RU174085U1

RU174085U1 - Шаровой кран

Info

Publication number: RU174085U1
Application number: RU2016151891U
Authority: RU
Inventors: Игорь Алексеевич Саков; Андрей Анатольевич Галигузов; Антон Владимирович Нащокин; Сергей Викторович Минчук; Лариса Владимировна Октябрьская; Артем Петрович Малахо; Виктор Васильевич Авдеев
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" (АО "НПО "СПЛАВ")
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2017-09-29

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно, к шаровым кранам, предназначенным для перекрытия потоков рабочей среды, транспортируемой по технологическому трубопроводу. Шаровой кран содержит корпус с проходным каналом, имеющим вход и выход. В указанном канале размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды. Сферический запорный орган связан с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана. На сферических участках сферического запорного органа выполнены дугообразные канавки, которые имеют разгрузочные поверхности, лежащие в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось сквозного отверстия сферического запорного органа и ось привода его вращения. Дугообразные канавки в закрытом положении шарового крана расположены перед седлом на выходе проходного канала с возможностью образования в указанных канавках зон разгрузки. Предлагаемая конструкция шарового крана позволяет повысить надежность функционирования шарового крана при высоких давлениях рабочей жидкости, увеличить срок его службы при сохранении высокой герметичности за счет уменьшения износа уплотнительных поверхностей сферического запорного органа и седел, в которых он расположен, уменьшения усилий на приводе вращения сферического запорного органа при его открывании, при несложной конструкции и низкой себестоимости шарового крана. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно, к шаровым кранам, предназначенным для перекрытия потока рабочей среды, транспортируемой по технологическому трубопроводу.

Известно, что в процессе эксплуатации шарового крана, когда сферический запорный орган находится в его закрытом положении, при больших давлениях рабочей среды на сферический запорный орган действует напорное давление рабочей среды, которое затрудняет вращение сферического запорного органа при открытии шарового крана и даже может привести к его заклиниванию.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, в проходном канале которого, имеющем вход и выход, размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана (см. CN 205298623, F16K 5/06, 08.06.2016). Герметичность указанного выше шарового крана осуществляется за счет того, что сферический запорный орган, установленный в корпусе в седлах, поджат сложной системой уплотнений, помещенных в подпружиненные втулки.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, в проходном канале которого, имеющем вход и выход, размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана (см. CN 205155227, F16K 5/06, 13.04.2014). Данный шаровой кран принят за прототип. В конструкции указанного выше шарового крана 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 седла, так и упругими свойствами материала, из которого оно изготовлено.

Недостатком описанных выше конструкций является то, что в закрытом положении шарового крана при больших давлениях рабочей среды на сферический запорный орган действует напорное давление рабочей среды, и вся сила давления рабочей среды передается на седло, расположенное со стороны выхода корпуса, что вызывает увеличенное трение между седлом и сферическим запорным органом, затрудняющее вращение сферического запорного органа с целью открытия движению потока рабочей среды и, как следствие, повышенный износ сферического запорного органа и седел, что приводит к уменьшению срока службы шарового крана, а также к повышенным усилиям, требуемым для управления шаровым краном. Проблемы, возникающие из-за износа, включают, помимо прочего, снижение срока службы деталей шарового крана, увеличение сил трения между сферическим запорным органом и седлом, а также нежелательные утечки как между сферическим запорным органом и седлом, также и между седлом и корпусом шарового крана. Кроме того, поскольку силы трения имеют тенденцию к увеличению по мере износа деталей, характеристики управления шаровым краном ухудшаются.

Задачей полезной модели является повышение надежности функционирования шарового крана при высоких давлениях рабочей жидкости, увеличение срока его службы при сохранении высокой герметичности за счет уменьшения износа уплотнительных поверхностей сферического запорного органа и седел, в которых он расположен, уменьшения усилий на приводе при его открывании, при несложной конструкции и низкой себестоимости шарового крана.

Технический результат достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, в проходном канале которого, имеющем вход и выход, размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана, на сферических участках сферического запорного органа выполнены дугообразные канавки, имеющие разгрузочные поверхности, лежащие в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось сквозного отверстия сферического запорного органа и ось привода его вращения, и расположенные в закрытом положении шарового крана перед седлом на выходе проходного канала с возможностью образования в указанных канавках зон разгрузки. Дугообразные канавки, выполненные на сферических участках запорного органа, в закрытом положении шарового крана образуют на выходе проходного канала зоны разгрузки, в которых при больших давлениях рабочей среды частично компенсируется действие напорного давления рабочей среды на сферический запорный орган, которое затрудняет вращение сферического запорного органа при открытии шарового крана.

Вышеизложенные особенности и преимущества полезной модели будут понятны из последующего описания предпочтительного примера осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:

на фиг. 1 изображена схема шарового крана в закрытом положении (в разрезе), в соответствии с настоящей полезной моделью;

на фиг. 2 - изображена схема сферического запорного органа с седлом (в разрезе), в соответствии с настоящей полезной моделью;

на фиг. 3 - разрез А-А фиг 2.

Шаровой кран содержит корпус 1, имеющий проходной канал 2 с верхним по течению рабочей среды входом 3 и нижним по течению рабочей среды выходом 4, которые расположены на общей оси О-О.

В указанном проходном канале 2 между входом 3 и выходом 4 установлен сферический запорный орган 5, который выполнен со сквозным отверстием 6 для прохода рабочей среды по проходному каналу 2 корпуса 1 от его входа 3 к выходу 4. Сферический запорный орган 5 выполняет роль запирающего элемента шарового крана и предназначен для перекрытия проходного канала 2 между входом 3 и выходом 4. При этом в открытом положении шарового крана ось О₂-О₂ сквозного отверстия совпадает с осью О-О проходного канала 2, а в закрытом положении указанные оси находятся под прямым углом.

Сферический запорный орган 5 размещен в проходном канале 2 в двух седлах - в седле 7 на входе 3 проходного канала 2 и в седле 8 на выходе проходного канала 2. Седла 7 и 8 поджаты к сферическому запорному органу 5, в результате чего достигается герметичность соединения.

Сферический запорный орган 5 связан с приводом 9 его вращения с возможностью поворота сферического запорного органа 5 вокруг оси O₁-O₁, перпендикулярной оси О-О проходного канала 2, между открытым и закрытым положениями для обеспечения возможности протекания текучей среды или прекращения протекания текучей среды.

На сферических участках 10 сферического запорного органа 5 выполнены дугообразные канавки 11, имеющие разгрузочные поверхности 12, лежащие в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось О₂-О₂ сквозного отверстия сферического запорного органа и ось O₁-O₁ привода его вращения. Указанные дугообразные канавки 11 выполнены таким образом, что в закрытом положении шарового крана они находятся перед седлом 8 на выходе 4 проходного канала 2, их разгрузочные поверхности 12 расположены перпендикулярно направлению потока рабочей среды в проходном канале 2, т.е. образуют площадки, перпендикулярные направлению потока рабочей среды закрытом положении шарового крана, при этом внутри канавок 12 образуются зоны разгрузки 13.

В закрытом положении шарового крана напорное давление рабочей среды P_рс в проходном канале 2 корпуса 1 воздействует на сферический запорный орган 5.

При этом

где F_п - усилие от воздействия рабочей среды, действующее на сферический запорный орган в закрытом положении шарового крана,

P_рс. - давление рабочей среды,

S_пов - площадь поверхности сферического запорного органа, на которую воздействует давление рабочей среды.

Рабочая среда с давлением P_рс толкает сферический запорный орган 5 по направлению к седлу 8 на выходе 4 проходного канала 2, ослабляя контакт с соответствующим седлом 7 на входе 3 и нарушая герметичность, т.е. сферический запорный орган 5 смещается от седла 7, образуя между ними щель, в которую просачивается рабочая среда. При этом рабочая среда поступает в полость проходного канала 2, расположенную между седлами 7 и 8, и под давлением заполняет дугообразные канавки 11, расположенные в верхней и нижней частях сферического запорного органа 5. Внутри указанных дугообразных канавок 11 благодаря разгрузочным поверхностям 12, лежащим в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось О₂-О₂ сквозного отверстия 6 сферического запорного органа 5 и ось O₁-O₁ привода 9 его вращения, создаются зоны разгрузки 13, в которых на разгрузочные поверхности 12 действуют усилия F_комп, противодействующие усилию F_п от воздействия рабочей среды, действующее на сферический запорный орган в закрытом положении шарового крана.

При этом

где P_рс. - давление рабочей среды;

S_рп - площадь разгрузочных поверхностей 12.

Разгрузка ΔF действует только в осевом направлении шарового крана. Она определяется выражением

В результате усилие, действующее на закрытый шаровой кран, уменьшается, образуя разгрузку сферического запорного органа 5, и тем самым облегчая его перемещение при открытии шарового шара.

Предлагаемая конструкция шарового крана позволяет повысить надежность функционирования шарового крана при высоких давлениях рабочей жидкости, увеличить срок его службы при сохранении высокой герметичности за счет уменьшения износа уплотнительных поверхностей сферического запорного органа и седел, в которых он расположен, уменьшения усилий на приводе вращения сферического запорного органа при его открывании, при несложной конструкции и низкой себестоимости шарового крана.

Описанные выше примеры осуществления следует во всех аспектах рассматривать лишь как иллюстративные и не обуславливающие никаких ограничений. Следовательно, могут быть использованы другие примеры осуществления настоящей полезной модели и примеры внедрения, которые не выходят за пределы описанных здесь существенных признаков.

Claims

Шаровой кран, содержащий корпус, в проходном канале которого, имеющем вход и выход, размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана, при этом на сферических участках сферического запорного органа выполнены дугообразные канавки, имеющие разгрузочные поверхности, лежащие в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось сквозного отверстия сферического запорного органа и ось привода его вращения, и расположенные в закрытом положении шарового крана перед седлом на выходе проходного канала с возможностью образования в указанных канавках зон разгрузки.