Шаровой пробковый кран А.А.Шишкина Советский патент 1990 года по МПК F16K5/20 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к промышленной трубопроводной арматуре, и применяется в качест - ве запорного органа для установки на трубопроводы.

Цель изобретения - повышение надежности работы за счет дублирования герметичного несилового сварного шва соединительным силовым элементом, а также за счет осуществления самоуплотнения уплотняющих узлов относительно сферической поверхности шаровой пробки.

На фиг. 1 изображен шаровой пробковый кран с частичным разрезом, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - подшипниковая втулка, вид сверху; на фиг. 4 - то же, вид спереди (сечение А-А на фиг. 3).

Шаровой пробковый кран содержит сварной корпус, состоящий из цилиндрической обечайки 1 и присоединительных патрубков 2. В корпусе установлена шаровая поворотная пробка 3 с цапфовыми опорами 4 и подшипниками 5. Шаровая пробка 3 взаимодействует с уплотняющими узлами, установленными в расточках 6 патрубков 2 с возможностью радиального и осевого перемещения. На торцах 7 и 8 каждого патрубка 2 и обечайки 1 соответственно выполнены по их периметру кольцевые усы 9 и 10 соответственно, сваренные между собой герметичным несиловым швом. На наружных цилиндрических поверхностях 11 и 12 каждого патрубка 2 и обечайки 1 соответственно выполнены кольцевые выступы 13 и 14, охваченные соединительным силовым элементом.

Каждый соединительный силовой элемент выполнен из двух накладных полуколец 15 и 16. На внутренних поверхностях полуколец 15 и 16 выполнены кольцевые канавки 17, входящие в ответные кольцевые выступы 13 и 14 присоединительных патрубков 2 и обечайки 1. Два полуСЛ

00 00

;о vi

кольца 15 и 16 соединены между собой сварными соединительными накладками 18 и 19 Каждый уплотняющий узел выполнен из седла 20 и кольцевой обоймы 21. В седле 20 герметично закреплено эластичное кольцо 22, контактирующее со сферической поверх ностью 23 шаровой пробки 3. В расточке 24 кольцевой обоймы 21 размещено с возможностью осевого и радиального перемещений седло 20, уплотненное по наружной цилинд- Р ической поверхности уплотнительным коль- фм 25. Между торцовыми поверхностями р|асточки 24 обоймы 21 и седла 20 соот- в;етственно размещены равномерно расположенные по окружности распорные пружины 26. Между сопрягаемыми торцовыми поверхностями кольцевой обоймы 21 и расточки 6 присоединительного патрубка 2 размещено употнительное эластичное кольцо 27, диаметр которого меньше диаметра сопрягаемых цилиндрических поверхностей 28 и 29 седла 20 и кольцевой обоймы 21 соответственно.

Шаровой пробковый кран как запорное устройство работает по принципу самоуплотнения. При направлении движения транспортируемой среды (показано стрелкой) при открытом кране все его внутренние полости находятся под одинаковым давлением (давлением транспортируемой среды), т. е. все детали, расположенные внутри корпуса крана, находятся в разгруженном состоянии. В закрытом кране давлением транспортируемой среды в направлении, как показано стрелкой, седло 20 с эластичным кольцом 22 (из полиуретана) беззазорно прижимается к Сферической поверхности 23 пробки 3 с расчетным удельным давлением, создаваемым постоянным суммарным усилием пружин 26, и давлением среды на расчетную площадь (перпендикулярную оси проходного сечения крана), равную разности площадей круга с диаметром, равным диаметру уплотняющей поверхности кольца 25, и круга со средним диаметром, уплотняющего эластичного кольца 22. Одновременно обойма 21 прижимается к базовой торцовой плоскости патрубка 2 постоянным суммарным усилием пружин 26 и давлением среды на расчетную площадь (перпендикулярную оси проходного сечения крана), равную разности площадей круга с диаметром, равным диаметру уплотняющей поверхности кольца 25, и круга с диаметром, равным диаметру уплотняющей поверхности эластичного кольца 27. Уплотнение разъемных стыков обечайки 1 корпуса и присоединительных патрубков 2 осуществляется посредством уплотняющего круглого элемента 30. И только после успешного межоперационного испытания крана на герметичность в затворе и по разъемам корпуса накладывается гарантийный уплотняющий сварной шов 31 по сопрягаемым усам 9 и 10 обечайки 1 и патрубкам 2 (допускающий 2-3-разовую его срезку и сварку), т. е. определяющий ремонтоспособность крана в процессе изготовления и эксплуатации с последующим наложением полуколец 15 и 16 и сваркой их накладками 18 и 19.

Установочная центровка шаровой пробки 3 относительно базовой посадочной цилиндрнческой поверхности опор 4 осуществляется посредством компенсирующих колец 32 (из пластмассы типа фторопласт), одновременно выполняющих функцию самосмазывающихся упорных подщипников, вращающейся щаровой пробки 3. Сборка каждого патрубка 2 с обоймой 21, уплотнительным кольцом 27, пружинами 26, уплотнительным кольцом 25 и предварительно собранным уплотняющим элементом, состоящим из: седла 20, эластичного кольца 22, нажимного кольца 33 и соединительных полуколец 34, осуществляется посредством монтажных винтов 35, как отдельного узла. Также отдельным узлом собирается щаровая пробка 3 с компенсирующими кольцами 32, подшипниками 5 с

0 рабочими элементами скольження - вкладышами 36 и опорами 4. Этот узел стягивается монтажно-транспортным хомутиком по базовой цилиндрической поверхности опор 4 на половине их длины.

При общей сборке крана на базовую по- ° верхность сборочно-испытательного стенда ставится собранный узел присоединительного патрубка 2 со щтифтами 37 с вертикальным расположением его оси. На него устанавливается посредством разъемного мон0 тажно-транспортного хомута (расположенного на его нижней половине) собранный узел шаровой пробкн на фиксирующие штифты 37. На стянутый монтажно-транспортным хомутом (по нижней половине) узел шаровой пробки 3 с опорами 4, на сопрягае5 мую цилиндрическую Ловерхность последних, сажается обечайка 1 с уплотняющими элементами 30 до касания с торцом монтажно- транспортного хомута, который после этого снимается, а обечайка 1 опускается в расточку патрубка 2. На посаженную на место

0 обечайку 1 монтируется сверху собранный узел второго патрубка 2. На фланец обечайки 1 монтируется узел шТтинделя, состоящий из щпннделя 38, крыщкн 39 и уплотни- тельных колец 40 и 41.

g В таком виде (до сварки гарантийного уплотняющего сварного шва 31 и установки силонесущих полуколец 15 и 16) собранный кран стягивается на сборочно-испы- тательном стенде в осевом направлении до беззазорного прилегания сопрягаемых торцо0 вых плоскостей обечайки 1 и патрубков 2 и испытывается на герметичность в затворе и по стыкам обечайки с патрубками. После испытания на этом же сборочно-нспытатель- ном стенде выполняется сварной шов 31, накладываются полукольца 15 и 16, концы

5 которых соеднняются накладками 18 и 19 на сварке, и собранный таким образом кран передается на выполнение операций на обвязке, установке приводного устройства, проведению сдаточных испытаний.

Шаровой пробковый кран работает следующим образом.

При повороте пробки 5 из положения «Закрыто на 90° (вручную или приводом) происходит совмещение отверстий пробки 3 н патрубков 2 для свободного прохода рабочей (транспортируемой) среды. Закрытие крана осуществляется поворотом пробки 3 в исходное положение.

Герметичность крана во внещнюю среду на стыках обечайки 1 с присоединительными патрубками 2 достигается за счет сварных щвов 31 по периметру кольцевых усов 9 и 10 и за счет дублирующего (технологического) уплотнения эластичными круглыми элементами 30.

Герметичность в кране при одностороннем давлении транспортируемой среды осуществляется по принципу самоуплотнения, т. е. автоматического поджатия усилием давления среды и пруж«н 26, седла 20 с эластичным кольцом 22 и сферической поверхности 23 шаровой пробки 3 и автоматического поджатия усилием пружин 26 и давления транспортируемой среды кольцевых обойм 21 к сопрягаемым торцовым поверхностям расточек 6 присоединительных патрубков 2.

Формула изобретения

1. Шаровой пробковый кран, содержащий сварной корпус в виде цилиндрической обечайки с присоединенными патрубками и установленную в корпусе шаровую поворотную пробку с цапфовыми опорами, взаимодействующую с уплотняющими узлами, размещенными в раствчках патрубков, отличающийся тем, что, с целью повышения надеж

0

5

0

ности работы, на торцах каждого патрубка и обечайки по их периметру выполнены кольцевые усы, сваренные между собой герметичным несиловым щвом, при этом на наружных цилиндрических поверхностях каждого патрубка и обечайки выполнены кольцевые выступы, охваченные соединительным силовым элементом.

2.Кран по п. 1, отличающийся тем, что каждый соединительный силовой элемент выполнен из двух накладных полуколец с кольцевыми канавками на их внутренннх поверхностях, входящих в ответные кольцевые выступы присоединительных патрубков и обечайки, причем два полукольца соединены между собой сварными соединительными накладками.

3.Кран по п. 1, отличающийся тем, что каждый уплотняющий узел выполнен из седла, в котором герметично закреплено контактирующее со сферической поверхностью шаровой пробки уплотнительное эластичное кольцо, и кольцевой обоймы, в расточке которой размещено с возможностью осевого перемещения седло, уплотненное по наружной цилиндрической поверхности, причем упомянутая кольцевая обойма установлена в расточке присоединительного патрубка с возможностью радиального перемещения в ней, а между торцовыми поверхностями расточки обоймы и седла размещены равномерно расположенные по окружности пружины, при этом между сопрягаемыми торцовыми поверхностями, кольцевой обоймы и расточки присоединительного патрубка размещено уплотнительное эластичное кольцо, диаметр которого меньше диаметра сопрягаемых цилиндрических поверхностей седла и кольцевой обоймы.

36

39

15

6

13

37

CPU 2.3

ЩизМ

Изобретение может быть использовано в качестве запорного органа для установки на трубопроводах. Цель изобретения - повышение надежности работы крана. Сварной корпус состоит из цилиндрической обечайки и присоединительных патрубков (П). В корпусе установлена шаровая поворотная пробка с цапфовыми опорами, взаимодействующая с уплотняющими узлами. Узлы размещены в расточках П. На торцах П и обечайки выполнены по их периметру кольцевые усы, сваренные между собой несиловым швом. На наружных цилиндрических поверхностях П и обечайки выполнены кольцевые выступы, охваченные соединительным силовым элементом. Каждый элемент выполнен из двух накладных полуколец. Кольцевые канавки полуколец входят в выступы П. Каждый уплотняющий узел выполнен из седла и кольцевой обоймы. Герметичность в кране при одностороннем давлении транспортируемой среды осуществляется по принципу самоуплотнения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.