Шаровой кран для высокотемпературных сред Советский патент 1984 года по МПК F16K49/00 F16K5/06 

9) 0

00 00 Изобретенне относится к трубопровбцной . арматуре, в частности к шаровому крану, и может быть использовано цпя перекшочерия, запирания потока газа, нагретого до высокой температуры, например, в 1шчестве запорного органа регенеративного тепкообменника ипи других нагреввтепей. Известен т репьчатый кпапан, соцер жаший корпус, воцоокпажцйемые запорны орган тар.епь и уппотншоитй элемент-со сферическими контактными поверхностями цпя обцува которых корпус и крышка сна жены копьцевьгми копиекторами с рав номерно расположетаыми по окруншости отверстия /Ш5 и привоц с каналом цля протока хлацагецта, соединенный с запорным органом Lll . В известном устройстве внутренний объем клапана находится под длительным воздействием высоких параметров (температуры и давления) запираемой газовой среды, независимо от положения запорного органа, поэтому корпус и эпемент уплотнения длительное время будут находиться под воздействием высокой температуры и давления газа, что ведет к понижению надежности работы клапана. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемог | эффекту является шаровой кран для высокотемпературных сред, содержащий поворотный сферический запорный ор ган с каналом для прохода рабочей срец и седло, гермет1«но соединенное с корпусом посредством упругого элемента, причем в корпусе и в запорном ; органе выполнены подающие охлаждающую жидкость каналы, а в седле выполнена кольцевая проточка, стенки которой образуют при контакте седла и с4зери«ческого запорного органа камеру сбора -. утечек, соединенную каналом под- воца охлаждающего газа С2 3 . В каналы для протока хладагента подается газовая среда под давлением, пр вышаюхдим давление запираемой (рабочей) среды для защиты от проникнов ени высокотемпературной среды в нерабочую (внешнюю) попость крана. Такая конструкция защищает -нерабочую полость от проникновения в него высокотемпературного газа из рабочей полодти, снимает небольшие тепловые потоки и обеспечивает работоспособность крана при запирании сред, нагрет .до 1000 С. Недостаток указанного крана состоит и в том, что нерабочая полость крана всегда будет находиться при давлении, большим чем давление в рабочей полости высокотемпературной среды. При этом корпус, элементы уплотнения (кольца, сальники, прокладки) корпуса и шпинделя находятся под воздействием высокого давления газа, что также ведет к ускорению старения полимерных уплотнений, повышению напряж&ний, понижению длительной прочности и надежности. Цель изобретения - повышение надежности работы крана путем уменьшения давления рабочей среды в нерабочей полости, образованной внутренней поверх- , ностью корпуса, седла и запорного органа, в открытом и закрытом положениях 1фана., Поставленная цель достигается тем, что в шаровом кране для высокотемпературных сред, содержащем корпус, поворотный сферический запорный орган с каналом для прохода рабочей среды и седло, герметично соединенное с корпусом посредством упругого элемента, причем в корпусе и в запорном органе выполнены подающие охлаждающую жидкость каналы, а в седле выполнена кольцевая проточка, стенки которой образуют при контакте седла и запорного органа камеру сбора утечек, соединенную каналом подвода охлаждающего газа, в седле выполнен канал отвода смеси холодного газа и утечек среды, сообщенный с камерой сбора утечек. На чертеже изображен шаровой кран для высокотемпературных сред, разрез. Устройство содержит корпус 1, сферический запорный элемент в виде шара 2 с каналом 3 цля прохождения рабочей срецы, самоустанавливающиеся седла 4, каждое из которых герметично соедин&но с корпусом посредством упругого элемента 5, и шпиндель 6 для поворота шара 2. В корпусе 1, шаре 2 и шпинделях 6 выполнены каналы 7 для протока охлаждающей жидкости (воды). Упругие эл&менты 5 образуют между собой и корпуоом 1 герметичную попость 8, соеонненную штуцерами 9 подвода и отвода воды. В седле 4 выполнена кольцевая проточка, стенки которой образуют при контакте седла и шара камеру 10 сбора утечек высокотемпературной среды, согобщенную каналами подвода 11 холодного газа и отвода 12 смеси холодного газа и утечек среды за прецепы шарового кр на. Камера 1О утечек разцепяет внутренний объем крана на рабочую (внутреннюю) 13 и нерабочую (внешнюю 14 полости. Корпус 1 н шпинцепи содержат полимерные уппотнитепьные элементы 15. Устройство работает спецуюишм образом. Перец поцачей высокотемпературного газа вкшючают систему охдажцения и поаают воду в канрпы 7 и штуцеры 9 охлаждая корпус 1, шар 2, седла 4, шпинцепи 6, ynpypHie элементы 5 и уплотншощие элементы 15. Во время работы при открытом поло нии шара 2 газ, нагретый, например, д 1500-2000 0 при цавленик ЗО-5О кгс прокодит через прокодное сечение ш&ра 2 и заполняет внутреннюю (рабочую ) полость 13. Из внутренней полости 13 возможны утечки газа через неплотности контактирующих поверхностей во внешнюю (нерабочую) полость 1 При этом возможные утечки газа, . имеющие высокую температуру и да&ление, попадают в камеру 1О сбора утечек, гце происходит его перемешивание с поступающим по каналу 11 холодным газом, имеющим, например, тем пературу ЗО-6О°С и давление 25 кгс/см, .После чего перемешанный га отводится из камеры по каналу 12 за пределы шарового крана. В этом случае возможны утечки перемешанного газа во внешнюю полость 14. Однако температура и давление его будут суще венно ниже, чем в рабочей полости 13 за счет разбавпения холодным газом нвэкого давления. Поддержание требуемой температуры и цавпения в нерабочей полости 14 осуществляется путем регулирования давления, температуры или рао кода холодного газа, проходящего через камеру 10 сбора утечек. При уменьшении давления в камере 10 сбора утечек соответственно умень шается давление и во внешней попоо ти 14, при этом увеличивается суммарный перепад давления, действующий на седло в сторону шара, что увеличивает усилие контакта и плотность между у№лотняющими поверхностями седла 4 и шара 2. В закрытом положении шаровой кран работает аналогично открытому положению. Перед переключением крана из ошого положения в другое пере1фывают каналы подвода 11 холодного газа и OTW вода 12 смеси утечек и хопоцного газа, уменьшают усилие поджатия седпа 4. Использование предлагаемого шарового крана позволяет существенно снизить давление газа во внешней (нерабочей) полости крана, уменьшить напряжение в корпусе и элементах уплотнения, повысить длительную прочность, надежность, ресурс работы, а также плотность контакта между контактирующими поверхност5Ьми седла и шара, снизить усилие под- жатия седла и исключить влияние холодного газа на параметры и состав рабочей среды.

;у гу

11

ьЭ .,.

-Ич--а

ШАРОВОЙ КРАН ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СРЕД, соцержащий корпус, поворотный сферический запорный орган с каналом цпя прохода рабочей среды н седло, герметично соеь. диненИое с корпусом посрецством упругого эпемента, щнпем в корпусе и в звгнорном. органе выпотшевы по1шюшие ох паждак щую жидкость каналы, а в седпе выполнена кольцевая проточка, стенки которой образуют при контакте седпа и сферическсяч) зшюрного органа камеру сбора утечек, соединенную каналом подвода охлаясдающего газа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы крана путем уменьшения давления рабочей qp&- ды в н абочей полости, о азованноЙ. внутренней поверхностью корпуса, седла и запорного органа, в Открытом и закрытом положениях крана, в седле выпо1Ш«1 канал отвода смеси холодного газа и утечек срещл, сообщенный с камкой : сбора утечек.