КРАН ШАРОВОЙ С ПОЛОЙ ПРОБКОЙ Российский патент 2019 года по МПК F16K5/06 F16K24/02 

Изобретение на кран шаровой с полой пробкой относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия потоков рабочей среды, которая при низких температурах изменяет вязкость.

Одним из требований, предъявляемых к шаровым кранам для рабочих сред, например, нефти, изменяющей вязкость при низких температурах, является герметичность в закрытом положении, надежность, исключение возможности заклинивания подвижных частей, ремонтопригодность без вырезки из трубопровода.

Известен кран шаровой, предназначенный для установки на трубопроводах в качестве перекрывающего устройства, не требующий его вырезки из трубопровода при ремонте - кран шаровой с верхним разъемом, содержащий корпус, соединенный резьбовыми соединениями с верхним фланцем, входной и выходной патрубки, и шаровую пробку, установленную на подпружиненные седла, с контактными поверхностями в форме шарового пояса (патент на полезную модель №45494). Подпружиненные седла снабжены уплотнениями из эластомерного материала, расположенными в зоне контактных поверхностей в форме шаровых поясов, контактирующих с поверхностью шаровой пробки и установлены в дополнительные кольцевые втулки, на торцевой поверхности которых со стороны шаровой пробки выполнен кольцевой конусный срез и кольцевой бурт в месте окончания среза, а на внутренних поверхностях верхнего фланца и нижней части корпуса, в месте их контакта с кольцевыми конусными срезами дополнительных кольцевых втулок выполнены ответные им конусные поверхности, причем, дополнительные кольцевые втулки уплотнены по торцевой поверхности относительно корпуса шарового крана эластомерными кольцами, а подпружиненные седла уплотнены по внутренней поверхности кольцевых буртов.

Недостатком известного крана шарового является то, что выполнение механизма крепления подпружиненных седел с контактными конусными поверхностями на дополнительной втулке и ответных им поверхностях верхнего фланца и кольцевой канавки корпуса требует обеспечения расчетных усилий на резьбовом соединении верхнего фланца и корпуса, т.к. при их превышении возможно ослабление усилия прижима подпружиненного седла к поверхности шаровой пробки, а при недостаточно жесткой затяжке резьбовых соединений верхнего фланца и корпуса нарушается герметичность всего крана из-за недостаточной нагруженности уплотнений между дополнительной втулкой и корпусом, дополнительной кольцевой втулкой и седлом. В условиях эксплуатации сложно обеспечить расчетные нагрузки на резьбовых соединениях между корпусом и верхним фланцем, например, после ремонта при сборке крана, что снижает надежность крана.

Недостатком известного крана шарового также является высокая металлоемкость, соответственно, и более высокая стоимость, особенно для кранов шаровых диаметром более 500 мм.

Недостатком известного крана шарового также является ограниченное применение для рабочих сред, которые при низких температурах изменяют вязкость, что значительно увеличивает нагрузки на детали при повороте пробки.

Известен кран шаровой с верхним разъемом (патент на изобретение №2396474). Кран шаровой с верхним разъемом содержит корпус с соединенным с ним резьбовыми соединениями верхним фланцем, входной и выходной патрубки и шаровую пробку. Пробка установлена на подпружиненные седла с контактными поверхностями в форме шарового пояса. Подпружиненные седла установлены в дополнительные втулки, снабженные кольцевыми буртами. Эти втулки уплотнены по торцевой поверхности относительно корпуса шарового крана Контактные поверхности седел выполнены, по меньшей мере, двухконтурными по ширине шарового пояса. Контуры на поверхности шарового пояса разделены, по меньшей мере, одной кольцевой проточкой. Дополнительные кольцевые втулки установлены соосно седлам и закреплены на последних по резьбовой поверхности с возможностью передачи поджимающего усилия на уплотнения. В седле, в зоне резьбовой контактной поверхности дополнительной втулки и седла выполнен, по меньшей мере, один сквозной канал, соединяющийся с кольцевой проточкой. Уплотнения между торцевой поверхностью дополнительных кольцевых втулок и корпусом выполнены сальниковыми.

Недостатком известного крана шарового также является высокая металлоемкость, соответственно, и более высокая стоимость, особенно для кранов шаровых диаметром более 500 мм.

Недостатком известного крана шарового также является ограниченное применение для рабочих сред, которые при низких температурах изменяют вязкость, что значительно увеличивает нагрузки на детали при повороте пробки.

Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому крану шаровому с полой пробкой является кран шаровой с полой пробкой, который содержит корпус с входным и выходным патрубками, с установленной между подпружиненными седлами полой пробкой (патент на полезную модель №135756). Полая пробка состоит из обечайки и полой сферы, в верхней и нижней частях которой выполнены каналы для выравнивания давления внутри и снаружи сферы. В нижней части полой пробки выполнен паз для установки вала, который имеет бурт в центральной части. Второй конец вала соединен со втулкой, которая закреплена в корпусе. Между валом и втулкой установлена тарельчатая пружина (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала. В верхней части полой пробки выполнен паз, в котором размещен шип муфты, в свою очередь паз муфты соединен с шипом шпинделя, передающем крутящий момент. За счет шипа и паза, расположенных перпендикулярно обеспечивается соосность шпинделя, муфты и полой пробки. Корпус имеет полость, соединяющуюся с внутренней полостью патрубков перепускными клапанами. Крышка через уплотнительный элемент посредством резьбовых элементов закрывает и герметизирует основной разъем или, как вариант, плавающая крышка посредством уплотнительных элементов и разрезного кольца закрывает и герметизирует основной разъем крана шарового.

Недостатком известного крана шарового является ограниченное применение для рабочих сред, которые при низких температурах изменяют вязкость, что значительно увеличивает нагрузки на детали при повороте пробки.

Недостатком известного крана шарового также является невозможность проконтролировать герметичность пробки, седел, крышки до подачи давления в патрубки и полость крана.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является использование в кране шаровом канала для подачи среды извне вовнутрь шаровой пробки для разогрева и промывки пробки и уплотнений седла, и применение двухконтурного уплотнения верхнего разъема для постоянного мониторинга герметичности.

Поставленная задача достигается тем, что кран шаровой, характеризующийся тем, что имеет корпус с крышкой с фланцевым разъемом между ними, с входным и выходным патрубками, с установленной между подпружиненными седлами полой пробкой, состоящей из обечайки и полой сферы, вверху и внизу которой выполнены каналы отличающийся тем, что в крышке выполнен канал для подачи среды извне вовнутрь полой пробки, уплотнения полой пробки и фланцевого разъема выполнены двухконтурными, а между ними выполнены каналы контроля герметичности.

Внизу между валом и втулкой установлена тарельчатая пружина (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала. В верхней части полой пробки выполнен паз, в котором размещен шип муфты, в свою очередь, паз муфты соединен с шипом шпинделя, передающем крутящий момент на муфту, а за счет паза и шипа, расположенных перпендикулярно, обеспечивается соосность шпинделя, муфты и полой пробки. В нижней части полой пробки выполнен паз для установки вала. Вал имеет в центральной его части бурт. Второй конец вала соединен со втулкой, установленной в корпусе. Между втулкой и буртом вала установлена тарельчатая пружина (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала. Крышка крана шарового через уплотнительный элемент посредством резьбовых элементов закрывает и герметизирует фланцевый разъем (Фиг. 1), или, как вариант - плавающая крышка (Фиг. 2), посредством уплотнительных элементов и разрезного кольца закрывает и герметизирует фланцевый разъем крана шарового.

Пример выполнения предлагаемого шарового крана представлен на чертежах.

На Фиг. 1 показана конструкция в разрезе предлагаемого крана шарового с полой пробкой.

На Фиг. 2 изображен вариант крана шарового с плавающей крышкой.

На Фиг. 3 изображен выносной элемент А.

На Фиг. 4 изображен выносной элемент Б.

На Фиг. 5 изображен выносной элемент В.

На Фиг. 6 изображен выносной элемент Г.

Кран шаровой с полой пробкой содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, в установочном гнезде Д установлены подпружиненные седла 4, контактирующие с полой пробкой 5. В полой пробке 5 выполнены каналы Е для выравнивания давления внутри и снаружи сферы. В нижней части полой пробки выполнено отверстие 6, для установки вала 7, установленного во втулке 8, которая закреплена в корпусе 1. Между валом 7 и втулкой 8 установлена тарельчатая пружина 9 (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала 7. В верхней части пробки выполнен паз 10 (Фиг. 3) для установки муфты 11, передающей крутящий момент от шпинделя 12. Муфта 11 имеет шип 13 и паз 14. За счет шипа 13 и паза 14, расположенных перпендикулярно, обеспечивается соосность шпинделя 12, муфты 11 и полой пробки 5.

В корпусе 1 имеется фланцевый разъем 15 (Фиг. 4). Герметичность корпуса 1 и крышки 16 обеспечивается уплотнительными элементами 17. В крышке 16 выполнен канал контроля герметичности 18, имеющий резьбу 19, закрытую пробкой 20.

Шпиндель 12 (Фиг. 3) уплотнен в крышке 16 посредством уплотнительного узла 21, имеющего канал контроля герметичности 22, закрытый пробкой 23.

В крышке 16 выполнен канал подачи среды 24, имеющий резьбу 25, закрытую пробкой 26.

Седло 4 уплотнено в корпусе 1 уплотнительными элементами 27 (Фиг. 5), между которыми выполнен канал контроля герметичности 28, закрытый пробкой 29. Седло 4 контактирует с полой пробкой 5 и уплотнено посредством уплотнительных элементов 30, между которыми выполнен канал контроля герметичности 31, закрытый пробкой 32. Предварительно седло прижато к пробке посредством пружин 33.

Корпус 1 и крышка 16 посредством резьбовых элементов 34 и 35 закрывает и герметизирует фланцевый разъем 15 или как вариант плавающая крышка 37 (Фиг. 6) посредством уплотнительных элементов 38 и разрезного кольца 39 закрывает и герметизирует фланцевый разъем 40 крана шарового. В зоне уплотнительных элементов 38 выполнен канал контроля герметичности 41, имеющий резьбу 42 и пробку 43.

Подача рабочей среды в шаровой кран возможна в обоих направлениях. Перекрывание потока рабочей среды осуществляется поворотом полой пробки 5 на угол 90 градусов.

В закрытом положении герметичность крана обеспечивается усилием пружин 33, поджимающих седла 4 к полой пробке 5 и дополнительным усилием, создаваемым давлением рабочей среды на торцевую поверхность седла 4.

Контроль герметичности шарового крана в местах контакта полой пробки 5 и подпружиненного седла 4 производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 31.

Контроль герметичности шарового крана в местах контакта полой пробки 5 и корпуса 1 производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 28.

Контроль герметичности фланцевого разъема 15 шарового крана производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 18.

Контроль герметичности шарового крана в местах контакта шпинделя 12 в крышке 16 производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 22.

Подачу среды для прогрева крана шарового производить через канал подвода среды 24.

Использование заявленного крана шарового с полой пробкой позволит применять его для рабочей среды, которая при низких температурах изменяет вязкость и при длительном неподвижном состоянии коксуется, а также производить разогрев и промывку пробки и уплотнений седла. Применение двухконтурного уплотнения позволит проконтролировать герметичность пробки, седел, крышки до подачи давления в патрубки и полость крана, а также обеспечит значительное снижение массы шаровых кранов, а соответственно и стоимости, и обеспечит конкурентоспособность.

Источники информации

1. Описание к патенту на полезную модель RU №45494 U1, опубликовано 10.05.2005.

2. Описание к патенту на изобретение RU 2396474 С1, опубликовано 10.08.2010.

3. Описание к патенту на полезную модель RU №135756 U1, опубликовано 20.12.2013.

Кран шаровой с полой пробкой содержит корпус с крышкой с фланцевым разъемом между ними, с входным и выходным патрубками, с установленной между подпружиненными седлами полой пробкой, состоящей из обечайки и полой сферы, вверху и внизу которой выполнены каналы, а в крышке выполнен канал для подачи среды извне вовнутрь полой пробки, уплотнения полой пробки и фланцевого разъема выполнены двухконтурными, а между ними выполнены каналы контроля герметичности. Внизу между валом и втулкой установлена тарельчатая пружина (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала. В верхней части полой пробки выполнен паз, в котором размещен шип муфты, в свою очередь паз муфты соединен с шипом шпинделя, передающим крутящий момент, а за счет паза и шипа, расположенных перпендикулярно, обеспечивается соосность шпинделя, муфты и полой пробки. Крышка крана шарового через уплотнительный элемент посредством резьбовых элементов закрывает и герметизирует фланцевый разъем или как вариант плавающая крышка посредством уплотнительных элементов и разрезного кольца закрывает и герметизирует фланцевый разъем крана шарового. Подача рабочей среды в кран шаровой возможна в обоих направлениях. Использование заявленного крана шарового с полой пробкой позволит применять его для рабочей среды, которая при низких температурах изменяет вязкость и при длительном неподвижном состоянии коксуется, а также производить разогрев и промывку пробки и уплотнений седла. Применение двухконтурного уплотнения позволит проконтролировать герметичность пробки, седел, крышки до подачи давления в патрубки и полость крана, а также обеспечит значительное снижение массы шаровых кранов, а соответственно и стоимости и обеспечит конкурентоспособность. 6 ил.

Кран шаровой с полой пробкой, содержащий корпус с крышкой с фланцевым разъемом между ними, с входным и выходным патрубками, с установленной между подпружиненными седлами полой пробкой, состоящей из обечайки и полой сферы, вверху и внизу которой выполнены каналы, отличающийся тем, что в крышке выполнен канал для подачи среды извне вовнутрь полой пробки, уплотнения полой пробки и фланцевого разъема выполнены двухконтурными, а между ними выполнены каналы контроля герметичности.