RU112317U1

RU112317U1 - BALL VALVE

Info

Publication number: RU112317U1
Application number: RU2011130769/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Бабушкин; Дмитрий Леонидович Зверев; Артем Евгеньевич Косенков; Андрей Вадимович Курылев; Сергей Васильевич Чернов
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2012-01-10

Abstract

1. Шаровой кран, содержащий корпус с двумя седлами, образующими клиновое гнездо запорного органа, выполненного в виде поворотной шаровой пробки плавающего типа со сквозным отверстием для прохода среды, уплотнительные кольца, шток, соединенный с шаровой пробкой и приводом поворота пробки, отличающийся тем, что кран дополнительно снабжен корзиной, установленной в корпусе, и приводом подъема запорного органа, а шаровая пробка и уплотнительные кольца размещены в полости корзины, причем корзина соединена со штоком, взаимодействующим с приводом подъема запорного органа, обеспечивающим ее вертикальное перемещение по направляющим, выполненным в корпусе. ! 2. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что в его нижней части в зазоре между шаровой пробкой и корзиной установлен фиксирующий элемент, снабженный выступами, взаимодействующими с ответными пазами, выполненными в шаровой пробке и в корпусе. ! 3. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что шток соединен с корзиной шарнирно. !4. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные кольца закреплены в корзине с помощью резьбовых элементов. 1. A ball valve containing a body with two seats forming a wedge seat of a shut-off member made in the form of a floating ball swivel plug with a through hole for the medium passage, sealing rings, a stem connected to the ball plug and a plug rotation drive, characterized in that the crane is additionally equipped with a basket installed in the body and a drive for lifting the shut-off element, and the ball plug and sealing rings are placed in the cavity of the basket, and the basket is connected to a rod interacting with the drive for lifting the shut-off body, ensuring its vertical movement along the guides made in the body. ! 2. The ball valve according to claim 1, characterized in that in its lower part, in the gap between the ball plug and the basket, a fixing element is installed, provided with protrusions interacting with mating grooves made in the ball plug and in the body. ! 3. Ball valve according to claim 1, characterized in that the rod is pivotally connected to the basket. !4. Ball valve according to claim 1, characterized in that the sealing rings are fixed in the basket by means of threaded elements.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использовано на магистральных нефтепроводах, газопроводах, на предприятиях энергетического комплекса, нефтеперерабатывающей химической промышленности.The proposed utility model relates to the field of valve engineering and can be used at main oil pipelines, gas pipelines, enterprises of the energy complex, and the oil refining chemical industry.

Анализ существующих видов арматуры позволяет утверждать, что для высоких температур и давлений самым оптимальным является шаровой кран. Его главными преимуществами являются минимальное гидравлическое сопротивление, высокая герметичность, высокое быстродействие, удобный монтаж и эксплуатация, длительный срок безаварийной работы.An analysis of the existing types of fittings suggests that for high temperatures and pressures the most optimal is a ball valve. Its main advantages are minimal hydraulic resistance, high tightness, high speed, convenient installation and operation, long term of trouble-free operation.

Наиболее распространенным является шаровой кран с плавающей пробкой, шарнирное соединение пробки со штоком дает возможность пробке самоустанавливаться в седлах корпуса, что позволяет за счет перепада давления среды плотно прижиматься пробке к седлу со стороны более низкого давления. Недостатком конструкции кранов данного вида является то, что вся сила давления среды передается на седло, что вызывает большое удельное давление на седле и, как следствие, повышенный износ затвора при повороте. (стр.32, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва 1967)The most common is a ball valve with a floating plug, the hinged connection of the plug with the rod allows the plug to self-install in the seats of the body, which allows the plug to be pressed tightly against the seat from the side of the lower pressure due to the differential pressure of the medium. A drawback of the design of cranes of this type is that all the pressure force of the medium is transmitted to the saddle, which causes a large specific pressure on the saddle and, as a result, increased shutter wear during rotation. (p. 32, P. Zhunev "Cranes for pipelines", publishing house "Engineering", Moscow 1967)

Так же известны шаровые краны с плавающими уплотнительными кольцами. В этой конструкции кранов пробка устанавливается в опорах корпуса, а уплотнительные кольца прижимаются к пробке давлением среды и дополнительными элементами, например, пружинами. Уплотнительные кольца разгружены от полного давления среды. В таких конструкциях кранов существует проблема в герметизации уплотнительных колец по корпусу при высоких температурах среды. (стр.32, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва 1967).Ball valves with floating o-rings are also known. In this design of the cranes, the plug is installed in the supports of the housing, and the o-rings are pressed against the plug by the pressure of the medium and additional elements, for example, springs. O-rings are unloaded from the full pressure of the medium. In such crane designs, there is a problem in sealing the sealing rings over the housing at high ambient temperatures. (p. 32, P. Zhunev “Cranes for pipelines”, “Mechanical Engineering” publishing house, Moscow 1967).

Известны шаровые краны, в которых герметичность узла седло-запорный орган обеспечивается воздействием на поверхность седла усилия, поджимающего седло к запорному органу, со стороны нажимного элемента, опирающегося на корпус. Необходимое усилие обеспечивается как за счет формы упомянутого элемента, так и упругими свойствами материала, из которого он изготовлен (RU, №2138719, кл. F16К 5/06, 1999 г.; RU, №2098706 кл. F16К 5/06, 1997 г.; PCT/WO 95/20734, кл. F16К 5/06, 1995 г., RU, №2277662, кл F16К 5/06, 2004, стр.34, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва 1967).Known ball valves in which the tightness of the site of the saddle-locking body is provided by the action on the surface of the saddle of the force, pressing the saddle to the locking body, from the side of the pressure element resting on the housing. The necessary effort is provided both due to the shape of the mentioned element and the elastic properties of the material from which it is made (RU, No. 2138719, class F16K 5/06, 1999; RU, No. 2098706 class. F16K 5/06, 1997 .; PCT / WO 95/20734, class F16K 5/06, 1995, RU, No. 2277662, class F16K 5/06, 2004, page 34, P. Zhunev “Cranes for pipelines”, publishing house “ Engineering ", Moscow 1967).

Недостатком данной конструкции является то, что поворот пробки производится под перепадом давления, существует необходимость периодической ручной регулировки, а также наличие лишнего сальникового уплотнения.The disadvantage of this design is that the plug is rotated under a differential pressure, there is a need for periodic manual adjustment, as well as the presence of an extra stuffing box seal.

Известны шаровые краны с автоматическим поджимом колец. Опорные плоскости колец в корпусе выполнены с наклоном, а на штоке установлена пружина, которая упирается в крышку и поджимает кольца вместе с пробкой к седлам, обеспечивая постоянство удельных давлений на уплотнительные поверхности. (стр.34, Жунев П.А. «Краны для трубопроводов», издательство «Машиностроение», Москва 1967)Known ball valves with automatic clamping rings. The bearing planes of the rings in the housing are made with an inclination, and a spring is installed on the rod, which abuts the cover and presses the rings together with the stopper to the seats, ensuring constant pressure on the sealing surfaces. (p. 34, P. Zhunev "Cranes for pipelines", publishing house "Engineering", Moscow 1967)

Недостатком таких кранов является высокие контактные усилия на уплотнительных поверхностях запорного органа в момент открытия крана, что приводит к износу уплотнительных колец и потери герметичности.The disadvantage of such taps is the high contact forces on the sealing surfaces of the locking element at the time of opening the valve, which leads to wear of the sealing rings and loss of tightness.

По наибольшему числу общих признаков и достигаемому техническому результату шаровой кран с клиновым поджимом уплотнительного кольца выбираем за прототип.According to the greatest number of common features and the technical result achieved, we select a ball valve with a wedge-tightening of the sealing ring for the prototype.

Технической задачей является создание конструкции шарового крана, позволяющей исключить высокие контактные усилия на уплотнительных кольцах в момент открытия крана за счет предварительного подъема запорного органа.The technical task is to create a ball valve design, which eliminates high contact forces on the sealing rings at the time of opening of the valve due to the preliminary lifting of the locking element.

Техническим результатом решения поставленной задачи является уменьшение износа уплотнительных поверхностей и увеличение ресурса работы крана в целом при сохранении высокой герметичности.The technical result of solving the problem is to reduce the wear of sealing surfaces and increase the life of the crane as a whole while maintaining high tightness.

Достигается технический результат за счет того, что шаровой кран, содержащий корпус с двумя седлами, образующими клиновое гнездо запорного органа, выполненного в виде поворотной шаровой пробки плавающего типа со сквозным отверстием для прохода среды, уплотнительные кольца, шток, соединенный с шаровой пробкой и приводом поворота пробки, дополнительно снабжен корзиной, установленной в корпусе, и приводом подъема запорного органа, а шаровая пробка и уплотнительные кольца размещены в полости корзины, причем корзина соединена со штоком, взаимодействующим с приводом подъема запорного органа, обеспечивающим ее вертикальное перемещение по направляющим, выполненным в корпусе, а шток соединен с корзиной шарнирно, уплотнительные кольца охватывают шаровую пробку и закреплены в корзине с помощью резьбовых элементов. Кроме того, в нижней части шарового крана в зазоре между шаровой пробкой и корзиной установлен фиксирующий элемент, снабженный выступами, взаимодействующими с ответными пазами, выполненными в шаровой пробке и в корпусе.The technical result is achieved due to the fact that the ball valve containing a housing with two saddles forming a wedge socket of the locking element, made in the form of a rotating ball plug of a floating type with a through hole for the passage of the medium, o-rings, a rod connected to the ball plug and the rotation drive plugs, is additionally equipped with a basket installed in the housing and a lifting actuator for the locking member, and a ball plug and o-rings are placed in the cavity of the basket, the basket being connected to the rod interacting with the lifting drive of the locking body, providing its vertical movement along the guides formed in the housing and a rod pivotally connected to the basket, sealing rings comprise spherical plug, and secured in the cart by means of threaded elements. In addition, in the lower part of the ball valve in the gap between the ball plug and the basket there is a fixing element provided with protrusions interacting with mating grooves made in the ball plug and in the housing.

Снижение усилия на контактные поверхности уплотнительных колец в момент открытия крана происходит за счет предварительного подъема запорного органа, а это позволяет выравнивать давление во входном и выходном патрубках крана. Поворот шаровой пробки происходит с существенно низким трением уплотнительных колец с запорным органом и корпусом, что снижет их износ.Reducing the force on the contact surfaces of the sealing rings at the time of opening the valve occurs due to the preliminary lifting of the locking element, and this allows you to equalize the pressure in the inlet and outlet nozzles of the valve. The rotation of the ball plug occurs with significantly low friction of the sealing rings with a locking body and housing, which reduces their wear.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показан общий вид шарового крана.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the ball valve.

Шаровой кран состоит из корпуса 1 с двумя седлами 2, образующими клиновое гнездо запорного органа 3, и крышки 4, закрепленной на корпусе.The ball valve consists of a housing 1 with two saddles 2, forming a wedge socket of the locking element 3, and a cover 4, mounted on the housing.

Запорный орган выполнен в виде шаровой пробки 5 со сквозным отверстием для прохода среды. Шаровая пробка 5 размещена в корзине 6, имеющей возможность перемещения в вертикальном направлении по направляющим 7, выполненным в корпусе 1. Сферические поверхности шара являются уплотнительными поверхностями, взаимодействующими с уплотнительными кольцами 8. Уплотнительные кольца 8 установлены в корзине 6 с возможностью уплотнения конусной поверхностью по сферической поверхности шаровой пробки 5, а плоским торцом по плоскости седла. Корзина 6 шарнирно соединена с штоком 9, который соединен с шаровой пробкой 5 с помощью промежуточного элемента 10, размещенного в пазу 11, выполненному в ее верхней части. Шток 9 предназначен для вертикального перемещения корзины 6 и поворота шаровой пробки 5, а также для создания предварительных усилий на уплотнительных поверхностях. Шарнирным соединением корзины 6, уплотнительных колец 8 и шаровой пробки 5 обеспечена самоустановка и надежная посадка запорного органа 3 на уплотнительные поверхности седел 2 и герметичность по всем уплотнительным поверхностям. Шаровая пробка 5 и уплотнительные кольца 8 закреплены в корзине 6 резьбовыми элементами 12. В зазоре между шаровой пробкой 5 и корзиной 6 размещен фиксирующей элемент 13, снабженный выступами 14, взаимодействующими с пазом 15, выполненным в нижней части шаровой пробки 5, и пазом 16, выполненным в нижней части корпуса 1.The locking body is made in the form of a ball plug 5 with a through hole for the passage of the medium. The ball plug 5 is placed in the basket 6, which can be moved in the vertical direction along the guides 7 made in the housing 1. The spherical surfaces of the ball are sealing surfaces interacting with the sealing rings 8. The sealing rings 8 are installed in the basket 6 with the possibility of sealing with a conical surface on a spherical the surface of the ball plug 5, and a flat end along the plane of the saddle. The basket 6 is pivotally connected to the rod 9, which is connected to the ball plug 5 by means of an intermediate element 10 located in a groove 11 made in its upper part. The rod 9 is designed to vertically move the basket 6 and rotate the ball plug 5, as well as to create preliminary forces on the sealing surfaces. The hinged connection of the basket 6, the sealing rings 8 and the ball plug 5 provides self-installation and a reliable fit of the locking member 3 on the sealing surfaces of the seats 2 and tightness on all sealing surfaces. The ball plug 5 and the sealing rings 8 are fixed in the basket 6 by threaded elements 12. In the gap between the ball plug 5 and the basket 6, a fixing element 13 is provided, provided with protrusions 14 interacting with a groove 15 made in the lower part of the ball plug 5 and a groove 16, made in the lower part of the housing 1.

Шток 9 связан с приводом поворота 17 и приводом подъема 18 запорного органа.The rod 9 is connected with the drive rotation 17 and the drive lift 18 of the locking element.

Работает шаровой кран следующим образом.The ball valve operates as follows.

При работе крана на открытие, усилие от привода 18 через шток 9 передается на корзину 6, перемещает ее по направляющим корпуса 1 вверх и отрывает запорный орган от седел 2. Давление в полостях до запорного органа и после запорного органа выравнивается. Затем привод поворота 17 осуществляет поворот шаровой пробки 5 относительно уплотнительных колец 8 без перепада давления среды, происходит бесконтактное скольжение поверхностей шаровой пробки 5 и уплотнительных колец 8. Вращаясь, шаровая пробка 5 взаимодействует пазом 15 с фиксирующим элементом 13 и поворачивает его выступ перпендикулярно пазу 16. После чего под действием привода подъема 17 запорный орган перемещается вниз до упора фиксирующего элемента 13 в корпус 1, и занимает положение открыто, при этом достигается совпадение проходных отверстий корпуса 1 и пробки 5.When the crane is open, the force from the actuator 18 is transmitted through the rod 9 to the basket 6, moves it along the guides of the housing 1 upward and tears the locking element from the seats 2. The pressure in the cavities before the locking element and after the locking element is leveled. Then, the rotation drive 17 rotates the ball plug 5 relative to the sealing rings 8 without a differential pressure of the medium, the surfaces of the ball plug 5 and the sealing rings 8 contactlessly rotate, rotating the ball plug 5 interacts with the groove 15 with the locking element 13 and rotates its protrusion perpendicular to the groove 16. Then, under the action of the lift drive 17, the locking body moves down to the stop of the locking element 13 in the housing 1, and occupies an open position, while achieving a matching passage Growth of housing 1 and plug 5.

При работе крана на закрытие усилие от привода подъема 18 через шток 9 передается на корзину 6, перемещает ее по направляющим корпуса 1 вверх и отрывает запорный орган от седел 2. Затем привод поворота 17 осуществляет поворот шаровой пробки 5 относительно уплотнительных колец 8. Вращаясь, шаровая пробка 5 взаимодействует пазом 15 с фиксирующим элементом 13 и поворачивает его выступ в плоскость паза 16. Совпадение выступа 14 фиксирующего элемента 13 с пазом 15 позволяет беспрепятственно обеспечить поджим затвора к седлам. После чего под действием привода подъема 17 запорный орган перемещается вниз, происходит закрытие крана и поджим затвора к седлам 2.When the crane is closing, the force from the lift drive 18 is transmitted through the rod 9 to the basket 6, moves it along the guides of the housing 1 upward and detaches the locking element from the seats 2. Then, the rotation drive 17 rotates the ball plug 5 relative to the sealing rings 8. Rotating, the ball the plug 5 interacts with the groove 15 with the locking element 13 and rotates its protrusion into the plane of the groove 16. The coincidence of the protrusion 14 of the locking element 13 with the groove 15 allows you to freely provide the shutter to the seats. Then, under the action of the drive lift 17, the locking element moves down, the valve closes and the shutter is pressed to the saddles 2.

Предложенная конструкция шарового крана позволяет исключить высокие контактные усилия на уплотнительных поверхностях запорного органа в момент открытия крана, снижается их износ, ресурс работы уплотнительных поверхностей продляется, что продляет ресурс работы крана в целом. Усилия контакта уплотнительных поверхностей седел и уплотнительных колец распределяется по диаметру, совпадающему с диаметром распределения усилий в контакте конических поверхностей уплотнительных колец и поверхности шаровой пробки, что исключает изгибающие моменты и деформацию уплотнительных элементов, обеспечивая герметичность крана под перепадом давления среды.The proposed design of the ball valve eliminates the high contact forces on the sealing surfaces of the locking element at the time of opening the valve, their wear is reduced, the service life of the sealing surfaces is extended, which extends the life of the valve as a whole. The contact force of the sealing surfaces of the seats and o-rings is distributed according to the diameter coinciding with the diameter of the distribution of forces in the contact of the conical surfaces of the sealing rings and the surface of the ball plug, which eliminates bending moments and deformation of the sealing elements, ensuring the tightness of the valve under the differential pressure of the medium.

Claims

1. Ball valve comprising a housing with two saddles forming a wedge socket of a locking element made in the form of a rotary ball plug of a floating type with a through hole for the passage of the medium, o-rings, a rod connected to a ball plug and a tube rotation drive, characterized in that the crane is additionally equipped with a basket installed in the housing and a lifting mechanism for the locking member, and a ball plug and o-rings are placed in the cavity of the basket, the basket being connected to a rod interacting with the drive m lift the closure member, providing its vertical movement along the guides formed in the housing.

2. The ball valve according to claim 1, characterized in that in its lower part in the gap between the ball plug and the basket, a fixing element is provided with protrusions interacting with mating grooves made in the ball plug and in the housing.

3. Ball valve according to claim 1, characterized in that the rod is pivotally connected to the basket.

4. Ball valve according to claim 1, characterized in that the sealing rings are fixed in the basket using threaded elements.