Шаровой кран из композиционных материалов и способ его изготовления

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к шаровым кранам и предназначено для использования в магистральных и технологических трубопроводах.

Известен шаровой кран по пат. RU №2.327.073 С1, МПК F16K 5/06 (2006.01), содержащий сварной корпус с входным и выходным патрубками, шаровую поворотную на двух опорах пробку с проходным отверстием, два подпружиненных седла с уплотнительными кольцами и обоймами для взаимодействия с шаровой пробкой. В нем корпус выполнен неразъемным сварным, а уплотнения поджимаются к шаровой пробке пружинами.

Известен шаровой кран по пат. RU №2.103.582 С1, МПК F16K 5/06 (2006.01), содержащий корпус с двумя резьбовыми патрубками и шаровой пробкой. В нем корпус выполнен разъемным, а поджатие уплотнений осуществляется упруго деформируемыми кольцами.

Известен шаровой кран по пат. RU №2.273.782 С1, МПК F16K 5/20 (2006.01), содержащий корпус с входным и выходным патрубками и шаровую пробку на двух опорах, нижняя из которых выполнена сферической. В нем корпус выполнен с отверстием по размеру шаровой пробки, закрытое фланцем, через которое производится сборка.

Конструктивно кран имеет седло с уплотнительным элементом, поджимаемым пружинами.

Известен шаровой кран по пат. RU №2.117.843 С1, МПК F16K 5/20 (2006.01), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровую поворотную пробку, поворачиваемую приводным валом, расположенные концентрично оси патрубков седловые кольца, поджимаемые к шаровой пробке тарельчатыми пружинами. Корпус выполнен металлическим неразъемным.

Изобретение касается снабжения крана дополнительными средствами уплотнения в виде смазки и/или мягких уплотнений.

Известен шаровой кран по пат. RU №2.334.149 С2, МПК F16K 5/20 (2006.01), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровую поворотную пробку на опорах и два подпружиненных к пробке седла. Каждое седло содержит уплотнительное полиуретановое кольцо, закрепленное в обойме, и обойму с отверстиями для подвода смазки-герметика в зазор между пробкой и обоймой. В нем корпус также выполнен неразъемным сварным металлическим с пружинным поджатием седла к шаровой пробке.

Известен способ изготовления шарового крана по пат. RU №2.193.130 С2, МПК F16K 5/06 (2006.01), при котором предварительно изготавливают заготовку корпуса с патрубками, шаровую пробку и шток, помещают пробку во внутреннюю полость заготовки и фиксируют ее. После чего помещают заготовку в пресс-форму и проводят обжатие (заключение в единую конструкцию). Предварительно изготавливают седловые уплотнения и вводят их в контакт с пробкой и заготовкой корпуса.

Наиболее близкими к данному предлагаемому изобретению являются шаровой кран по пат. №2.327.073 по конструктивному оформлению и способ по пат. №2.193.130 по заключению в единую конструкцию.

Однако они касаются изготовления неразъемных корпусов кранов сваркой из металла и заключения всех составных частей в металлический корпус соответственно сваркой частей корпуса или их опрессовкой, и поджатия уплотнений пружинами, реже за счет их эластичности.

Задачей данного предлагаемого изобретения является создание шарового крана для магистральных и технологических трубопроводов с неразъемным корпусом с рациональной конструкцией и способом изготовления его из композиционных материалов и уплотнений с циклическим нагружением - разгружением их в зависимости от положения шаровой пробки.

Существенными отличительными признаками конструкции шарового крана являются:

- выполнение корпуса в виде неразъемной конструкции из композиционных армированных материалов с силовым замыканием их армирующих слоев вокруг патрубков и опор шаровой пробки и сплошной укладкой по поверхности пробки;

- выполнение уплотнения с возможностью циклического поджатия к поверхности шаровой пробки под давлением, большим, чем давление транспортируемой среды в трубопроводе во время транспортировки, и снятия его при повороте пробки и новом поджатии после завершения поворота.

Существенным отличительным признаком способа изготовления шарового крана является ведение объединения всех предварительно изготовленных и установленных на оправку частей шарового крана замоткой нитяным или ленточным композиционным материалом с замыканием его вокруг патрубков и опор шаровой пробки и со сплошной укладкой его по поверхности пробки.

Предложенная конструкция шарового крана и способ его изготовления из композиционных материалов поясняются чертежами.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема шарового крана; на фиг. 2 и 3 открытое и закрытое положения шаровой пробки; на фиг. 4 - общий вид шарового крана.

Шаровой кран (фиг. 1) содержит неразъемный корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, шаровую пробку 4 с проходным отверстием 5 для протекающей среды. Шаровая пробка 4 смонтирована в двух опорах 6 и 7. Кран имеет обоймы 8 с уплотнительными элементами, контактирующими с поверхностью шаровой пробки 4 вблизи проходного отверстия 5.

В нем корпус 1 выполнен в виде неразъемной конструкции из композиционных армированных материалов, которая заключает в себе весь комплект составных частей крана согласно фиг. 1, с сохранением патрубков 2 и 3 металлическими для включения крана в трубопроводные системы.

В этом кране уплотнительные элементы в обоймах 8 выполнены с возможностью поджатия к поверхности шаровой пробки 4 воздухом или жидкостью, подводимыми к штуцерам 9 под давлением Р, превышающим давление транспортируемой среды в трубопроводной системе.

Во время поворота шаровой пробки давление поджатия уплотнительных элементов снимается, что обеспечивает ее свободный поворот и исключает возможность выхода уплотнений из обойм.

Сущность способа изготовления шарового крана заключается в установке всех его составных частей на оправку (на фиг. 1 не показано), включая патрубки 2 и 3, шаровую пробку 4 с опорами 6 и 7 и обоймами 8 с уплотнительными элементами на ее поверхности, и замыкании их в единую конструкцию армированным композиционным материалом вокруг патрубков и опор шаровой пробки и сплошной укладки его на поверхности пробки.

На фиг. 4 представлен общий вид шарового крана предложенной конструкции после художественно-конструкторской проработки.

Принцип действия крана заключается в повороте шаровой пробки 4 от привода (на чертежах не показан) и установки ее в открытом или закрытом положении (фиг. 2 и 3 соответственно). И в этих положениях производится поджатие уплотнительных элементов 9 к поверхности шаровой пробки 4, благодаря чему исключаются утечки транспортируемой жидкости за пределы крана или по направлению ее движения в трубопроводной системе.

По данному предлагаемому изобретению проведены техническая проработка конструкции крана, подбор композиционных материалов с соответствующим коэффициентом усадки и технологии изготовления, исключающей беззазорное обжатие шаровой пробки, и выполнена художественно-конструкторская проработка.