Патент на изобретение №2273782

(54) КРАН ШАРОВОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к шаровым кранам, и предназначено для управления потоками рабочей среды в различных отраслях промышленности. Кран шаровой содержит корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган. Нижняя опора последнего выполнена сферической, а верхняя – в виде установленных в отверстие запорного органа двух параллельных штырей и шпинделя. Шпиндель имеет со стороны конца два противолежащих участка с плоскими поверхностями для взаимодействия со штырями. Кран имеет со стороны входного патрубка ограничитель потока рабочей среды в виде перекрывающей шайбы на опорном кольце, прижимаемой упругим элементом. Ограничитель размещен на границе между входным патрубком и запорным органом. В этом месте входной патрубок выполнен расширяющимся в сторону запорного органа с обеспечением радиального зазора между ограничителем и корпусом на величину, меньшую максимально достигаемого зазора между запорным органом и седлом. Изобретение направлено на увеличение срока службы крана при повышении его надежности в процессе эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре, и может быть использовано для управления потоками рабочей среды в различных отраслях промышленности.

Известны устройства для перекрытия потоков среды, описанные в патентах US 3515371, ЕР 0578914, US 2076840.

Известен также кран, описанный в патенте RU 2088828. Данный кран содержит корпус с горизонтальными входным и выходным патрубками, в котором расположен затвор с односторонним уплотнением. Затвор связан со шпинделем и имеет шарнир в нижней опоре. Кран, кроме перечисленного, имеет крышку и стойку с регулировочной гайкой, на которой расположены узел привода шпинделя в виде приводной втулки и узел поворота затвора в виде втулки с криволинейным пазом. Отличие данного крана заключаются в том, что на стойке, регулировочной гайке и приводной втулке выполнены дорожки качения и приводная втулка установлена с возможностью взаимодействия со стойкой и регулировочной гайкой посредством шариков, расположенных на указанных дорожках качения. Между шариками расположены кольца, внутренний объем которых заполнен смазкой, на шпинделе радиально установлен палец, а в его нижней части выполнен центрирующий опорный поясок с возможностью фиксации шпинделя. Втулка узла поворота затвора закреплена неподвижно на стойке, в криволинейном пазу которой с возможностью взаимодействия размещен упомянутый палец.

Наиболее близким к предлагаемому является запорное устройство – патент RU 2098707, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположены поворотный запорный орган с приводом и седла с уплотнениями. Отличие запорного устройства заключается в том, что каждое седло выполнено в виде втулки с внутренней сферической поверхностью и кольца с наружной сферической поверхностью, которое с возможностью самоустановки расположено во втулке. Наружная сферическая поверхность кольца ограничена его торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена уплотняющей.

Недостатком всех вышеприведенных устройств является следующее. При работе устройства в положении “Открыто” пространство между корпусом и запорным органом не защищено от проникновения потока рабочей среды. При этом поток рабочей среды может заносить в это пространство посторонние частицы, размер которых не ограничен, а поэтому может превышать радиальный зазор между запорным органом и седлом, что может приводить к нарушению герметичности в положении “Закрыто” и выходу из строя уплотнителя седла.

Даже в промежуточном положении, когда проходной канал запорного органа установлен поперек потока, а между запорным органом и седлом имеется зазор, и устройство за счет большой скорости рабочей среды должно проходить “самоочистку”, крупные частицы лишь сильнее внедряются в уплотнитель и снижают надежность работы, и уменьшают срок службы устройства.

Задачей заявляемого изобретения является повышение срока службы при увеличении надежности.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что кран шаровой, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган, нижняя опора которого выполнена сферической, а верхняя – в виде установленных в отверстие запорного органа двух параллельных штырей и шпинделя, имеющего со стороны конца два противолежащих участка с плоскими поверхностями для взаимодействия со штырями, имеет со стороны входного патрубка ограничитель потока рабочей среды в виде перекрывающей шайбы на опорном кольце, прижимаемой упругим элементом, размещенный на границе между входным патрубком и запорным органом, где входной патрубок выполнен расширяющимся в сторону запорного органа с обеспечением радиального зазора между ограничителем и корпусом на величину, меньшую максимально достигаемого зазора между запорным органом и седлом.

Кроме того, заявляется конструкция, в которой наряду с вышеперечисленными признаками, плоские параллельные участки шпинделя выполнены симметричными относительно вертикальной оси шпинделя.

Заявляется также вариант крана, в котором кольцо для шайбы выполнено из антифрикционного материала, а шайба – из износостойкого материала.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в увеличении срока службы крана при повышении его надежности в процессе эксплуатации за счет предотвращения предлагаемым усовершенствованием – установкой в определенном месте – на границе между выходом из входного патрубка и запорного элемента ограничителя потока рабочей среды, заставляющего обходить поток через сформированные каналы – зазоры строго обоснованной величины, не допускающие проникновения частиц со значимыми размерами, способными загрязнить конструкцию в месте зазора между запорным органом и седлом в процессе переключения.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в промежуточном положении; на фиг.2 – тот же вид в положении “Открыто”; на фиг.3 – тот же вид в положении “Закрыто”.

Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, крышку 4, поворотный запорный орган 5, выполненный со сквозным каналом 6 для прохода рабочей среды, в верхней части которого размещены два параллельных штыря 7, установленных в отверстии 8, в котором размещен шпиндель 9, имеющий две плоские параллельные поверхности 10, взаимодействующие со штырями 7, а в нижней части – сферическую опору 11, и седло 12 с уплотнителями, установленное со стороны выходного патрубка 3. В корпус 1 установлено кольцо 13, которое прижимается к запорному органу 5 шайбой 14 и пружинами 15, при этом зазор 16 между шайбой 14 и корпусом на границе 17 меньше, чем зазор 18 между запорным органом 5 и седлом 12.

Устройство работает следующим образом.

В положении “Открыто” запорный орган 5 под действием пружин 15 через шайбу 14 и кольцо 13 прижимается к седлу 12, тем самым изолируя пространство между запорным органом 5 и корпусом 1, при этом перепад давлений отсутствует, т.к. зазор 16 между шайбой 14 и отверстием 17 обеспечивает перетекание рабочей среды. Поток рабочей среды не может занести в пространство между корпусом 1 и запорным органом 5 частицы, размер которых больше, чем радиальный зазор 16. Штыри 7 запорного органа 5, поверхности 10 и шпинделя 9 установлены по оси патрубков 2 и 3 и не препятствуют контакту запорного органа 5 с седлом 12.

При переходе в положение “Закрыто” шпиндель 9 опускается, одновременно поворачиваясь на 90°, при этом пружины 15 отжимаются, а запорный орган 5 отходит от седла 12, образуя зазор 18. В этом промежуточном положении, когда канал 6 установлен поперек потока рабочей среды, за счет большой скорости обтекания запорного органа рабочей средой происходит процесс “самоочистки”.

При дальнейшем движении вниз шпинделя 9 запорный орган 5 прижимается к седлу 12, обеспечивая герметичное перекрытие потока рабочей среды. Пространство между корпусом 1 и запорным органом 5 изолируется и находится в тех же условиях, что и в положении “Открыто”.

Преимущество заявляемого крана заключается в том, что установка ограничителя в виде подпружиненной перекрывающей шайбы 14 на кольце 13 из антифрикционного материала, например фторопласта, повышает надежность работы и увеличивает срок службы устройства, тем более, если шайба выполнена из износостойкого материала, например сверхпрочного композита или особо стойкого металла.

Формула изобретения

1. Кран шаровой, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган, нижняя опора которого выполнена сферической, а верхняя – в виде установленных в отверстие запорного органа двух параллельных штырей и шпинделя, имеющего со стороны конца два противолежащих участка с плоскими поверхностями для взаимодействия со штырями, отличающийся тем, что он имеет со стороны входного патрубка ограничитель потока рабочей среды в виде перекрывающей шайбы на опорном кольце, прижимаемой упругим элементом, размещенный на границе между входным патрубком и запорным органом, где входной патрубок выполнен расширяющимся в сторону запорного органа с обеспечением радиального зазора между ограничителем и корпусом на величину, меньшую максимально достигаемого зазора между запорным органом и седлом.

2. Кран шаровой по п.1, отличающийся тем, что плоские параллельные участки шпинделя выполнены симметричными относительно вертикальной оси шпинделя.

3. Кран шаровой по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцо выполнено из антифрикционного материала, а шайба – из износостойкого материала.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.10.2007

Извещение опубликовано: 10.05.2009 БИ: 13/2009