RU2285852C2

RU2285852C2 - Ball cock

Info

Publication number: RU2285852C2
Application number: RU2005100219/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Нухович Коблев (RU); Александр Нухович Коблев
Original assignee: Открытое акционерное общество "НПО "Промавтоматика"
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-10-20
Also published as: RU2005100219A

Abstract

FIELD: valving.

SUBSTANCE: ball cock comprises housing that has inlet and outlet passages and receives valving member made of tubular piston mounted in the housing for permitting movement under the action of external pressure, sealing unit movably mounted with respect to the tubular piston, and passage that connects the butt between the sealing unit and tubular piston with the atmosphere. The valving member is mounted on two axles that are axially aligned and rigidly interconnected. One of the axles is connected with the driving mechanism through the pinion. The driving mechanism is made of rod that is set inside the housing out of the zone of the through passage and two bushings movably mounted on the rod. The bottom bushing-rack is mounted for permitting cooperation with the pinion. The top bushing-piston is mounted for permitting cooperation with the piston that is mounted above the top arrester of the bushing-rack and defines the hydraulic space together with the arrester. The space is filled with oil. The central section of the rod is provided with ring projection, and the openings in the bushings are step. The inlet and outlet passages are connected with the space above the top bushing-piston through the check valves.

EFFECT: enhanced reliability.

3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к кранам с пробками, имеющими сферическую поверхность, и может быть использовано для установки на технологических линиях газовых промыслов для перекрытия потока транспортируемой среды.The invention relates to pipe fittings, and in particular to valves with plugs having a spherical surface, and can be used for installation on technological lines of gas fields to block the flow of the transported medium.

Известно запорное устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган, составное седло, состоящее из внутреннего кольца и наружного, выполненного с буртиком, обращенным в сторону уплотнительного кольца, которое расположено между кольцами седла, причем наружное кольцо закреплено неподвижно относительно внутреннего кольца (патент США №3617025, кл. 251-172).A locking device is known that comprises a housing with inlet and outlet nozzles, a locking member, a composite seat, consisting of an inner ring and an outer seat made with a shoulder facing the sealing ring, which is located between the saddle rings, the outer ring being fixed motionless relative to the inner ring ( US patent No. 3617025, CL 251-172).

Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловленная нарушением герметичности затвора в результате интенсивного разрушения поверхностных слоев уплотнительного кольца в процессе работы.The disadvantage of this device is the low reliability due to a violation of the tightness of the shutter as a result of intense destruction of the surface layers of the o-ring during operation.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является шаровой кран, содержащий корпус, запорный орган, седло в виде трубчатого поршня, установленного в корпусе с возможностью перемещения под действием внешнего давления и уплотнительный узел, установленный подвижно относительно трубчатого поршня, а в корпусе в месте стыка уплотнительного узла и трубчатого поршня выполнен канал, соединенный с атмосферой (а.с. №857608, F 16 K 5/20, 12.03.79 г.).The closest set of essential features selected as a prototype is a ball valve containing a housing, a locking member, a saddle in the form of a tubular piston mounted in the housing with the ability to move under external pressure and a sealing assembly mounted movably relative to the tubular piston, and in the housing at the junction of the sealing unit and the tubular piston is made a channel connected to the atmosphere (AS No. 857608, F 16 K 5/20, 03/12/79).

Недостатком шарового крана является низкая надежность, обусловленная сложностью управления трубчатым поршнем и запорным органом.The disadvantage of a ball valve is its low reliability, due to the complexity of controlling the tubular piston and the locking element.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого повышались надежность и экономичность работы шарового крана за счет осуществления последовательного управления трубчатым поршнем и запорным органом одним приводным механизмом.The problem achieved by the invention is to create such a technical solution, by using which the reliability and economy of the ball valve is increased by sequential control of the tubular piston and the shut-off element by a single drive mechanism.

Для достижения названного технического результата в корпусе шарового крана с входным и выходным каналами размещены запорный орган, седло в виде трубчатого поршня, установленного с возможностью перемещения под действием внешнего давления, и уплотнительный узел, установленный подвижно относительно трубчатого поршня, при этом в корпусе выполнен канал, соединяющий место стыка уплотнительного узла и трубчатого поршня с атмосферой.To achieve the named technical result, a shut-off body, a seat in the form of a tubular piston mounted for movement under the influence of external pressure, and a sealing assembly mounted movably relative to the tubular piston are placed in the housing of the ball valve with input and output channels, while the channel is made in the housing, connecting the junction of the sealing assembly and the tubular piston with the atmosphere.

Заявляемый шаровой кран отличается от прототипа тем, что запорный орган установлен на двух, неподвижно соединенных с ним, соосных осях, одна из которых связана шестерней с приводным механизмом, выполненным в виде штока, размещенного внутри корпуса вне зоны проходного канала, и двух втулок, подвижно установленных на штоке, и имеющих свои ограничители перемещения верхний и нижний, причем нижняя втулка-рейка установлена с возможностью взаимодействия с шестерней, при этом верхняя втулка-поршень установлена с возможностью взаимодействия с поршнем, расположенным над верхним ограничителем втулки-рейки, образующим с ним гидравлическую полость, заполненную маслом, и служащую внешним давлением для трубчатого поршня, причем в центральной части штока выполнен кольцевой выступ, а отверстия со втулках выполнены ступенчатыми, сопрягаемыми с поверхностями штока и его кольцевого выступа, при этом входной и выходной каналы соединены через обратные клапаны с полостью над верхней втулкой-поршнем.The inventive ball valve differs from the prototype in that the shut-off element is mounted on two coaxial axes fixedly connected to it, one of which is connected by a gear with a drive mechanism made in the form of a rod located inside the housing outside the passage channel area, and two bushings, movably mounted on the rod, and having its upper and lower displacement limiters, the lower bushing-rack mounted with the possibility of interaction with the gear, while the upper bushing-piston is installed with the possibility of interaction with an external piston located above the upper limiter of the sleeve-rail, forming with it a hydraulic cavity filled with oil and serving as external pressure for the tubular piston, moreover, an annular protrusion is made in the central part of the rod, and holes with bushings are made stepwise, mating with the surfaces of the rod and its annular protrusions, while the inlet and outlet channels are connected through check valves to the cavity above the upper bushing-piston.

Предлагаемое изобретение изображено на чертежах, где на фиг.1 изображен продольный разрез шарового крана в закрытом положении, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2.The invention is shown in the drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a ball valve in the closed position, Fig. 2 is a section along A-A in Fig. 1, Fig. 3 is a section along BB in Fig. 2.

Шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Внутри корпуса расположены запорный орган 4, седло в виде трубчатого поршня 5, образующего с корпусом полость 6, установленного с возможностью перемещения под действием внешнего давления, и уплотнительный узел 7, установленный подвижно относительно трубчатого поршня. В корпусе также выполнен канал 8, соединяющий место стыка уплотнительного узла и трубчатого поршня с атмосферой.The ball valve contains a housing 1 with input 2 and output 3 channels. Inside the housing there is a locking member 4, a saddle in the form of a tubular piston 5, forming a cavity 6 with the housing, which is movably mounted under external pressure, and a sealing assembly 7 mounted movably relative to the tubular piston. Channel 8 is also made in the housing, connecting the junction of the sealing assembly and the tubular piston with the atmosphere.

Запорный орган установлен на двух неподвижно соединенных с ним осях 9 и 10, одна из которых 10 связана шестерней 11 с приводным механизмом. Приводной механизм выполнен в виде штока 12, размещенного внутри корпуса вне зоны проходного канала. На штоке подвижно установлены две втулки, имеющие свои ограничители перемещения - верхний и нижний 13, 14 и 15, 16 соответственно. Нижняя втулка-рейка 17 установлена с возможностью взаимодействия с шестерней. Верхняя втулка-поршень 18 установлена с возможностью взаимодействия с поршнем 19, расположенным над верхним 15 ограничителем втулки-рейки, и образующим с ним гидравлическую полость 20, заполненную маслом. Гидравлическая полость служит внешним давлением для трубчатого поршня и соединена с полостью.The locking element is mounted on two axes 9 and 10 motionlessly connected to it, one of which 10 is connected by a gear 11 with a drive mechanism. The drive mechanism is made in the form of a rod 12 located inside the housing outside the zone of the passage channel. Two bushings are movably mounted on the rod, having their own travel stops - upper and lower 13, 14 and 15, 16, respectively. The lower sleeve-rack 17 is installed with the possibility of interaction with the gear. The upper sleeve-piston 18 is installed with the possibility of interaction with the piston 19 located above the upper 15 limiter of the sleeve-rail, and forming with it a hydraulic cavity 20 filled with oil. The hydraulic cavity serves as external pressure for the tubular piston and is connected to the cavity.

В центральной части штока выполнен кольцевой выступ 21, а внутренняя поверхность отверстий втулок выполнена ступенчатой, сопрягаемой с боковыми поверхностями штока и его кольцевого выступа.An annular protrusion 21 is made in the central part of the stem, and the inner surface of the holes of the bushings is made stepped, mating with the side surfaces of the stem and its annular protrusion.

Входной и выходной каналы корпуса соединены через обратные клапаны 22 и 23 соответственно с полостью 24 над верхней втулкой-поршнем.The input and output channels of the housing are connected through check valves 22 and 23, respectively, with a cavity 24 above the upper sleeve-piston.

Шаровой кран работает следующим образом. В исходном положении (закрыто) шток 12 вместе с верхней втулкой-поршнем 18 находятся с крайнем верхнем положении, в котором втулка-поршень 18 достигла своего верхнего ограничителя 13. Нижняя втулка-рейка 17 и поршень 19 также находятся в крайнем верхнем положении. Трубчатый поршень 5 с уплотнительным узлом 7 со стороны давления транспортируемой среды прижаты к запорному органу 4, герметично перекрывая поток транспортируемой среды.Ball valve works as follows. In the initial position (closed), the rod 12 together with the upper bushing-piston 18 are located in the highest position in which the bushing-piston 18 has reached its upper limiter 13. The lower bushing-rail 17 and the piston 19 are also in the uppermost position. The tubular piston 5 with the sealing unit 7 from the pressure side of the transported medium is pressed against the shut-off member 4, hermetically blocking the flow of the transported medium.

При необходимости открытия шарового крана перемещают шток 12 вниз. Верхняя втулка - поршень 18 под действием давления транспортируемой среды, поступающей из входного (выходного) канала 2 (3) через обратный клапан 22 (23) в полость 24, перемещается вниз вместе со штоком 12. Втулка-поршень 18 упирается в поршень 19 и перемещает его вниз с усилием, создающим давление в гидравлической полости 20 и соединенной с ней полости 6, значительно превышающее давление транспортируемой среды и позволяющее переместить трубчатый поршень 5 с уплотнительным узлом 7 от запорного органа 4. Перемещение трубчатого поршня 5 с уплотнительным узлом 7 продолжается до тех пор, пока втулка-поршень 18 достигнет своего нижнего ограничителя 14, а шток 12 продолжит свое движение вниз. При дальнейшем движении вниз шток 12 кольцевым выступом 21 упирается в нижнюю втулку-рейку 17 и совместно с ней перемещается вниз. Втулка-рейка 17 при этом поворачивает через шестерню 11 запорный орган 4. Открытие прохода запорным органом 4 продолжается до тех пор, пока шток 12 и втулка-рейка 17 не займут положение, соответствующее полному открытию прохода, в котором втулка-рейка 17 достигнет своего нижнего ограничителя 16.If necessary, open the ball valve to move the rod 12 down. The upper sleeve is a piston 18 under the pressure of the transported medium coming from the input (output) channel 2 (3) through the check valve 22 (23) into the cavity 24, moves down along with the rod 12. The piston sleeve 18 abuts the piston 19 and moves it down with a force that creates pressure in the hydraulic cavity 20 and the cavity 6 connected to it, significantly exceeding the pressure of the transported medium and allowing you to move the tubular piston 5 with the sealing unit 7 from the locking member 4. Moving the tubular piston 5 with the sealing evil 7 continues as long as the sleeve-piston 18 reaches its lower stop 14 and rod 12 continue their downward movement. With further downward movement of the rod 12, the annular protrusion 21 abuts against the lower bushing-rail 17 and together with it moves down. The sleeve-rail 17 thus rotates the locking element 4 through the gear 11. The opening of the passage by the locking element 4 continues until the rod 12 and the sleeve-rail 17 occupy the position corresponding to the full opening of the passage, in which the sleeve-rail 17 reaches its lower limiter 16.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды перемещают шток 12 вверх. Ступенчатая втулка-рейка 17 под действием давления транспортируемой среды, из-за разных эффективных площадей сечения на торцах, перемещается вверх вместе со штоком 12 и поворачивает через шестерню 11 запорный орган 4, закрывая проход. Закрытие прохода запорным органом 4 продолжается до тех пор, пока ступенчатая втулка-рейка 17 не займет положения, соответствующего полному закрытию запорного органа 4, в котором она достигнет своего верхнего ограничителя 15, а шток 12 продолжит свое движение вверх. При дальнейшем движении вверх шток 12 кольцевым выступом 21 упирается в верхнюю втулку-поршень 18 и совместно с ней перемещается вверх. Поршень 19 под действием давления в гидравлической полости 20 и соединенной с ней полости 6 также перемещается вверх вслед за втулкой-поршнем 18. Одновременно с этим из-за падения давления в гидравлической полости 20 и полости 6 трубчатый поршень 5 с уплотнительным узлом 7 под действием давления транспортируемой среды перемещается к запорному органу 4, герметично перекрывая поток транспортируемой среды. Перемещение штока 12 с втулкой-поршнем 18 вверх продолжается до тех пор, пока втулка-поршень 18 не займет положения, в котором она достигнет своего верхнего ограничителя 13.If necessary, shut off the flow of the transported medium move the rod 12 up. The stepped sleeve-rail 17 under the action of the pressure of the transported medium, due to different effective cross-sectional areas at the ends, moves up together with the rod 12 and rotates the locking element 4 through the gear 11, closing the passage. The closure of the passage by the locking member 4 continues until the stepped sleeve-rail 17 occupies a position corresponding to the complete closure of the locking member 4, in which it reaches its upper stop 15 and the rod 12 continues its upward movement. With further upward movement of the rod 12, the annular protrusion 21 abuts against the upper sleeve-piston 18 and together with it moves up. The piston 19 under pressure in the hydraulic cavity 20 and the cavity 6 connected to it also moves upstream of the bushing-piston 18. At the same time, due to the pressure drop in the hydraulic cavity 20 and cavity 6, the tubular piston 5 with the sealing assembly 7 under pressure the transported medium is moved to the locking body 4, hermetically blocking the flow of the transported medium. The movement of the rod 12 with the sleeve-piston 18 upwards continues until the sleeve-piston 18 occupies a position in which it reaches its upper limiter 13.

Благодаря упрощению управления трубчатым поршнем и запорным органом одним приводным механизмом повышается надежность работы шарового крана.Due to the simplification of the control of the tubular piston and the locking element by one drive mechanism, the reliability of the ball valve is increased.

Claims

A ball valve comprising a housing with inlet and outlet channels, a locking member, a seat in the form of a tubular piston mounted in the housing with the ability to move under external pressure, and a sealing assembly mounted movably relative to the tubular piston, and a channel connecting the joint a sealing assembly and a tubular piston with an atmosphere, characterized in that the locking member is mounted on two coaxial axes fixedly connected to it, one of which is connected by a gear to the drive mechanism, filled in the form of a rod placed inside the housing outside the zone of the passage channel, and two bushings movably mounted on the rod and having their own limiters of movement - the upper and lower, and the lower sleeve-rack mounted with the possibility of interaction with the gear, while the upper sleeve-piston is installed with the possibility of interaction with a piston located above the upper limiter of the sleeve-rail and forming with it a hydraulic cavity filled with oil and serving as external pressure for the tubular piston, and in the central part of the rod an annular protrusion is made, and the holes in the bushings are made stepwise, mating with the surfaces of the rod and its annular protrusion, while the inlet and outlet channels are connected through check valves to the cavity above the upper piston sleeve.