Шаровой кран Советский патент 1981 года по МПК F16K5/20 

(54) ШАРОВОЙ КРАН

1

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в качестве запорного устройства для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводах большого диаметра.

Известен шаровой кран с механизмом автоматического управления седлами, выполненным в виде гидрокинематической цепи с золотниками 1J.

Однако сложная конфигурация золотников усложняет производство крана и снижает его надежность.

Известен- также шаровой кран, содержаший корпус с входным и выходным патрубками, поворотный затвор с подвижным и седлами, шпиндель с кулачком, взаимодействующим с дренажным клапаном, и золотниковый механизм автоматического управления седлами (2.

Однако при таком выполнении устройства также не обеспечивается высокая надежность и герметичность в виду того, что механизм управления расположен вне запорного устройства и состоит из большого количества золотников.

Цель изобретения - повышение надежности и герметичности.

Цель достигается тем, что шпиндель снабжен подвижной в осевом, направленни втулкой, установленной с возможностью взаимодействия с затвором посредством торцового шлнцевого соединения, в затворе образована полость и выполнены дренажное отверстие и каналы, соединяющие полость с входным и выходным патрубками, а в полости размещен золотниковый механизм автоматического управления седлами, выполненный в виде трех подпружиненных золотников, один из которых установлен с возможностью взаимодействия с дренажным отверстием, а два других - с проходными отверстиями каиалов, и толкатель золотника, взаимодействующего с дреиажным 01верстнем, выполненный в виде ходовой гайки, установленной на конус шпинделя с возможностью осевого перемещения вдоль шпинделя и взаимодействия с затвором посредством

2Q винтового соединения.

Для обеспечения замыкания и размыкания силового взаимодействия шпинделя и затвора на боковой поверхности подвижно

втулки выполнены управляющие выступы, а в корпусе - пазы, взаимодействующие с указанными выступами..

На фиг. I схематически показан кран при закрытом положении затвора, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, при повороте шпинделя на 90°, продольный разрез; на фиг. 3 - то же,при открытом положении затвора, разрез; на фиг. 4 - диаграмма положений элементов крана, определяющих вращение затвора.

В корпусе 1 с патрубками 2 и 3 и крышкой 4 установлены подвижные в осевом направлении седла 5 и шаровой затвор 6, фиксируемый в корпусе 1 неподвижной перегородкой 7 и подшипниками скольжения 8, и шпиндель 9. На шпинделе 9 установлены кулачок 10, управляющий дренажным клапаном 11, и подвижная втулка 12 с торцовыми шлицами 13, взаимодействующими со шлицами 14 затвора 6 при передаче крутяai,ero момента. В верхней части затвора б выполнена полость 15, разделенная подвижной перфорированной перегородкой 16, служащей опорой для пружины золотников 17, 18 и 19, перекрывающих дренажное отверстие 20 и каналы 21 и 22, соединяющие полость 15с полостью над затвором 23 и патрубками 2 и 3. Для принудительного открытия золотника 17 на нижнем конце шпинделя 9 установлен подвижный в осевом направлении толкатель 24, выполненный в виде ходовой гайки и изанмодействующий с затвором посредством винтовой передачи. Для согласования времени срабатывания .золотника 17 и Ьтулкк 12 на боковой поверхности последней выполнены управляющие выступы 25, взаимодействующие с пазами 26 на торцовой поверхности неподвижной перегородки 7. Постоянное поджатие втулкн 2 к затвору 6 осуществляется пружиной 27. Кран работает следующим образом. При закрытом кране (см. фиг. 1) подвкмсные седла 5 прижаты к затвору 6 действием перепада между давлением в патрубках и давлением над затвором, равным давлению в дренажной системе. При этом положении шпинделя 9 клапан 11 открыт кулачком Ш. Давление в полости 15 равно давлению во входном патрубке {в патрубке высокого давления). Золотник 17 герметично закрыт , под действием перепада давлений. К седлам 5 приложено усилие, обеспечивающее герметичность затвора б.

Кран открывается в два этапа: поворот шпинделя 9 на 90° и поворот на 180. При повороте шпинделя 9 на 90° (см. фиг. 1, 2 и 4) вращается кулачок 10, закрывается клапан 11, происходит отключение дренажной системы от внутриклапанной ,полости. Одновременно со шпинделем 9 вращаются втулка 2 и толкате,пь 24. При этом управляющие выступы 25 втулки 12 скользят по торцовой поверхности перегородки 7, а торцовые шлицы 13 не соприкасаются со шлицами 14. При вращении шпинделя толкатель 24 по винтовой нарезке опускается и открывает золотник 17, соединяя полость 15

с полостью над затвором 6, открывается золотник 18 или 19 в зависимости от того, в каком патрубке большее давление. Перепад давлений на седлах 5 выравин аегся, усилие прижатия седла к затвору 6 значительно уменьшается, затвор 6 разгружается.

При дальнейшем вращении шпинделя 9 управляющие выступы 25 втулки 12 попадают в пазы 26 перегородки 7, и втулка 12 под действием пружины 27 опускается. Торцовые шлицы 13 втулки 12 входят в зацепление со шлицами 14 затвора 6. Начинается вращение затвора 6.

При открытом положении затвора (см. фиг. 3 и 4) управляющие выступы 25 упираются в торец паза 26 на перегородке 7 (фиг. 4). Давление в патрубках н над затвором 6 при этом практически одинаково. Золотник 17 открыт. Золотники 18 и 19 находятся в нейтральном положении. Клапан И, закрыт.

Закрытие крана осуществляется в обратном порядке. Затвор 6 поворачивается иа 90 до тех пор, пока управляющие выступы 25 втулки 12 (см. фиг. 4) не выйдут из паза 26 перегородки 7. В этот момент. происходит подъем втулки 12 и разведение шлицов 13 и 14. При дальнейшем вращении

шпинделя 9 закрывается золотник 17 и открывается дренажный клапан П. Полость над затвором 6 соединяется с дренажной магистралью. Седла под действием давления 8 напорной магистрали прижаты к затвору 6.

Технико-экономическая эффективность заключается в повышении надежности и герметичности шаровогб крана.

Формула изобретения

I. Шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, поворотный затвор с подвижными седлами, шпиндель с кулачком, взаимодействующим с дреНажным клапаном, и золотниковый механизм автоматического управления седлами, отличающийся тем, что, с целью повышения 1адежности и герметичности, шпиндель снабжен подвижной в осевом направлении втулкой, установленной с возмо кностью взаимодействия с затвором посредством торцового шлицевого соединения, в затворе образована полость н выполнены дренажное отверстие и каналы, соединяющие полость с входным и выходным патрубками, а в полости

5 размещен золотниковый механизм автоматического управления седлами, выполненный в виде трех подпружиненных золотников, один из которых установлен с возможностью

взаимодействия с дренажным отверстием, а два других - с проходными отверстиями каналов, и толкатель золотника, взаимодеи.ствующесо с дренажным отверстием, выполHciiiiufi в виде ходовой гайки, установленной на конус шпинделя с возможностью осевого перемещения вдоль, шпинделя и взаимодействия с затвором посредством винтового соединения.

выпо.1иены управляющие выступы, а в корпусе - пазы, взаимодействующие с указанными выступами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 480226, кл. F 16 К 5/06, 1972 (прототип).

у9 /д//// ху/ // 1 4. Jt j/jf

v/x //v/vx/yxx// wy

/ f f fjffffrfftrfm

13 /fr

0 ffffISF

f ffZTTT/

(риг.