RU2104434C1

RU2104434C1 - Ball cock

Info

Publication number: RU2104434C1
Application number: RU96105590A
Authority: RU
Inventors: И.Б. Кучмин
Original assignee: Производственно-коммерческая фирма "Экс-Форма"
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1998-02-10

Abstract

FIELD: shut-off fittings used in gas and other industries. SUBSTANCE: ball cock includes body with inlet and outlet passages. Body is provided with ball lock having cylindrical axial hole and two seats. One seat is fitted in cover which closes one end of body. Control rod of lock is brought out of body through hole in its lateral surface. Ball lock is made from aluminium-based alloy with ceramic coats on spherical sealing surfaces and on surface of cylindrical axial hole. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к запорной арматуре, используемой в газовой и других областях промышленности. The invention relates to valves, used in gas and other industries.

Известны шаровые краны как для простого перекрытия трубопроводов природного газа, так и для выполнения одновременно двух функций - герметичного перекрытия потока и его регулирования по расходу или давлению газа (Гуревич Д. Ф. и др. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов.- Л.: Недра, 1988, с.96-179). Ball valves are known both for simple blocking of natural gas pipelines, and for simultaneously performing two functions — tight shutoff of a stream and its regulation by gas flow or pressure (D. Gurevich et al. Armature reference book for gas and oil pipelines.- L .: Nedra, 1988, pp. 96-179).

Основным недостатком шаровых кранов, используемых для целей продувка газовых сепараторов, фильтров, коллекторов и отдельных участков коммуникаций, т.е. работающих в повторнократковременном режиме открытия-закрытия под большим перепадом давления, является преждевременный выход их из строя из-за эрозии как уплотнительных поверхностей седла со стороны низкого давления, так и самого шарового затвора. The main disadvantage of ball valves used for purging gas separators, filters, manifolds and individual sections of communications, i.e. working in a repeated opening-closing mode under a large pressure drop, their premature failure is due to erosion of both the sealing surfaces of the saddle from the low pressure side and the ball valve itself.

То же самое происходит с шаровыми кранами, работающими в режиме регулирования потока, когда их шаровой затвор длительное время находится в каком-то промежуточном положении между полностью открытым и закрытым состояниями. The same thing happens with ball valves operating in the flow control mode when their ball valve is in an intermediate position between the fully open and closed states for a long time.

Известен также кран шаровой, содержащий корпус с входным и выходным каналами, размещенный в нем шаровой затвор с цилиндрическим осевым отверстием, два седла со стороны входа и выхода, подвижно контактирующие со сферической поверхностью шарового затвора, по меньшей мере одно из которых установлено в крышке, закрывающей один из торцов корпуса, и шток управления шарового затвора выведенный из корпуса через отверстие в его боковой поверхности (патент США N 4605202, кл. F 16 K 5/06, 1986). Also known is a ball valve, comprising a housing with input and output channels, a ball valve located therein with a cylindrical axial hole, two seats on the input and output sides, movably in contact with the spherical surface of the ball valve, at least one of which is installed in the lid covering one of the ends of the casing, and the ball valve control rod withdrawn from the casing through an opening in its side surface (US patent N 4605202, CL F 16 K 5/06, 1986).

Указанный шаровой кран выгодно отличается от отечественных и зарубежных аналогов, но не дает технического решения по достижению эрозионной стойкости шарового затвора как в режиме открытия-закрытия под большим перепадом давления газа, и в режиме регулирования его потока. The specified ball valve compares favorably with domestic and foreign counterparts, but does not provide a technical solution to achieve the erosion resistance of the ball valve both in the open-close mode under a large differential pressure of the gas, and in the mode of regulating its flow.

Задача изобретения - обеспечение длительной стойкости шарового затвора против эрозии в режиме открытия-закрытия под большим перепадом давления газа, или в режиме регулирования его потока по расходу или давлению. The objective of the invention is the provision of long-term resistance of the ball valve against erosion in the opening-closing mode under a large differential pressure of the gas, or in the mode of regulating its flow by flow or pressure.

Технический результат достигается тем, что шаровой затвор выполнен из сплава на алюминиевой основе с керамическим покрытием толщиной, например, 0,1-0,5 мм, сферических уплотнительных поверхностей и поверхности цилиндрического осевого отверстия. The technical result is achieved in that the ball valve is made of an aluminum-based alloy with a ceramic coating with a thickness of, for example, 0.1-0.5 mm, spherical sealing surfaces and the surface of a cylindrical axial hole.

Изобретательский уровень заявляемого решения не следует явным образом из достигнутого уровня арматуростроения. The inventive step of the proposed solution does not follow explicitly from the achieved level of valve construction.

Предлагаемой техническое решение является промышленно-приемлемым и полезным, так как оно повышает на 1-2 порядка долговечность шарового затвора - его эрозионную стойкость в режиме регулирования краном потока среды или использования в качестве продувочного средства на фильтрах, сепараторах и других аппаратах при добыче и транспортировке природного газа. The proposed technical solution is industrially acceptable and useful, since it increases the durability of the ball valve by 1-2 orders of magnitude - its erosion resistance in the mode of regulating the flow of the medium by the tap or use as a purge means on filters, separators and other devices during the extraction and transportation of natural gas.

На фиг.1 представлен осевой диаметральный разрез крана шарового; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1 при неполностью закрытом шаровом затворе (шаровой затвор условно не разрезан). Figure 1 presents an axial diametrical section of a ball valve; in FIG. 2 - section AA in figure 1 with a partially closed ball valve (ball valve conditionally not cut).

Кран состоит из корпуса 1, в котором установлен шаровой затвор 2 с цилиндрическим осевым отверстием, контактирующий со стороны входа и выхода корпуса 1 с седлами 3. Плотное контактирование седел 3 с шаровым затвором 2 обеспечивается крышкой 4, установленной в корпусе 1 на резьбе. Переток газа между седлами 3 и корпусом 1, а также крышкой 4 и корпусом предотвращается соответственно резиновыми уплотнителями кольцами 5 и 6. Шаровой затвор 2 через прямоугольный паз 7 взаимодействует с шипом 8 штока управления 9, который выходит из корпуса 1 через отверстие в его боковой поверхности. Шток 9 уплотняется резиновыми кольцами 10. На наружном конце штока управления 9 установлена рукоятка 11, которая ориентирована в открытом положении шарового затвора 2 вдоль оси корпуса 1 (или вдоль оси трубопровода). Шаровой затвор выполнен из сплава на алюминиевой основе с керамическим покрытием толщиной, например, 0,1-0,5 мм, сферических уплотнительных поверхностей и поверхности цилиндрического осевого отверстия. The crane consists of a housing 1, in which a ball valve 2 with a cylindrical axial hole is installed, in contact with the input and output sides of the housing 1 with the seats 3. Tight contact of the seats 3 with the ball valve 2 is provided by a cover 4 mounted in the housing 1 on the thread. The gas flow between the saddles 3 and the housing 1, as well as the cover 4 and the housing is prevented by rubber seals 5 and 6, respectively. The ball valve 2 through a rectangular groove 7 interacts with the stud 8 of the control rod 9, which exits the housing 1 through an opening in its side surface . The rod 9 is sealed with rubber rings 10. At the outer end of the control rod 9 there is a handle 11 that is oriented in the open position of the ball valve 2 along the axis of the housing 1 (or along the axis of the pipeline). The ball valve is made of an aluminum-based alloy with a ceramic coating, for example, 0.1-0.5 mm thick, spherical sealing surfaces and the surface of a cylindrical axial hole.

Кран шаровой устанавливается на трубопроводе с помощью фланцев (не показаны). The ball valve is mounted on the pipeline using flanges (not shown).

Работа крана как запорного устройства заключается в установке шарового затвора 2 с помощью рукоятки 10 или в положение сообщения входа и выхода за счет осевого цилиндрического отверстия или их разобщения при повороте рукоятки 11 на угол П/2 (по часовой стрелке) и соответственно шарового затвора 2 на этот же угол. В закрытом положении шарового крана осевой цилиндрический канал в шаровом затворе 2 располагается перпендикулярно оси, а седла 3 в этот момент контактируют с "глухими" его сферическими поверхностями. The operation of the crane as a locking device consists in installing the ball valve 2 using the handle 10 or in the position of the entry and exit message due to the axial cylindrical hole or disconnecting them when the handle 11 is rotated through the angle P / 2 (clockwise) and, accordingly, the ball valve 2 on the same corner. In the closed position of the ball valve, the axial cylindrical channel in the ball valve 2 is perpendicular to the axis, and the saddles 3 at this moment are in contact with its “deaf” spherical surfaces.

Работа шарового крана как регулирующего устройства заключается в изменении площади проходного сечения осевого цилиндрического канала в шаровом затворе 2 за счет его неполного открытия (закрытия) (фиг.2). Поток среды газа со стороны входа крана (По) отклоняется от оси трубопровода (крана) и входит в осевое цилиндрическое отверстие шарового затвора 2 как бы сбоку и, выходя из него, вновь поворачивается в сторону оси, и после этого идет на выход. За счет изменения площади проходного сечения осевого цилиндрического канала в шаровом затворе 2 становится возможным обеспечить заданные расход или перепад давления до и после крана. Но при таком положении шарового затвора 2 потока природного газа создает множество побочных вихрей (показаны только три - B1, B2, B3), которые проходят не по осевому цилиндрическому отверстию, а обтекают шаровой затвор 2 со всех сторон по зазорам с корпусом 1. Твердые механические частицы, всегда содержащиеся в природном газе, с большой скоростью бомбардируют сферические уплотнительные поверхности, но керамическое покрытие противостоит их абразивно-ударному действию, что обеспечивается его высокой физической твердостью и износоустойчивостью. The operation of the ball valve as a regulating device consists in changing the area of the bore of the axial cylindrical channel in the ball valve 2 due to its incomplete opening (closing) (figure 2). The gas medium flow from the inlet side of the tap (Po) deviates from the axis of the pipeline (tap) and enters the axial cylindrical hole of the ball valve 2 as if from the side and, exiting from it, again turns toward the axis, and then goes to the exit. By changing the area of the bore of the axial cylindrical channel in the ball valve 2, it becomes possible to provide a given flow rate or pressure drop before and after the valve. But with this position of the ball valve 2, the flow of natural gas creates many side vortices (only three are shown - B1, B2, B3), which do not pass through the axial cylindrical hole, but flow around the ball valve 2 on all sides through the gaps with the housing 1. Solid mechanical particles always contained in natural gas bombard spherical sealing surfaces with high speed, but the ceramic coating resists their abrasive-shock action, which is ensured by its high physical hardness and wear resistance .

При перекрытии потока природного газа шаровой затвор 2, не имея эрозийных каверны, раковин и царапин, обеспечивает полную герметичность крана. When blocking the flow of natural gas, the ball valve 2, without erosive cavities, sinks and scratches, ensures complete tightness of the valve.

Краны шаровые, устанавливаемые для целей продувки сепараторов, фильтров и т. д. , кратковременно работают как бы в режиме регулирования. Это происходит в связи с тем, что кран открывается, а затем закрывается не моментально, а в какой-то короткий, но фиксируемый промежуток времени (1-5 с). Скорость газа в эти моменты превышает критическую за счет большого перепада давления. Но в этих условиях керамическое покрытие защищает шаровой затвор 2 от разрушительного действия стравливаемого в атмосферу природного газа. Ball valves installed for purging separators, filters, etc., briefly operate as if in regulation mode. This is due to the fact that the crane opens and then closes not instantly, but in some short, but fixed period of time (1-5 s). The gas velocity at these moments exceeds the critical due to the large pressure drop. But under these conditions, the ceramic coating protects the ball valve 2 from the destructive effect of natural gas being released into the atmosphere.

Claims

A ball valve comprising a housing with inlet and outlet channels, a ball valve located therein with a cylindrical axial hole, two seats on the input and output sides, movably in contact with the spherical surface of the ball valve, at least one of which is installed in the lid covering one of the ends of the housing, and the control rod of the ball valve, withdrawn from the housing through an opening in its side surface, characterized in that the ball valve is made of an alloy based on aluminum with a ceramic coating thickness, for example, 0.1 to 0.5 mm of spherical sealing surfaces and the surface of a cylindrical axial hole.