Кран Советский патент 1982 года по МПК F16K5/20 F16K31/44 

(54). КРАН

1

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к запорным шаровым кранам, и может быть использовано в энергетических установках для герметичного перекрытия трубопроводов или шаропроводов, а также в газовой, нефтехимической и др. отраслях промышленности.

Известен шаровой кран, содержащий по- воротную пробку и цилиндрическое поступательно перемещаемое вдоль оси при помощи привода седло 1.

В нем осуществлена кинематическая схема управления подвижным седлом и поворотной пробкой за счет последовательного действия от одного червячного привода через резьбовую втулку на подвижное герметизцрованное сильфоном седло, имеющее снаружи два кривошипно-шатунных механизма для поворота пробки, шатуны которых своими круглыми участками фасонных отверстий воздействуют на круглые участки эксцентричных с осью поворотной пробки валов с лысками.

Однако в этой конструкции имеют место износ уплотнительной поверхности поворотной пробки и повышенный крутящий момент на трение при управлении краном. Это вь13. 2

вано тем, что пробка, не имеющая цапф в качестве опор для вращения в корпусе, выполнена «плавающей и совершает вращениес трением ее уплотнительной поверхности в гнезде корпуса от сил реакций корпуса на составляющие усилий поворота пробки и усилия от давления проводимой рабочей среды. Кроме того, разрыв в кинематической механической связи пробки с седлом в месте соединения шатунов с кривошипами пробки при закрытии и открытии крана (кроме

10 положения «Уплотнено) не исключает дополнительный поворот пробки под действием потока проводимой среды. Это может привести к отказам в управлении поворотом пробки и в уплотнении крана.

Наиболее.близким к изобретению по тех15нической сущности и достигаемому результату является кран, содержащий корпус, поворотный запорный орган са штоком, подвижное седло, механизм перемещения седла 2Q со штоком привода и устройство блокировки поворота запорного органа с перемещением седла 2.

Недостатком этого устройства является низкая надежность механизма блокировки поворота тарелки и перемещения седла, выз-.

ванная неуправляемостью запорного устройства при воздействии на тарелку потока проводимой среды. Неуправляемость запорного устройства обусловлена разрывом кинематической связи между приводом перемещения седла и приводом поворота пробки и отсутствием фиксации положения тарелки в момент расцепления механической связи рычагов приводов поворота тарелки и перемещения седла; выходом из зацепления эксцентрикового пальца вала механизма перемещения седла с пазом кулачка-кольца, что тоже приводит к нарушению кинематической и йеханической связи в приводе перемещения седла.

Потребность в больщих усилиях привода для механизма перемещения седла вызвана необходимостью поворота приводного кольца с трением по поверхности подвижного седла и корпуса для создания необходимых сил уплотнения седла с тарелкой с неизбежными потерями на трение и в клиновых парах: «сухари - наклонные пазы седла от сравнительно небольшого эксцентрика приводного вала. Это усугубляется еще и попаданием грязи на трущиеся поверхности из приводимой среды, а также надирами трущихся поверхностей от больщих удельных нагрузок.

Кроме того, в приводе перемещения седла отсутствует фиксация созданного усилия на седло для уплотнения его с тарелкой, что приводит к ослабеванию усилия и потере герметичности в уплотнении крана.

Больщой ход седла, обусловленный совместным движением седла с поворотом тарелки, затрудняет применение для герметизации седла в корпусе металлических упругих оболочек (сильфонов).

Цель изобретения - повЫщение надежности крана в целом, в т. ч. улучшение герметичности уплотнения запорным органом при уменьшении усилий на приводе крана.

Указанная цель достигается тем, что механизм перемещения седла выполнен в виде подпружиненного ползуна, расположенного телескопически со штоком привода и снабженного двумя стержнями с наклонными пазами, взаимодействующими с пальцами, размещенными на подвижном седле, а устройство блокировки выполнено в виде обхватывающего щток привода перемещения седла поворотного кольца, соединенного щтифтом, проходящим через сквозные поперечные пазы щтока привода, с подвижным вдоль оси наконечником, закрепленным на штоке запорного органа, и имеющего на наружной поверхности равномерно расположенные продольные канавки, и неподвижной втулки с кольцевой канавкой на ее внутренней поверхности, причем в ползуне выполнены сквозные отверстия, в которых установлены щарики, взаимодействующие поочередно с продольными канавками поворотного кольца

ИЛИ с кольцевой канавкой неподвижной втулки.

На фиг. 1 изображен кран, общий вид в разрезе (положение «Закрыто); на фиг. 2разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез на фиг. 2; на фиг. 6 - щаровой кран, общий вид в разрезе (положение «Открыто).

Кран содержит корпус 1 с входным 2 и вцходным 3 патрубками, крыщку 4, поворотный запорный орган в виде сферической пробки 5 со щтоком 6 и гайкой 7 с несамотормозящейся многозаходной трапециальной резьбой, резьбовой направляющий наконечник 8, подвижное седло 9, герметизированное сильфоном 10, неподвижное седло 11, закрепленное в корпусной детали 12 с обеспечением зазора с поворотной пробкой 5 и механизм перемещения седла 9 с устройством блокировки.

Механизм перемещения седла 9 выполнен в виде пружины 13 и ползуна 14, расположенного телескопически со щтоком 15, привода 16, снабженного двумя стержнями 17 с наклонными пазами 18, взаимодействующими с пальцами 19, размещенными на подвижном седле 9.

Блокирующее устройство поворота пробки 5 с перемещением седла 9 выполнено в виде обхватывающего щток 15 привода 16 поворотного кольца 20 и неподвижной втулки 21. Соединено кольцо 20 штифтом 22, проходящим через сквозные поперечные пазы 23 штока 15, с подвижным вдоль оси наконечником 24, закрепленным на штоке 6 поворотной пробки 5, и имеет на наружной поверхности равномерно расположенные продольные канавки 25. На внутренней поверхности неподвижной втулки 21 выполнена кольцевая канавка 26, а в ползуне 14 выполнены сквозные отверстия 27, в которых установлены четыре шарика 28, взаимодействующие поочередно или с продольными канавками 25 кольца 20 или с кольцевой канавкой 26 неподвижной втулки 21.

Штифт 22 размещен в двух пазах 23, выполненных в щтоке 15 для обеспечения поворота кольца 20 совместно с поворотной пробкой 5 на 90°. Подвижная в направлении оси щтока 15 (без поворота) гайка 7 установлена в штоке с зазором Д, равным ходу ползуна 14.

Кран работает следующим образом.

При повороте рукоятки привода 16 (или электропривода на фиг. 1 не показан) на открытие щток 15 перемещается вверх без вращения гайки 7 на величину зазора Д. При этом не вращается и кольцо 20, которое через шарики 28 поднимает ползун 14 до канавки 26 втулки 21, сжимая пружину 13. Одновременно с ползуном 14 стержни 17 посредством воздействия стенками наклонных пазов 18 на пальцы 19 подвижного седла 9 отводят последнее от поворотной сфери ческой пробки 5. После выборки зазора Д шарики 28 выталкиваются наклонными стенками канавок 25 кольца 20 в канавки 26 втулки 21 усилием привода штока 15. В этот же момент приходит в контакт торец гайки 7 с торцом резьбового направляюш.его наконечника 8 Штока 15 Идальнейшее движение штока 15 вверх сопровождается поворотом пробки 5, а вместе с ней че,рез наконечник 24 и штифт 22 начнет поворачиваться, кольцо 20. Оно боковыми стенками канавок 25 также способствует выталкиванию шариков 28, а своей цилиндрической поверхностью запирает их в канавке 26 втулки 21. Дальнейшее движение штока повернет пробку 5 до совмещения проходного канала в патрубках 2 и 3 корпуса 1 с проходным отверстием в пробке 5. Кран открыт. Ограничением поворота на 90° служит штифт 22 при упорах его в стенки пазов 23 штока 15. При закрытии крана шток 15 от привода 16 начинает перемешаться вниз без поворачивания пробки 5 в пределах зазора Д выше гайки 7, а затем (после упора верхнего торца гайки 7 в верхний торец расточки штока 15 под гайку 7) и с поворачиванием поворотной пробки 5, наконечника 24 и кольца 20 на угол 90°. После поворота на 90° пробки 5 с кольцом 2р продольные канавки 25 кольца встанут напротив отверстий с шариками 28 ползуна 14, шарики 28 под действием пружины 13 вытолкнутся наклонными стенками втулки 21 из канавки 26 и заскочат в продольные канавки 25 кольца 20, разблокировав ползун 14 крышки 4. Ползун 14 под действием пружины 13 переместится вниз относительно штока 15 в пределах величины хода, заданной длиной канавок 25 кольца 20. Стержни 17 ползуна 14 своими боковыми пазами 18 воздействуют на пальцы 19 седла 9, прижимая его к пробке 5 с необходимым усилием для уплотнения. Кран закрыт. Использование описываемого крана в качестве запорного органа в трубопроводах и шаропроводах атомных энергетических установок по сравнению с известными шаровыми кранами имеет преимущества в том, что позволяет повысить надежность крана за счет обеспечения жесткой кинематической связи всех звеньев приводов перемещения седла и поворота пробки с фиксацией крайних положений рабочих органов, кроме того, уменьшение хода седла вследствие примененного раздельного движения его от поворота пробки позволяет применять металлические упругие элементы, герметизирующие седло в корпусе. Формула изобретения Кран, содержащий . корпус, поворотный запорный орган со штоком, подйижное седло, механизм перемещения седла со штокоМ привода и устройство.блокировки поворота запорного органа с перемещением седла, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, механизм перемещения седла выполнен в виде подпружиненного ползуна, расположенного телескопически со штоком привода и снабженного двумя стержнями с наклонными пазами, взаимодействующими с пальцами, размещенными на подвижном седле, а устройство блокировки выполнено в виде обхватывающего шток привода перемещения седла поворотного кольца, соединенного штифтом, проходящим через сквозные поперечные пазы штока привода, с подвижным вдоль оси наконечником, закрепленным на штоке запорного органа, и имеющего на наружной поверхности равномерно расположенные продольные канавки, и неподвижной втулки с кольцевой канавкой на ее внутренней поверхности, причем в ползуне выполнены сквозные отверстия, в которых установлены шарики, взаимодействующие поочередно с продольными канавками поворотного кольца или с кольцевой канавкой неподвижной втулки. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1-. Авторское свидетельство СССР № 393519, кл. F. 16 К 5/20, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР № 501227, кл. F. 16 К 5/14, 1974 (прототип).

Фи5. 3