Патент на конструкцию шарового крана ГШК №2310787

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к кранам шаровым, и предназначено для использования при высоких давлениях рабочей среды. В корпусе крана шарового размещены седла в виде уплотнительных колец с плоскими торцовыми поверхностями и поворотная шаровая пробка с центральным проходным каналом. Крышки корпуса с внутренней стороны имеют выступы.

Наружная конусная поверхность крышек контактирует с уплотнительным кольцом. Внутренняя конусная поверхность крышек контактирует в закрытом положении с шаровой пробкой. Уплотнительное кольцо установлено с предварительным натягом. Наименьший диаметр наружного конуса равен большему основанию внутреннего конуса. Изобретение направлено на возможность использования в нем при высоких давлениях рабочей среды эластичных и упругих материалов, например резин, для изготовления уплотнительных колец и свести к минимуму их износ.

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).

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.

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.

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.).

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.

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.

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.

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.

Техническое решение обладает изобретательским уровнем. Оно не следует явным образом из опубликованных технических материалов.

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.

Изобретение поясняется чертежами.



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.

Рассмотрим три основных момента в работе крана:

1. Кран открыт.

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.

2. Кран надо закрыть.

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.

3. Кран надо открыть.

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.

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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Кран шаровой, в корпусе которого размещены седла в виде уплотнительных колец с плоскими торцовыми поверхностями и поворотная шаровая пробка с центральным проходным каналом, отличающийся 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 равен большему основанию внутреннего конуса.