Патент на изобретение №2300039

(54) УГЛОВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ КРАН

(57) Реферат:

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к многоходовым кранам, и предназначено для изменения направления потока среды в пневмогидравлической системе, в частности при необходимости отключения от системы для ремонта или демонтажа одного предохранительного клапана и одновременного подключения к системе без остановки рабочего процесса другого предохранительного клапана. Угловой переключающий кран содержит корпус с выходными патрубками и конической полостью для установленной на подшипнике конической пробки с проходным каналом внутри нее. Торцевая крышка с входным патрубком фиксируется в корпусе. Рукоятка управления установлена поворотно в поперечном и продольном направлениях относительно корпуса и в продольном направлении относительно пробки. Рукоятка управления соединена с пробкой через кулачок. Кулачок снабжен ограничителем его продольного перемещения вверх. Пробка снабжена шпинделем. Шпиндель шарнирно связан с кулачком и соединен с пробкой неподвижно в поперечном направлении и ограниченно подвижно – в продольном. Возвратная пружина размещена в пространстве между торцами шпинделя и пробки. Это пространство при повороте рукоятки управления в продольном направлении вниз сообщается с проходным каналом внутри пробки, а при повороте в обратную сторону изолируется от него. Изобретение направлено на упрощение ручного управления краном за счет гидравлической разгрузки его конической пробки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к многоходовым кранам, и предназначено для изменения направления потока среды в пневмогидравлической системе, в частности при необходимости отключения от системы для ремонта или демонтажа одного предохранительного клапана и одновременного подключения к системе без остановки рабочего процесса другого предохранительного клапана.

Известен переключающий кран, защищенный патентом США US 1540927, МПК⁷ F16K 11/083, опубликованным 09.06.1925. Аналог содержит корпус с конической расточкой и патрубками, коническую пробку, поворотный рычаг и пружину, поджимающую пробку к уплотнительной поверхности в корпусе со стороны большего основания.

Недостатком аналога является то, что в конструкции крана не предусмотрено средство для предотвращения заклинивания конической пробки в конической расточке корпуса, а это затрудняет поворот пробки вручную.

Прототипом заявляемого переключающего крана является угловой переключающий кран, защищенный патентом Японии JP 2004116595, МПК⁷ F16K 11/083, F16K 5/16, опубликованным 15.04.2004. Прототип содержит: корпус с конической полостью; установленную в полости на подшипнике коническую пробку с угловым проходным каналом; торцевую крышку корпуса с входным патрубком; управляющую рукоятку-рычаг, закрепленную в корпусе на оси с возможностью поворота в вертикальном направлении перпендикулярно направлению поворота пробки и входящую в зацепление с установочным пазом корпуса. При повороте управляющей рукоятки вниз она выходит из зацепления с корпусом, надавливает на коническую пробку, которая перемещается немного вниз вдоль корпуса с образованием небольшого зазора между коническими поверхностями пробки и корпуса. Поворотное усилие на пробке снижается, операция поворота и переключения крана облегчается, долговечность крана повышается в результате предотвращения задира на скользящих друг относительно друга конических поверхностях пробки и корпуса.

Недостатком прототипа является не использование возможностей рабочей среды для снижения механического приводного усилия на рукоятке.

Заявляемое изобретение решает задачу упрощения ручного управления краном за счет гидравлической разгрузки его конической пробки.

Заявленная техническая задача решена в угловом переключающем кране, который содержит: корпус с выходными патрубками и конической полостью; установленную в полости на подшипнике коническую пробку с проходным каналом внутри нее; торцевую крышку корпуса с входным патрубком; фиксируемую в корпусе, поворотную в поперечном и продольном направлениях относительно корпуса и в продольном направлении относительно пробки рукоятку управления, соединенную с пробкой через кулачок, снабженный ограничителем его продольного перемещения вверх; возвратную пружину. Пробка снабжена шпинделем, шарнирно связанным с кулачком и соединенным с пробкой неподвижно в поперечном направлении и ограниченно подвижно в – продольном. Возвратная пружина размещена в пространстве между торцами шпинделя и пробки, которое при повороте рукоятки управления в продольном направлении вниз сообщается с проходным каналом внутри пробки, а при повороте в обратную сторону изолируется от него. Ограничитель продольного перемещения кулачка вверх снабжен плавающим подпятником. В пробке выполнено сквозное отверстие, сообщающее пространство между торцами шпинделя и пробки с проходным каналом внутри пробки. В сквозном отверстии в пробке размещен обратный клапан с подпружиненным подъемным золотником и приводом от поворотной рукоятки через кулачок и шпиндель. Для взаимодействия с подпружиненным подъемным золотником обратного клапана шпиндель снабжен толкателем, размещенным в сквозном отверстии в пробке с кольцевым зазором. Между пробкой и торцевой крышкой корпуса дополнительно установлена возвратная пружина.

Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен угловой переключающий кран, общий вид сверху; на фиг.2 – разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 – разрез по Б-Б фиг.1; на фиг.4 – вид В фиг.2, на фиг.5 – аксонометрическая проекция колпака с прорезями для рукоятки управления.

Угловой переключающий кран содержит корпус 1 с выходными патрубками 2 и 3 для присоединения к ним предохранительных клапанов (на чертеже не показаны). Корпус 1 закрыт снизу торцевой крышкой 4 с входным патрубком 5, а сверху – колпаком 6. В корпусе 1 выполнена коническая полость 7, в которой на упорном подшипнике 8 и возвратной тарельчатой пружине 9 установлена коническая пробка 10 с одним входным 11 и тремя выходными отверстиями 12, соединяемыми внутри пробки 10 проходным каналом 13. Между внутренней конической поверхностью корпуса 1 и наружной конической поверхностью пробки 10 установлены уплотнительные кольца 14, 15 и 16. Коническая пробка 10 соединена подвижно в продольном направлении со шпинделем 17 при помощи его профилированного хвостовика 18, размещаемого в гнезде 19 пробки. В пространстве 20 между торцами хвостовика 18 и гнезда 19 размещена возвратная пружина 21. Шпиндель 17 снабжен проушинами 22, в которых на оси 23 закреплен кулачок 24 в виде эксцентрика со сферической наружной поверхностью, соединенный с рукояткой управления 25. Шпиндель 17 уплотнен в корпусе 1 сальником 26 при помощи нажимного фланца 27. В колпаке 6 выполнены пазы 28 для фиксации рукоятки управления 25 в нужном рабочем положении, а на внутренней поверхности колпака 6 – выточка 29 для размещения в ней плавающего сферического подпятника 30. Для регулирования усилия на рукоятке управления 25 в колпаке 6 установлен регулируемый упор 31, положение которого фиксируется гайкой 32. В конической пробке 10 выполнено ступенчатое сквозное отверстие 33, сообщающее пространство 20 между торцами хвостовика 18 шпинделя 17 и гнезда 19 с проходным каналом 13 внутри конической пробки 10. В отверстии 33 размещен обратный клапан 34 с поджатым возвратной пружиной 35 к седлу 36 шаровым подъемным золотником 37 и приводом от рукоятки управления 25 через кулачок 24 и шпиндель 17. Для взаимодействия с золотником 37 обратного клапана 34 шпиндель 17 снабжен толкателем 38. Обратный клапан 34 закреплен в сквозном отверстии 33 резьбовым колпачком 39. Между верхним торцом конической пробки 10 и торцом шпинделя 17 предусмотрена полость 40, уплотненная кольцом 16 и сальником 26. Между боковыми поверхностями толкателя 38 и отверстия 33 предусмотрен кольцевой зазор 41. Между возвратной пружиной 9 и упорным подшипником 8 установлена регулировочная прокладка 42, при помощи которой изменяют установочное усилие пружины 9. Угол конусности корпуса 1 и пробки 10 превышает угол трения их материалов, вследствие чего конусное соединение выполнено несамотормозящимся.

Заявляемый угловой переключающий кран работает следующим образом.

При повороте рукоятки управления 25 в продольном направлении вниз поворачивается на оси 23 соединенный с рукояткой кулачок-эксцентрик 24. В результате упора наружной поверхности кулачка-эксцентрика 24 через плавающий сферический подпятник 30 в колпак 6 происходит преобразование поворота кулачка-эксцентрика 24 в поступательное движение шпинделя 17. При этом происходит сжатие возвратных пружин 21, 9 и перемещение конической пробки 10 вниз внутри конической полости 7 корпуса 1. Толкатель 38 шпинделя 17, воздействуя на шаровой золотник 37 и сжимая возвратную пружину 35, отодвигает шаровой золотник 37 обратного клапана 34 от седла 36 и соединяет по кольцевому зазору 41 проходной канал 13 пробки 10 с пространством 20 между торцами хвостовика 18 шпинделя 17 и гнезда 19 и полостью 40 над верхним торцом конической пробки 10.

При отсутствии давления среды установочное усилие возвратной пружины 9 прижимает коническую пробку 10 к конической поверхности полости 7 корпуса 1.

При наличии давления среды и при закрытом обратном клапане 34 результирующее усилие от давления среды на коническую пробку 10 меньше установочного усилия возвратной пружины 9 и направлено в противоположную сторону, вследствие чего оно уменьшает усилие прижатия конической пробки 10 к конической поверхности полости 7 корпуса 1. В момент открытия обратного клапана 34 давление среды в полости 40 сравнивается с давлением среды в проходном канале 13 пробки 10, вследствие чего отжимающее пробку 10 результирующее усилие растет и становится больше установочного усилия пружины 21. Поворот рукоятки управления 25 облегчается.

Последующий поворот рукоятки управления 25 в поперечном направлении влево или вправо приводит к повороту пробки 10 на упорном подшипнике 8, а поворот ее в продольном направлении вверх в пазу 28 колпака 6 до упора приводит к восстановлению под действием возвратной пружины 9 контакта конусных уплотнительных поверхностей корпуса 1 и пробки 10 и перекрытию пробкой 10 одного из патрубков 2 или 3 корпуса. При этом кулачок-эксцентрик 24, поворачиваясь на оси 23 с уменьшением радиуса, дает возможность шпинделю 17 под действием давления среды и возвратной пружины 21 переместиться вверх, а шаровому золотнику 37 обратного клапана 34 под действием обратной пружины 35 сесть на седло 36 и перекрыть доступ среде из проходного канала 13 конической пробки 10 в полость 40 над ее верхним торцом. За счет перемещения шпинделя 17 под действием возвратной пружины 21 вверх объем полости 40 над верхним торцом конической пробки 10 увеличивается, а давление среды в ней падает. Противодействие пружине 9, поджимающей пробку 10 к уплотнительной поверхности полости 7, уменьшается.

После завершения ремонтных работ переключающий кран приводится в исходное положение поворотом рукоятки управления 25 в крайнее верхнее положение в среднем пазу 28 колпака 6. Среднее положение рукоятки управления 25 соответствует подводу рабочей среды к обоим предохранительным клапанам, крайнее верхнее положение рукоятки управления 25 в левом пазу 28 колпака 6 соответствует отключению левого клапана, крайнее верхнее положение рукоятки управления 25 в правом пазу 28 колпака 6 соответствует отключению правого клапана. При изменении суточной температуры окружающей среды постоянство усилия управления рукояткой 25 поддерживается возвратной пружиной 9.

Формула изобретения

1. Угловой переключающий кран, содержащий корпус с выходными патрубками и конической полостью для установленной на подшипнике конической пробки с проходным каналом внутри нее, торцевую крышку корпуса с входным патрубком, фиксируемую в корпусе, поворотную в поперечном и продольном направлениях относительно корпуса и в продольном направлении относительно пробки рукоятку управления, соединенную с пробкой через кулачок, снабженный ограничителем его продольного перемещения вверх, и возвратную пружину, отличающийся тем, что пробка снабжена шпинделем, шарнирно связанным с кулачком и соединенным с пробкой неподвижно в поперечном направлении и ограниченно подвижно в продольном, при этом возвратная пружина размещена в пространстве между торцами шпинделя и пробки, которое при повороте рукоятки управления в продольном направлении вниз сообщается с проходным каналом внутри пробки, а при повороте в обратную сторону изолируется от него.

2. Угловой переключающий кран по п.1, отличающийся тем, что ограничитель продольного перемещения кулачка вверх снабжен плавающим подпятником.

3. Угловой переключающий кран по п.1, отличающийся тем, что в пробке выполнено сквозное отверстие, сообщающее пространство между торцами шпинделя и пробки с проходным каналом внутри пробки.

4. Угловой переключающий кран по п.3, отличающийся тем, что в сквозном отверстии в пробке размещен обратный клапан с подпружиненным подъемным золотником и приводом от поворотной рукоятки через кулачок и шпиндель.

5. Угловой переключающий кран по п.4, отличающийся тем, что для взаимодействия с подпружиненным подъемным золотником обратного клапана шпиндель снабжен толкателем, размещенным в сквозном отверстии в пробке с кольцевым зазором.

6. Угловой переключающий кран по п.1, отличающийся тем, что между пробкой и торцевой крышкой корпуса дополнительно установлена возвратная пружина.

РИСУНКИ