся на уплотнительные седла, размещенные в корпусе и резьбовых втулках, поджимаемых к затвору, причем уплотнительные седла в корпусе выполнены в виде единого углового элемента (патент RU, №2182270 С1, кл. F 16 K 11/087, F 16 K 5/06, опубл. 10.05.2002 г.).

Известен распределительный шаровой кран, содержащий корпус, сферический поворотный затвор, уплотнительные седла, входной и два выходных патрубка, шток, соединенный со сферическим поворотным затвором (патент RU №31424, кл. F 16 K 5/06, опубл. 10.08.2003 г.).

Известен трехходовой шаровой кран, содержащий корпус, шаровой затвор с пазом под шток, контактирующий с уплотнительными элементами (патент SU, №1643838 А1, кл. F 16 K 5/06, опубл. 23.04.91 г.).

Недостатком известных кранов является невозможность выполнения ремонтных работ без демонтажа крана с трубопровода из-за отсутствия фланцевого разъема, в результате чего невозможно быстро извлечь шаровой затвор из корпуса крана без его вырезки, что значительно увеличивает время и трудоемкость их сборки и разборки. Уплотнительные элементы обеспечивают равномерность распределения давления на них и служат лишь для фиксации затвора и его равномерного износа.

Известно запорное устройство, содержащее корпус с установленной на нем крышкой, снабженный входным и выходным патрубками, в котором расположены шаровой затвор с приводом и седла с уплотнениями, причем каждое седло выполнено в виде втулки с внутренней сферической поверхностью и кольца с наружной сферической поверхностью, прижимающиеся пружинами к шаровому затвору (патент RU №2098707 С1, кл. F 16 K 5/20, опубл. 10.12.97 г.).

Недостатком данного запорного устройства является сложность изготовления сопрягаемых сферических поверхностей колец и втулок седел и сложность обеспечения герметичности из-за протечек в местах их сопряжения, т.к. для обеспечения герметичности указанного соединения необходима высокая точность изготовления сферических поверхностей.

Известен кран с верхним разъемом, содержащий корпус с верхним фланцем, входным и выходным патрубками, в котором расположены цельные седла, постоянно нагруженные пружинами в сторону шаровой пробки, и устройство разжима седел, размещенное со стороны верхнего фланца (патент RU, №2108512 С1, кл. F 16 K 5/06, опубл. 10.04.98 г.).

Недостатком данного прототипа является сложность и увеличение времени и трудоемкости сборки (разборки) крана за счет того, что устройство разжима седел выполнено из отдельных деталей, что усложняет устройство и приводит к необходимости последовательной установки на фланец крана планок с последующей фиксацией их шпильками и гайками. Кроме того, известная конструкция устройства разжима не обеспечивает одновременное разведение седел из-за выполнения его составным, что может привести к перекосу шаровой пробки и возникновению трудностей при извлечении ее из корпуса крана.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является обеспечение ремонтопригодности трехходового шарового крана без вырезки его из трубопровода, снижение времени и трудоемкости сборки (разборки) крана, упрощение конструкции устройства разжима седел и обеспечение герметичности затвора в любом из его положений.

Для достижения указанного технического результата в шаровом трехходовом кране с верхним разъемом, содержащем корпус с верхним фланцем и патрубки, в котором расположены цельные седла, взаимодействующие с шаровой пробкой, расположенной в опорах между ними, причем седла постоянно нагружены пружинами в сторону шаровой пробки, устройство разжима седел, размещенное со стороны верхнего фланца, согласно изобретению, кран снабжен дополнительным подпружиненным «глухим» седлом, ось которого расположена в плоскости осей установленных седел, при этом каждое седло со стороны шаровой пробки снабжено буртиком и цилиндрической поверхностью перед ним с возможностью образования полости между соседними седлами, а устройство разжима седел снабжено четырьмя штырями, расположение которых соответствует расположению седел в корпусе крана с возможностью установки их в образованные между соседними седлами полости, причем каждый штырь снабжен двумя клиновыми поверхностями, расположенными перпендикулярно друг другу с внешней стороны устройства.

Снабжение клапана дополнительным подпружиненным «глухим» седлом, ось которого расположена в плоскости осей установленных седел, обеспечивает герметичность затвора в любом положении, как в прямом, так и в обратном направлении за счет изолирования полости корпуса от полости любого патрубка крана, находящегося под давлением среды.

Снабжение каждого седла со стороны шаровой пробки буртиком и цилиндрической поверхностью перед ней обеспечивает ремонтопригодность крана без вырезки из трубопровода за счет того, что буртики и вышеуказанные цилиндрические поверхности соседних седел образуют полости, в которые при сборке (разборке) крана вводятся штыри устройства разжима седел, каждый из которых снабжен двумя клиновыми поверхностями, расположенными перпендикулярно друг другу с внешней стороны устройства. В результате чего, при перемещении устройства вдоль оси затвора, клиновые поверхности штырей, одновременно входят в образованные полости между соседними седлами, взаимодействуют с буртиками седел и одновременно раздвигают седла в сторону, противоположную пробке, при этом цилиндрические поверхности седел, расположенные перед буртиками со стороны шаровой пробки, удерживают штыри от перемещения их в сторону пробки, что обеспечивает возможность удержания седел от их смещения в сторону шаровой пробки и позволяет свободно извлечь ее из корпуса крана.

Снабжение крана устройством разжима седел, содержащим плиту с четырьмя штырями, расположение которых соответствует расположению седел в корпусе крана, и снабжение каждого штыря двумя клиновыми поверхностями, расположенными перпендикулярно друг другу с внешней стороны устройства, обеспечивает возможность ремонтопригодности крана без вырезки его из трубопровода за счет одновременного раздвижения седел и удержания их в данном состоянии при размещении штырей установки их в образованные между соседними седлами полости, что позволяет свободно извлекать шаровую пробку из корпуса. Устройство разжима седел состоит из неразъемной конструкции и позволяет быстро (одним движением) выполнить разжатие всех седел крана одновременно от пробки и извлечь ее из крана без трудностей, что значительно снижает время и трудоемкость сборки (разборки) крана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен описываемый трехходовой шаровой кран, фронтальный разрез;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, показано расположение дополнительного глухого седла;

на фиг.3 - вид Б на фиг.2, расположение буртиков и цилиндрических поверхностей на седлах с образованием между ними полости;

на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1, при повороте шаровой пробки на 90°;

на фиг.5 - разрез А-А на фиг.1, при повороте шаровой пробки на 180°;

на фиг.6 - аксонометрическое изображение устройства разжима седел, снабженного двумя клиновыми взаимно перпендикулярными поверхностями N с внешней стороны устройства;

на фиг.7 - фронтальный разрез крана с установленным в нем устройством разжима седел (седла разжаты);

на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7, устройство разжима седел расположено внутри крана (седла разжаты);

на фиг.9 - вид Г на фиг.8, показано расположение штыря в полости, образованной буртиками и цилиндрическими поверхностями соседних седел.

Трехходовой шаровой кран с верхним разъемом содержит корпус 1 (фиг.1), снабженный патрубками 2, 3 и 4 (фиг.2). В верхней части корпус 1 выполнен в виде фланца, на котором установлена крышка 5 (фиг.1), закрепленная шпильками 6 и гайками 7. Внутри корпуса 1 на цапфах 8 и 9 установлена шаровая пробка 10, снабженная проходными отверстиями 11 и 12 (фиг.2), расположенными в плоскости, перпендикулярной оси вращения пробки 10. К шаровой пробке 10 пружинами 13 поджаты четыре седла 14 (фиг.1, 2), установленные в расточках корпуса, при этом одно из седел 14а выполнено «глухим». Уплотнение каждого седла относительно корпуса осуществляется уплотнительными кольцами 15 (фиг.3). Каждое седло снабжено буртиком 16 и цилиндрической поверхностью L перед буртиком со стороны шаровой пробки 10. Седло 14а расположено симметрично патрубку 4, закрыто крышкой 17 с образованием герметичной полости М (фиг.2). Полость М необходима для предотвращения протечек (при наличии давления рабочей среды в полости патрубка 4) из полости корпуса 1 в полость патрубка 3 в положении шаровой пробки 10, повернутой на 90 градусов (фиг.4), или в полость патрубка 2 - в положении шаровой пробки 10, повернутой на 90 градусов в противоположном направлении, или в полость патрубка 4 (при наличии давления в полости патрубков 2, 3 - в положении шаровой пробки 10, повернутой на 180 градусов (фиг.5), так как соотношение диаметров уплотнений D1 и D2 (фиг.3) и усилие пружин 13 выбрано таким образом, что при повышении давления в полости корпуса 1 за счет перепадов температуры выше допустимого, происходило отжатие соответствующих седел от шаровой пробки 10 и стравливание давления из полости корпуса 1 в полости соответствующих патрубков. В крышке 5 (фиг.1) установлен шток 18, взаимодействующий с шаровой пробкой 10.

Подачу рабочей среды под давлением можно осуществлять со стороны любого патрубка 2-4. Затвор крана будет герметичен в обоих направлениях.

Для сборки и разборки крана используется устройство разжима седел (фиг.6), состоящее из плиты 19 и четырех штырей 20. Количество и расположение штырей 20 соответствует количеству и расположению седел 2-4 в корпусе 1 крана. На каждом штыре 20 выполнено по две клиновые поверхности N, расположенных перпендикулярно друг другу с внешней стороны устройства. Штыри 20 устанавливаются в соответствующие полости К, образованные буртиком и цилиндрической поверхностью соседних седел (фиг.3, 8, 9).

Кран работает следующим образом.

В положении крана, изображенном на фиг.2, сообщаются все три патрубка 2, 3, 4. При повороте штока 18 (фиг.1) на 90 градусов он, взаимодействуя с шаровой пробкой 10, поворачивает ее на 90 градусов. Шаровая пробка 10 перекрывает патрубок 3 (фиг.4). При этом если давление рабочей среды подведено со стороны патрубка 3, то герметизация затвора обеспечивается седлом 14 патрубка 3 посредством прижатия его к седлу 14 пружинами 13 и за счет перепада давления, возникающего между полостью патрубка 3 и полостью корпуса на площади кольца, образованного разностью площадей диаметров D1 и D2 (фиг.3).

Если давление рабочей среды подведено со стороны патрубков 2 или 4 (фиг.2), то герметизация затвора обеспечивается седлами 14, расположенными в патрубках 2 и 4 и седлом 14а.

При повороте шаровой пробки 10 на 180 градусов (фиг.5) герметизация затвора обеспечивается соответствующими седлами 14 и 14а аналогично предыдущему варианту положения шаровой пробки 10.

Разборка крана производится следующим образом.

После снятия крышки 5 (фиг.1) устанавливается устройство разжима седел таким образом, чтобы концы штырей 20 (фиг.6) попали в полости К, образованные буртиками 16 соседних седел 14 и седла 14а (фиг.3, 8, 9) и цилиндрическими поверхностями L седел 14 и седла 14а, расположенными перед буртиками 16 со стороны шаровой пробки 10. При перемещении устройства вниз клиновые поверхности N штырей 20 одновременно взаимодействуют с буртиками 16 всех седел 14 и седла 14а и перемещают седла в сторону, противоположную шаровой пробке 10. Седла 14 и 14а одновременно раздвигаются и отходят от нее. Одновременно цилиндрические поверхности L каждого седла 14 и 14а, расположенные перед буртиками 16 со стороны шаровой пробки 10, удерживают штыри 20 от смещения их к оси шаровой пробки 10, (фиг.7-9). После раздвижения седел 14 и 14а шаровую пробку 10 свободно извлекают из корпуса.

Таким образом, благодаря выполнению на каждом седле буртика и цилиндрической поверхности перед ним со стороны шаровой пробки и снабжение крана устройством разжима седел, состоящим из неразъемной конструкции, обеспечивает одновременно быстрое отведение всех седел крана от пробки и извлечение ее без особых усилий из полости крана, что приводит к исключению вырезки крана из трубопровода, а наличие дополнительного «глухого» седла обеспечивает герметичность крана во всех положениях пробки.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для распределения потока жидкой или газообразной среды под низким или высоким давлением в системах газоснабжения, газопотребления, тепловодоснабжения. Трехходовой шаровой кран с верхним разъемом содержит корпус с верхним фланцем и патрубки. В корпусе расположены цельные седла. Седла взаимодействуют с шаровой пробкой. Пробка расположена в опорах между седлами. Седла постоянно нагружены пружинами в сторону шаровой пробки. Устройство разжима седел размещено со стороны верхнего фланца. Кран снабжен дополнительным подпружиненным "глухим" седлом. Ось этого седла расположена в плоскости осей установленных седел. Каждое седло со стороны шаровой пробки снабжено буртиком и цилиндрической поверхностью перед ним с возможностью образования полости между соседними седлами. Устройство разжима седел снабжено четырьмя штырями. Расположение этих штырей соответствует расположению седел в корпусе крана с возможностью установки их в образованные между соседними седлами полости. Каждый штырь снабжен двумя клиновыми поверхностями. Эти поверхности расположены перпендикулярно друг другу с внешней стороны устройства. Изобретение направлено на обеспечение ремонтопригодности крана без вырезки его из трубопровода, снижение времени и трудоемкости сборки (разборки) крана, упрощение конструкции устройства разжима седел и обеспечение герметичности затвора в любом из его положений. 9 ил.

Шаровой трехходовой кран с верхним разъемом, содержащий корпус с верхним фланцем и патрубки, в котором расположены цельные седла, взаимодействующие с шаровой пробкой, расположенной в опорах между ними, причем седла постоянно нагружены пружинами в сторону шаровой пробки, устройство разжима седел, размещенное со стороны верхнего фланца, отличающийся тем, что кран снабжен дополнительным подпружиненным "глухим" седлом, ось которого расположена в плоскости осей установленных седел, при этом каждое седло со стороны шаровой пробки снабжено буртиком и цилиндрической поверхностью перед ним с возможностью образования полости между соседними седлами, а устройство разжима седел снабжено четырьмя штырями, расположение которых соответствует расположению седел в корпусе крана с возможностью установки их в образованные между соседними седлами полости, причем каждый штырь снабжен двумя клиновыми поверхностями, расположенными перпендикулярно друг другу с внешней стороны устройства.