Результат интеллектуальной деятельности: ШАРОВОЙ КРАН

Изобретение относится к запорной арматуре и может быть использовано в составе магистральных трубопроводов для перекрытия транспортируемой рабочей среды.

Известны шаровые краны, содержащие корпус и сферическую поворотную пробку, размещенную в седловых уплотнениях, нагруженных в сторону пробки упругодеформируемым элементом (EP, 0401443, A1, кл. F 16 K 5/06, 1989 г.), в том числе в виде тарельчатой пружины (RU, 2098706, C1, кл. F 16 K 5/06, 1997 г. ; RU, 95113139, кл. F 16 K 5/06, 1997 г.). Наиболее близким техническим решением к заявляемому является шаровой кран, содержащий корпус, сферическую поворотную пробку и седловые уплотнения, каждое из которых поджато к поверхности пробки тарельчатой пружиной, взаимодействующей с пробкой опорной поверхностью меньшего диаметра, при этом поверхность каждого из уплотнений, обращенная в сторону от пробки, выполнена конической, а пружина введена в контакт с последней боковой поверхностью (DE 3305193A1, F 16 K 5/20, 25.08.83 г.). В условиях воздействия на запорный орган рабочей среды высокого давления усилия одной пружины может оказаться недостаточно для обеспечения герметичности пары седло-пробка.

Настоящее изобретение решает задачу повышения герметичности шарового крана в области седел путем изменения механизма взаимодействия пружины и уплотнения за счет изменения конструкции упомянутых элементов.

Задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, размещенные во внутренней полости сферическую поворотную пробку и седловые уплотнения, каждое из которых нагружено в сторону пробки размещенной в проточке корпуса тарельчатой пружиной, поверхность уплотнения, обращенная в сторону от пробки, выполнена конической и пружина введена в контакт с ней боковой поверхностью, дополнительно введена вторая пружина, размещенная с возможностью взаимодействия с первой опорной поверхностью большего диаметра, а объем проточки корпуса, ограниченный внутренней конической поверхностью первой пружины и плоскостью, совпадающей с ее опорной поверхностью большего диаметра, принят большим или равным объема части седлового уплотнения, ограниченной его поверхностью, введенной в контакт с пружиной плоскостью, совпадающей с опорной поверхностью меньшего диаметра упомянутой пружины и частью наружной поверхности уплотнения между упомянутой плоскостью и поверхностью уплотнения, обращенной к пружине. Экспериментальным путем установлено, что наилучшим соотношением объемов является 1,05 к 1,0. Установленная подобным образом пара пружин под воздействием давления со стороны пробки, обусловленного рабочей средой, сжимается, при этом внутреннее напряжение уплотнения (выполненного, как правило, из упругодеформируемого материала) оказывается направленным так, что обеспечивает герметичность соединений уплотнения с пробкой и внутренней поверхностью корпуса.

В шаровом кране, предназначенном для использования в трубопроводах сверхвысокого давления, с каждой из пружин дополнительно введена в контакт по наружной поверхности по меньшей мере одна тарельчатая пружина, взаимодействующая боковой поверхностью с внутренней поверхностью либо первой, либо второй пружины. Количество пружин в "пакете" определяется расчетным или экспериментальным путем.

Изобретение поясняется описанием и приложенными к нему чертежами. На фиг. 1 представлен разрез шарового крана; на фиг. 2 - разрез уплотнительного узла.

Шаровой кран включает корпус 1, размещенные во внутренней полости корпуса сферическую поворотную пробку 2, седловые уплотнения 3 и взаимодействующие между собой опорными поверхностями большего диаметра первую и вторую тарельчатые пружины 4 и 5. Пружина 4 введена в контакт с ответной поверхностью уплотнения своей наружной конической поверхностью. Объем V₁ части внутренней полости корпуса, ограниченной внутренней конической поверхностью пружины 4 и плоскостью, совпадающей с ее опорной поверхностью большего диаметра, выбран не меньшим объема части седлового уплотнения 3, ограниченной его поверхностью, контактирующей с пружиной 4, плоскостью, совпадающей с опорной поверхностью меньшего диаметра пружины 4 и частью наружной поверхности уплотнения 3 между упомянутой плоскостью и поверхностью уплотнения, обращенной в сторону от пробки. С возможностью взаимодействия с пружинами 4 и 5 внутренними коническими поверхностями введены дополнительные пружины 6 и 7 соответственно. Поворотная пробка 2 связана с приводом 8 посредством штока 9.

Шаровой кран функционирует следующим образом.

В состоянии крана "открыт" рабочая среда свободно проходит через его внутреннюю полость. Поворотом пробки посредством привода 8 на угол 90^o кран переводится в положение "закрыт", при этом давлением среды через пробку 2 и уплотнение 3 происходит сжатие пружин 4 и 5 (а также 6 и 7). Усилие сжатых пружин обеспечивает поджатие уплотнения к поверхности пробки и герметичность запорной системы.

Шаровой кран используется в составе трубопроводов, транспортирующих рабочую среду (жидкость, газ, пар) высокого давления.