RU2641544C1

RU2641544C1 - Ball cock

Info

Publication number: RU2641544C1
Application number: RU2016148553A
Authority: RU
Inventors: Размик Енокович Агабабян; Владимир Александрович Ломовцев; Елена Анатольевна Симонова
Original assignee: Размик Енокович Агабабян
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-01-18

Abstract

FIELD: machine engineering.SUBSTANCE: in a ball cock comprising a body with inlet and outlet holes, in which there is a ball plug with a through hole driven by a rod, and a seat made of polyurethane, interacting with spherical surface of the ball plug, rings are tightly fixed on the ball plug, the rings are made of polyurethane antifriction material and have a spherical surface interacting with seats. Center of the spherical surface of rings coincides with the center of spherical surface of the ball plug, and the diameter of the rings spherical surface is larger than the diameter of spherical surface of the ball plug. Centers of rings are aligned with axis passing through the center of the spherical surface of the ball plug and perpendicular to the plane, passing through the axis of the through hole of the ball plug and the axis of the rod.EFFECT: elimination of polyurethane seat adhesion to the spherical surface of the ball plug, which reduces and stabilises the torque required to control the cock, which increases the reliability of the ball cock operation.2 dwg

Description

Изобретение относится к запорной арматуре и может быть использовано в газовой и других отраслях промышленности.The invention relates to valves and can be used in gas and other industries.

Известен шаровой кран, в цилиндрическом корпусе которого размещен шаровой поворотный затвор со сквозным отверстием, уплотненный эластичными кольцами и снабженный подводящим и отводящим патрубками, соединяющими кран с трубопроводом с обеих сторон, в котором в месте соединения патрубков с трубопроводом размещены торцевые квадратной формы фланцы, образуя в месте соединения корпуса шарового крана с фланцем по крайней мере один прилив с развитой поверхностью внутри цилиндрического корпуса, на которой выполнены продувочные отверстия с выходом на торцевые квадратной формы фланцы (патент РФ на изобретение №2135870, МПК F16K 5/06. Опубл. 27.08.1999).Known ball valve, in the cylindrical body of which there is a ball butterfly valve with a through hole, sealed with elastic rings and equipped with inlet and outlet pipes connecting the valve to the pipeline on both sides, in which square end flanges are placed at the junction of the pipes with the pipe, forming at the junction of the ball valve body with the flange, at least one tide with a developed surface inside the cylindrical body, on which purge holes are made with Odom square shape on the end flanges (RF patent №2135870, IPC F16K 5/06. Publ. 27.08.1999).

Известен также шаровой кран, содержащий корпус с двумя залитыми в нем под давлением полимерным материалом, предпочтительно полипропиленом, предварительно полученными методом литья под давлением полуформами из полимерного материала, предпочтительно полипропилена, в которых размещены запорный элемент, выполненный из латуни с никелевым покрытием и имеющий форму полого шара с каналом, фторопластовые седла, охватывающие по периметру запорный элемент, и шток запорного элемента с уплотнительными кольцами. Причем корпус шарового крана выполнен с противоположных его концов с каналами, имеющими на участке длины, меньшем диаметра его большего основания, внутреннюю поверхность по форме усеченного конуса, переходящего в цилиндрическую поверхность меньшего диаметра, примыкающую торцом к полуформам (патент РФ на изобретение №2229649, МПК F16K 5/06, F16K 27/06. Опубл. 27.05.2004).A ball valve is also known, comprising a housing with two polymer material, preferably polypropylene, molded into it under pressure, pre-molded by molding molds of a polymer material, preferably polypropylene, in which a locking element made of nickel-plated brass and hollow is placed ball with a channel, fluoroplastic seats, covering the perimeter of the locking element, and the rod of the locking element with o-rings. Moreover, the body of the ball valve is made from its opposite ends with channels having, on a section of length shorter than the diameter of its larger base, an inner surface in the shape of a truncated cone, turning into a cylindrical surface of a smaller diameter adjacent to the half-faces (RF patent for invention No. 2229649, IPC F16K 5/06, F16K 27/06. Published on May 27, 2004).

Недостатком известных кранов является низкая износостойкость седел.A disadvantage of the known cranes is the low wear resistance of the seats.

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, в котором установлены шаровая пробка со сквозным отверстием, приводимая в движение штоком, и седла из полиуретана, взаимодействующие с сферической поверхностью шаровой пробки («Промышленное газовое оборудование. Справочник» - Саратов: Научно-исследовательский институт промышленного газового оборудования «Газовик», 2010, с. 37-39).Closest to the one proposed in its technical essence is a ball valve containing a housing with inlet and outlet openings, in which a ball plug with a through hole, driven by a rod, and polyurethane seats interacting with the spherical surface of the ball plug are installed ("Industrial gas equipment . Handbook ”- Saratov: Research Institute of Industrial Gas Equipment“ Gazovik ”, 2010, p. 37-39).

В кране-прототипе устранены недостатки вышеописанных кранов за счет выполнения седел из полиуретана, обладающего наивысшей износостойкостью среди материалов, используемых для «мягких» уплотнений седел шаровых кранов. Недостатком крана-прототипа является адгезия (прилипание) седел из полиуретана к сферической поверхности шаровой пробки при длительном состоянии покоя (как в положении «Открыто», так и в положении «Закрыто»), что приводит к увеличению (в 3-5 раз) крутящего момента, необходимого для управления краном, особенно в момент страгивания. Это существенно снижает возможность свободного открытия и закрытия шарового крана.The prototype valve eliminated the disadvantages of the above valves due to the execution of seats made of polyurethane, which has the highest wear resistance among the materials used for soft seals of ball valves. The disadvantage of the prototype valve is the adhesion (adhesion) of seats made of polyurethane to the spherical surface of the ball plug in a prolonged state of rest (both in the "Open" and in the "Closed" position), which leads to an increase (3-5 times) in torque moment necessary to control the crane, especially at the time of moving. This significantly reduces the possibility of free opening and closing of the ball valve.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение адгезии (прилипания) седел из полиуретана к сферической поверхности шаровой пробки, что уменьшает и стабилизирует крутящий момент, необходимый для управления краном, т.е. при этом крутящий момент становится постоянным независимо от длительности времени покоя как в положении «Открыто», так и в положении «Закрыто».The problem to which the claimed invention is directed is to eliminate the adhesion (sticking) of polyurethane seats to the spherical surface of the ball plug, which reduces and stabilizes the torque required to control the valve, i.e. in this case, the torque becomes constant regardless of the length of the rest time both in the "Open" position and in the "Closed" position.

Поставленная задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, в котором установлены шаровая пробка со сквозным отверстием, приводимая в движение штоком, и седла из полиуретана, взаимодействующие с сферической поверхностью шаровой пробки, на шаровой пробке герметично закреплены кольца, выполненные из материала, антифрикционного к полиуретану, и имеющие сферическую поверхность, взаимодействующую с седлами, причем центр сферической поверхности колец совпадает с центром сферической поверхности шаровой пробки, а диаметр сферической поверхности колец больше диаметра сферической поверхности шаровой пробки, при этом центры колец совмещены с осью, проходящей через центр сферической поверхности шаровой пробки и перпендикулярной плоскости, проходящей через ось сквозного отверстия шаровой пробки и ось штока.The problem is solved in that in a ball valve containing a housing with inlet and outlet openings, in which a ball plug with a through hole, driven by a rod, and polyurethane seats interacting with the spherical surface of the ball plug are installed, rings are hermetically fixed to the ball plug made of a material antifriction to polyurethane and having a spherical surface interacting with the seats, the center of the spherical surface of the rings coinciding with the center of the spherical surface spherical plugs, and the diameter of the spherical surface of the spherical surface ring larger diameter ball plug, the rings are aligned with the center axis passing through the center of the spherical surface of the ball plug and perpendicular to the plane passing through the axis of the through hole and a ball stopper rod axis.

Герметично закрепленные на шаровой пробке кольца, выполненные из материала, антифрикционного к полиуретану, например из композиционных материалов Ф4К20, Ф4УВ20, Ф4К15М5 или других подобных материалов, позволяют снизить крутящий момент, необходимый для управления краном, и сделать его постоянным во времени. Снижение крутящего момента позволяет уменьшить стоимость шаровых кранов за счет возможности использования четвертьоборотных приводов с меньшим крутящим моментом.Rings hermetically fixed on a ball plug made of a material that is antifriction to polyurethane, for example, composite materials F4K20, F4UV20, F4K15M5 or other similar materials, can reduce the torque required to control the valve and make it constant in time. Reducing the torque allows you to reduce the cost of ball valves due to the possibility of using quarter-turn actuators with lower torque.

Наличие на кольцах взаимодействующей с седлами сферической поверхности, центр которой совпадает с центром сферической поверхности шаровой пробки, и совмещение центров колец с осью, проходящей через центр сферической поверхности шаровой пробки и перпендикулярной плоскости, проходящей через ось сквозного отверстия шаровой пробки и ось штока, обеспечивает надежную герметизацию отверстия в корпусе крана.The presence of a spherical surface interacting with the saddles on the rings, the center of which coincides with the center of the spherical surface of the ball plug, and the combination of the centers of the rings with the axis passing through the center of the spherical surface of the ball plug and the perpendicular plane passing through the axis of the through hole of the ball plug and the axis of the rod, ensures reliable sealing the holes in the valve body.

Введение в конструкцию шаровой пробки сферической поверхности колец, диаметр которой больше диаметра сферической поверхности шаровой пробки, исключает контакт седел из полиуретана с металлической сферической поверхностью шаровой пробки и позволяет осуществлять очистку от загрязнений поверхности седел из полиуретана торцом колец, что способствует надежной герметизации отверстия в корпусе крана и нормальному функционированию крана.The introduction of the spherical surface of the rings into the design of the ball plug, the diameter of which is larger than the diameter of the spherical surface of the ball plug, eliminates the contact of the polyurethane seats with the metal spherical surface of the ball plug and allows the surface of the rings to be cleaned of dirt from the seats of the polyurethane, which contributes to reliable sealing of the holes in the valve body and the normal functioning of the crane.

Технический результат заключается в повышении надежности работы шарового крана.The technical result is to increase the reliability of the ball valve.

На фиг. 1 изображен осевой поперечный разрез шарового крана в положении «Закрыто»; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 в положении крана «Открыто».In FIG. 1 shows an axial cross section of a ball valve in the “Closed” position; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1 in the position of the valve "Open".

Шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, в котором установлены шаровая пробка 4 со сквозным отверстием 5 (фиг. 1, 2), приводимая в движение штоком 6 (фиг. 1), и седла 7 (фиг. 1, 2) из полиуретана. На шаровой пробке 4 гайками 8 герметично закреплены кольца 9 (фиг. 1, 2), выполненные из материала, антифрикционного к полиуретану, например из композиционных материалов Ф4К20, Ф4УВ20, Ф4К15М5 или других подобных материалов, и имеющие сферическую поверхность 10 (фиг. 1, 2), взаимодействующую с седлами 7, при этом центр 11 (фиг. 1) сферической поверхности 10 колец 9 совпадает с центром сферической поверхности 12 (фиг. 1) шаровой пробки 4, а диаметр D (фиг. 1) сферической поверхности 10 колец 9 больше (примерно, на 2 мм) диаметра d (фиг. 1) сферической поверхности 12 шаровой пробки 4, причем центры 13 (фиг. 1, 2) колец 9 совмещены с осью 14 (фиг. 1), проходящей через центр 11 сферической поверхности 12 шаровой пробки 4 и перпендикулярной плоскости, проходящей через ось 15 (фиг. 2) сквозного отверстия 5 шаровой пробки 4 и ось 16 (фиг. 1) штока 6.The ball valve comprises a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 holes, in which a ball plug 4 with a through hole 5 (Fig. 1, 2), driven by a rod 6 (Fig. 1), and a seat 7 (Fig. 1, 2) from polyurethane. On the ball plug 4 with nuts 8, rings 9 are tightly fixed (Fig. 1, 2), made of a material that is antifriction to polyurethane, for example, from composite materials F4K20, F4UV20, F4K15M5 or other similar materials, and having a spherical surface 10 (Fig. 1, 2) interacting with the saddles 7, the center 11 (Fig. 1) of the spherical surface 10 of the rings 9 coincides with the center of the spherical surface 12 (Fig. 1) of the ball plug 4, and the diameter D (Fig. 1) of the spherical surface 10 of the rings 9 larger (about 2 mm) diameter d (Fig. 1) of the spherical surface 12 of the ball plugs 4, and the centers 13 (Fig. 1, 2) of the rings 9 are aligned with the axis 14 (Fig. 1) passing through the center 11 of the spherical surface 12 of the ball plug 4 and perpendicular to the plane passing through the axis 15 (Fig. 2) of the through hole 5 ball plug 4 and the axis 16 (Fig. 1) of the rod 6.

Шаровой кран работает следующим образом.Ball valve works as follows.

Поворотом штока 6 (фиг. 1) на 90° против часовой стрелки устанавливают шаровую пробку 4 в положение «Открыто», при этом ось 15 (фиг. 2) сквозного отверстия 5 в шаровой пробке 4 совмещается с осью 17 (фиг. 1) входного 2 и выходного 3 отверстий корпуса 1, а кольца 9, перемещаясь по седлам 7 (фиг. 1, 2), обеспечивают минимальный крутящий момент сопротивления на штоке 6 (фиг. 1).By turning the stem 6 (Fig. 1) 90 ° counterclockwise, set the ball plug 4 to the "Open" position, while the axis 15 (Fig. 2) of the through hole 5 in the ball plug 4 is aligned with the axis 17 (Fig. 1) of the input 2 and the outlet 3 of the openings of the housing 1, and the rings 9, moving along the saddles 7 (Fig. 1, 2), provide the minimum resistance torque on the rod 6 (Fig. 1).

При повороте штока 6 (фиг. 1) на 90° по часовой стрелке устанавливают шаровую пробку 4 в положение «Закрыто». При этом кольца 9, перемещаясь по седлам 7 (фиг. 1, 2), также обеспечивают минимальный крутящий момент сопротивления на штоке 6 (фиг. 1).When the rod 6 (Fig. 1) is rotated 90 ° clockwise, the ball plug 4 is set to the “Closed” position. In this case, the rings 9, moving along the saddles 7 (Figs. 1, 2), also provide the minimum resistance torque on the rod 6 (Fig. 1).

При перемещении шаровой пробки 4 из положения «Открыто» в положение «Закрыто» поверхность седел 7 очищается от загрязнений торцом 18 колец 9 (фиг. 1, 2), что повышает надежность работы крана.When moving the ball plug 4 from the "Open" to the "Closed" position, the surface of the seats 7 is cleaned of contaminants by the end face 18 of the rings 9 (Fig. 1, 2), which increases the reliability of the crane.

В ООО "Завод "Газпроммаш", согласно изобретению, разработаны, изготовлены и испытаны шаровые краны на давление Р_у=1,6 МПа с условными проходами от Д_у 32 мм до Д_у 200 мм, подтвердившие их высокие технико-эксплуатационные показатели и надежную работу.According to the invention, OOO "Zavod" Gazprommash "developed, manufactured and tested ball valves for pressure Р _у = 1.6 MPa with nominal passages from D _at 32 mm to D _at 200 mm, which confirmed their high technical and operational performance and reliable work.

Claims

A ball valve comprising a housing with inlet and outlet openings, in which a ball plug with a through hole, driven by a rod, and polyurethane seats, interacting with the spherical surface of the ball plug, are installed, characterized in that rings made of material, antifriction to polyurethane, and having a spherical surface interacting with the saddles, and the center of the spherical surface of the rings coincides with the center of the spherical surface of the ball plug, and the diameter of the spherical surface of the rings is larger than the diameter of the spherical surface of the ball plug, while the centers of the rings are aligned with the axis passing through the center of the spherical surface of the ball plug and perpendicular to the plane passing through the axis of the through hole of the ball plug and the axis of the rod.