RU2310787C2

RU2310787C2 - Ball cock

Info

Publication number: RU2310787C2
Application number: RU2005105865/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Кучмин (RU); Игорь Борисович Кучмин; Владимир Александрович Кондратьев (RU); Владимир Александрович Кондратьев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческая фирма "Экс-Форма"
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2007-11-20
Also published as: RU2005105865A

Abstract

FIELD: pipeline valves and fittings.

SUBSTANCE: invention relates to ball cocks and it is designed for use at high pressures of working medium. Fitted in body of ball cock are seats in form of sealing rings with flat end face surfaces and ball stopper with central through channel. Covers of body are provided with projections from inner side. Outer conical surface of covers engages with sealing ring. Inner conical surface of covers engages with ball stopper in closed position. Sealing ring is interference fitted. Smallest diameter of outer cone is equal to larger base of inner cone.

EFFECT: possibility of use of elastic and flexible materials, such as rubbers, for manufacture of sealing rings, reduced to minimum wear of sealing rings at operating under high pressures of working medium.

3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре.The invention relates to pipe fittings.

Известны конструкции шаровых кранов с плавающим шаром (справочное пособие «Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа» под редакцией Ю.М.Котелевского, Москва, Недра, 1976, стр.144, 217).Known designs of ball valves with a floating ball (reference manual "Modern design of valves for oil and gas" edited by Yu.M. Kotelevsky, Moscow, Nedra, 1976, p. 144, 217).

Недостатком всех приведенных в этом источнике шаровых кранов является то, что их конструкции полностью исключают возможность использования уплотнительных колец из эластичных и упругих материалов, например, резин, обеспечивающих на практике гарантированную герметичность от 0 до 10 МПа.The disadvantage of all ball valves cited in this source is that their designs completely exclude the possibility of using o-rings made of elastic and elastic materials, for example rubbers, which in practice ensure guaranteed tightness from 0 to 10 MPa.

В основном для уплотнителей используют пластмассы или фторопласт различных модификаций. Но фторопластам свойственна хладотекучесть и недостаточная износоустойчивость. Как правило, кольца из этого материала обеспечивают герметичность на первых 30-50 переключений, а после начинают течь.Mainly for sealants use plastics or fluoroplastic of various modifications. But fluoroplastics are characterized by cold flow and insufficient wear resistance. As a rule, rings made of this material provide tightness during the first 30-50 switchings, and then begin to flow.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является кран шаровой с седлами в виде уплотнительных колец, выполненных с плоскими торцовыми поверхностями (а.с. №811032, М. кл. 3. F16К 5/06, 1977 г.).The closest technical solution to the claimed invention is a ball valve with seats in the form of o-rings made with flat end surfaces (AS No. 811032, M. class 3. F16K 5/06, 1977).

Но и данная конструкция крана полностью исключает возможность использования уплотнительных колец из эластичных и упругих материалов при высоких давлениях рабочей среды. А непараллельность торцовых поверхностей, если и снижает их износ, то не намного.But this design of the crane completely excludes the possibility of using o-rings made of elastic and elastic materials at high pressures of the working medium. And the non-parallelism of the end surfaces, if it reduces their wear, is not much.

Целью изобретения является возможность использования при высоких давлениях рабочей среды эластичных и упругих материалов, например, резин для изготовления уплотнительных колец и свести к минимуму их износ.The aim of the invention is the possibility of using at high pressures of the working medium elastic and elastic materials, for example, rubbers for the manufacture of o-rings and to minimize their wear.

Указанная цель достигается тем, что крышки корпуса с внутренней стороны имеют выступы, наружная конусная поверхность которых контактирует с уплотнительным кольцом, а внутренняя конусная поверхность контактирует в закрытом положении с шаровой пробкой, при этом уплотнительное кольцо установлено с предварительным натягом, а наименьший диаметр наружного конуса выступа равен большему диаметру основания внутреннего конуса.This goal is achieved by the fact that the housing covers on the inner side have protrusions, the outer conical surface of which is in contact with the sealing ring, and the inner conical surface is in contact with the ball plug in the closed position, while the sealing ring is preloaded and the smallest diameter of the outer cone of the protrusion equal to the larger diameter of the base of the inner cone.

Анализ просмотренных в результате поиска патентных, информационных и каталожных материалов по шаровым кранам с плавающей пробкой по фондам областной научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое устройство с таким типом уплотнения не известно из современного уровня техники, т.е. является новым.The analysis of patent, information and catalog materials viewed as a result of searches on ball valves with floating plugs in the funds of the Saratov Regional Scientific and Technical Library allows us to conclude that the proposed device with this type of seal is not known from the state of the art, i.e. is new.

Техническое решение обладает изобретательским уровнем. Оно не следует явным образом из опубликованных технических материалов.The technical solution has an inventive step. It does not follow explicitly from published technical materials.

Предлагаемое изобретение является промышленно-приемлемым и полезным, т.к. легко осуществимо, а использование резин для изготовления уплотнительных колец позволяет в несколько раз увеличить их износостойкость, что в конечном итоге ведет к обеспечению длительной надежности работы шарового крана.The present invention is industrially acceptable and useful, because easily feasible, and the use of rubber for the manufacture of o-rings allows several times to increase their wear resistance, which ultimately leads to long-term reliability of the ball valve.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 дан общий вид крана в разрезе; на фиг.2 показан фрагмент взаимодействия уплотнительного кольца и шаровой пробки (сечение горизонтальное); на фиг.3 показан фрагмент взаимодействия внутреннего конуса выступа крышки и шаровой пробки в закрытом положении (сечение горизонтальное).Figure 1 is a General view of the crane in section; figure 2 shows a fragment of the interaction of the sealing ring and ball plugs (horizontal section); figure 3 shows a fragment of the interaction of the inner cone of the protrusion of the cover and the ball plug in the closed position (horizontal section).

В корпусе 1 размещены шаровая пробка 2 с центральным проходным каналом 3 и уплотнительные кольца 4. Уплотнительные кольца 4 поджимаются к шаровой пробке 2 крышками 5, которые выполняют также роль присоединительных элементов к трубопроводам. С внутренней стороны крышки 5 имеют выступ 6, наружная коническая поверхность 7 которого контактирует с уплотнительным 4, а внутренняя коническая поверхность 8 контактирует под действием давления рабочей среды с шаровой пробкой 2 в закрытом положении.In the housing 1 there is a ball plug 2 with a central passage channel 3 and sealing rings 4. The sealing rings 4 are pressed against the ball plug 2 by covers 5, which also act as connecting elements to the pipelines. On the inner side of the cover 5 have a protrusion 6, the outer conical surface 7 of which is in contact with the sealing 4, and the inner conical surface 8 is in contact with the pressure of the working medium with the ball plug 2 in the closed position.

Рассмотрим три основных момента в работе крана:Consider the three main points in the operation of the crane:

1. Кран открыт.1. The crane is open.

Давление рабочей среды равно Pp. Шаровая пробка 2 находится в среднем положении за счет предварительного натяга уплотнительных колец 4. Т.к. уплотнительное кольцо 4 уравновешено со стороны выхода крана от действия давления рабочей среды, то оно не выдавливается в монтажный зазор.The pressure of the working medium is equal to Pp. The ball plug 2 is in the middle position due to the preload of the sealing rings 4. Since the sealing ring 4 is balanced on the outlet side of the crane from the pressure of the working medium, it is not squeezed out into the mounting gap.

2. Кран надо закрыть.2. The crane must be closed.

По общетехническим требованиям к запорной арматуре кран закрывается поворотом шаровой пробки 2 по часовой стрелке на четверть оборота. При контакте кромки 9 проходного канала 3 с уплотнительным кольцом 4 происходит плавный отжим его, т.е. оно «не закусывается». Под действием давления рабочей среды шаровая пробка 2 смещается со среднего положения и обеспечивает практически нулевой зазор в стыке с внутренним конусом 8 выступа 6.According to the general technical requirements for valves, the valve is closed by turning the ball plug 2 clockwise by a quarter of a turn. When the edge 9 of the passage channel 3 is in contact with the sealing ring 4, it is smoothly pressed, i.e. it "does not bite." Under the influence of the pressure of the working medium, the ball plug 2 is displaced from the middle position and provides almost zero clearance at the junction with the inner cone 8 of the protrusion 6.

3. Кран надо открыть.3. The crane must be opened.

Кран открывается поворотом шаровой пробки 2 на четверть оборота против часовой стрелки. Как только кромка 9 осевого проходного канала 3 перейдет уплотнительное кольцо 4, то оно (кольцо) под действием давления рабочей среды начинает сползать с выступа 6 и выдавливаться в образующийся чечевицеобразный зазор между шаровой пробкой 2 и внутренним конусом 8 выступа 6. Но полного сползания и выдавливания уплотнительного кольца 4 не происходит. Это объясняется тем, что при деформации уплотнительного кольца в этом месте давление рабочей среды, действующее по периметру сечения, мгновенно выравнивается и за счет внутренних упругих сил материала кольцо моментально возвращается в исходное монтажное положение. «Закусывание» и выров кольца не происходят, т.к. набегающая кромка 10 осевого отверстия 3 в шаровой пробке 2 просто отжимает его на величину предварительного натяга.The valve opens by turning the ball plug 2 a quarter of a turn counterclockwise. As soon as the edge 9 of the axial passage channel 3 passes the sealing ring 4, then it (the ring) under the pressure of the working medium begins to slide from the protrusion 6 and extrude into the lenticular gap formed between the ball plug 2 and the inner cone 8 of the protrusion 6. But complete crawl and extrude O-ring 4 does not occur. This is because when the sealing ring deforms in this place, the pressure of the working medium acting along the perimeter of the section is instantly equalized and due to the internal elastic forces of the material, the ring instantly returns to its original mounting position. “Biting” and ring ditching do not occur, because the running edge 10 of the axial hole 3 in the ball plug 2 simply squeezes it by the amount of preload.

Испытан опытный образец крана Ду 25 мм, Ру 10 МПа. Кран открывался и закрывался при давлении воздуха 10 МПа. Воздух сбрасывался в атмосферу. После 300 переключений кран разобран. Визуальный осмотр не выявил на уплотнительных кольцах следов износа или намечающихся разрушений.Tested prototype crane DN 25 mm, PN 10 MPa. The crane opened and closed at an air pressure of 10 MPa. Air was discharged into the atmosphere. After 300 switching the crane is dismantled. A visual inspection did not reveal any signs of wear on the o-rings or any apparent damage.

Claims

Ball valve, in the housing of which there are seats in the form of o-rings with flat end surfaces and a rotary ball plug with a central passage channel, characterized in that the housing covers have protrusions on the inside, the outer conical surface of which contacts the sealing ring, and the inner conical surface in contact with the ball plug in the closed position, while the o-ring is preloaded, and the smallest diameter of the outer cone is equal to the inner cone.