шаровой кран (варианты)

Формула изобретения

1. Шаровой кран, содержащий корпус, размещенные в корпусе сферическую поворотную пробку, по меньшей мере, одно седловое уплотнение, установленное во втулке, и пружинное поджимное устройство, отличающийся тем, что пружинное поджимное устройство содержит чередующиеся по величине наружного диаметра элементы, причем наружный диаметр меньшего из элементов выполнен большим внутреннего диаметра соседнего с ним элемента.

2. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что упомянутое поджимное устройство выполнено в виде набора контактирующих одна с другой пружинных шайб.

3. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что упомянутое поджимное устройство размещено в проточке корпуса с возможностью контакта с торцевой поверхностью втулки, обращенной от пробки.

4. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что между втулкой и уплотнением образован зазор, в котором установлено упомянутое поджимное устройство с возможностью контакта с торцевой поверхностью уплотнения.

5. Шаровой кран, содержащий корпус, размещенные в корпусе сферическую поворотную пробку, по меньшей мере, одно седловое уплотнение, установленное во втулке, и поджимное устройство, отличающийся тем, что поджимное устройство выполнено в виде конической пружины, при этом наружный диаметр каждого последующего витка пружины в направлении вершины конуса выполнен большим внутреннего диаметра предыдущего витка.

6. Шаровой кран по п.5, отличающийся тем, что упомянутое поджимное устройство размещено в проточке корпуса с возможностью контакта с торцевой поверхностью втулки, обращенной от пробки.

7. Шаровой кран по п.5, отличающийся тем, что между втулкой и уплотнением образован зазор, в котором установлено упомянутое поджимное устройство с возможностью контакта с торцевой поверхностью уплотнения.

Описание изобретения к патенту

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 (ЕР, 0401443, А1, кл. F 16 К 5/06, 1989 г.; RU, 2217636, F 16 K 5/06, 2002 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 (RU, 2145685, F 16 K 5/06, 2000 г.). В условиях воздействия на запорный орган рабочей среды в широком диапазоне давлений усилия одной пружины может оказаться недостаточным для обеспечения герметичности пары седло - пробка.

Настоящее изобретение решает задачу повышения герметичности шарового крана в области седел путем изменения механизма действия поджимного элемента за счет изменения его конструкции. Задача решается в двух вариантах выполнения изобретения.

В первом варианте задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, размещенные в корпусе сферическую поворотную пробку, по меньшей мере, одно седловое уплотнение, установленное во втулке, и поджимное устройство, последнее содержит чередующиеся по величине наружного диаметра пружинные элементы, при этом наружный диаметр меньшего из элементов выполнен большим внутреннего диаметра соседнего с ним элемента. Упомянутое поджимное устройство выполнено в виде набора контактирующих одна с другой пружинных шайб. Количество шайб в «пакете» определяется расчетным или экспериментальным путем. Наиболее эффективно работают шайбы с круглым поперечным сечением. Упомянутое поджимное устройство размещено в проточке корпуса с возможностью контакта с торцевой поверхностью втулки, обращенной от пробки. Между втулкой и уплотнением образован зазор, в котором установлено упомянутое поджимное устройство с возможностью контакта с торцевой поверхностью уплотнения. В этом случае упомянутое устройство воздействует непосредственно на уплотнение.

Во втором варианте задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, размещенные в корпусе сферическую поворотную пробку, по меньшей мере, одно седловое уплотнение, установленное во втулке, и поджимное устройство, последнее выполнено в виде конической пружины, диаметр каждого последующего витка которой в направлении вершины конуса выполнен большим внутреннего диаметра предыдущего витка. Упомянутое поджимное устройство, как и в первом варианте, размещено в проточке корпуса с возможностью контакта с торцевой поверхностью втулки, обращенной от пробки. Между втулкой и уплотнением образован зазор, в котором установлено упомянутое поджимное устройство с возможностью контакта с торцевой поверхностью уплотнения.

Под воздействием сравнительно небольшого давления рабочей среды поджимное устройство работает как обычная объемная пружина, усилие сжатия которой воздействует на торцевые поверхности втулки либо непосредственно седлового уплотнения, прижимая последнее к поверхности пробки и обеспечивая герметичность пары пробка - седло. Под воздействием рабочей среды высокого давления поджимное устройство преобразуется в плоскую пружину, однако ее упругие свойства не теряются за счет неполного вхождения одного элемента в другой с упругим воздействием на соседний элемент в направлении, перпендикулярном оси корпуса, и появления составляющей упругой силы, воздействующей на боковые поверхности втулки или корпуса в зависимости от места размещения устройства. Таким образом, существенно расширяется диапазон рабочих давлений среды, в котором обеспечивается герметичность шарового крана в области седла.

Изобретение поясняется описанием и приложенными к нему чертежами. На фиг.1 представлен продольный разрез шарового крана в первом варианте изобретения; на фиг.2 - продольный разрез шарового крана во втором варианте изобретения.

Шаровой кран содержит корпус 1, размещенные во внутренней полости корпуса сферическую поворотную пробку 2, седловое уплотнение 3, установленное во втулке 4, и поджимное устройство, содержащее чередующиеся по величине элементы. В первом варианте (фиг.1) - это установленный в проточке корпуса с возможностью контакта с торцевой поверхностью втулки набор контактирующих одна с другой шайб большего 5 и меньшего 6 наружных диаметров, причем наружный диаметр меньшей шайбы 6 выполнен большим внутреннего диаметра шайбы 5. Во втором варианте (фиг.2) - это коническая пружина 7, наружный диаметр каждого последующего витка которой в направлении вершины конуса выполнен большим внутреннего диаметра предыдущего витка. Поджимное устройство как в первом, так и во втором варианте изобретения может быть установлено в проточке, выполненной во втулке 4 с возможностью контакта с торцевой поверхностью уплотнения 3, обращенной от пробки. Оно выполнено также в виде либо набора пружинных шайб разного диаметра 8 и 9, либо в виде конической пружины 10 с аналогичным упомянутому выше соотношением внешних и внутренних диаметров витков.

Шаровой кран функционирует следующим образом.

В состоянии крана "открыт" рабочая среда свободно проходит через его внутреннюю полость. Поворотом пробки посредством привода на угол 90° кран переводится в положение "закрыт", при этом давлением среды происходит сжатие поджимных пружинных элементов. Усилие сжатия обеспечивает надежный контакт уплотнения с поверхностью сферической пробки и, следовательно, герметичность шарового крана.

Шаровой кран используется в составе трубопроводов, транспортирующих рабочую среду (жидкость, газ, пар) в широком диапазоне давлений.