Кульовий кран

Винахід відноситься до нафтогазової, нафтопереробної та нафтохімічної промисловості, зокрема до устьової та запірно-регулюючої арматури, працюючої під тиском, і може бути використаний при облаштуванні нафтових та газових свердловин, об'єктів нафтогазопереробці, нафто хімії та ін. Відомий кульовий кран (див. рекламний проспект ЦКБ "Титан", м. Волгоград, РФ), який містить циліндричний корпус, два різзевих фланця, з'єднаних з корпусом болтами, дві підпружинених втулки, кулю з центральним отвором, виконану заодно з двома осями, кришку, з'єднану з корпусом сегментами, кільцями та болтами. Одна вісь кулі встановлена в корпусі, інша - в кришці і виконана з квадратним продовженням, на якому за допомогою болта та кільця монтується рукоять. В необхідних місцях крану монтуються ущільнення. Недоліком цієї конструкції є корпусна громіздкість (ливарні або ковані заготовки) і велика кількість болтових з'єднань, що призводить до великої ваги (при інших рівних умовах - діаметр отвору і робочий тиск), а також ускладнення і подовження зборки крану. Зборка ускладнена тим, що один кінець вісі встановлюється в корпусі, інший - в кришці. Це потребує високої точності при виготовленні та підгонці при зборці. Найбільше близьким до запропонованого технічного рішення є кран кульовий прохідний (див. "Каталог продукции ОАО "Юго-Камский машиностроительный завод им. Лепсе", с. Юго-Камськ, Пермська обл., РФ), який містить три двофланцевих циліндричних корпуси, з'єднаних між собою болтовими з'єднаннями. Проміжний корпус містить два підпружинених сідла, "плаваючу" кулю з центральним отвором, одну вісь, яка одним Т-образним кінцем входить до пазу кулі, іншим кінцем з'єднується з рукояттю. Недоліки цього технічного рішення наступні. Поперше, це корпусна громіздкість (ливарні або ковані заготовки) і велика кількість болтових з'єднань, що в цілому призводить до великої ваги кульового крану. По-друге, дуже ускладнюється та значно подовжується зборка крану. По-третє, хоча куля і виконана "плаваючою", але її кінематичний зв'язок з однією віссю створює несиметричну опору кулі, що підви щує крутний момент на рукояті при відчиненні крану. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення кульового крану шляхом оснащення осей, кінематично зв'язаних з кулею, сферичними поверхнями та встановлення їх зсередини корпуса, які спираються на його внутрішню циліндричну поверхню, при цьому рукоять має поперечку, яка в положеннях "відчинено-зачинено" своєю твірною циліндричної поверхні спирається на твірною зовнішньої циліндричної поверхні корпуса у взаємно перпендикулярному напрямі, зниження ваги, спрощення і скорочення терміну зборки кульового крану, зниження крутного моменту при відкриванні кулі. Поставлена задача вирішуються за рахунок того, що в кульовому крані, який містить циліндричний корпус, "плаваючу" кулю з центральним отвором, вісі, кінематично зв'язані з кулею, рукоять, ущільнення, постачений осями, які мають сферичні поверхні, які спираються на внутрішню циліндричну поверхню корпуса, при цьому рукоять має поперечку, яка в положеннях "відчинено-зачинено" своєю твірною циліндричної поверхні спирається на твірну зовнішньої циліндричної поверхні корпуса у взаємно перпендикулярному напряму. Наявність осей, кінематично зв'язаних з кулею, і постачених сферичними поверхнями, які спираються на внутрішню циліндричну поверхню корпуса, дає змогу обертанню рукояті з осями і кулею. Встановлення осей зсередини корпуса дозволяє створити компактну конструкцію кульового крану, використати в якості циліндричного корпуса трубні заготовки і при інших рівних умовах зменшити вагу, спростити і скоротити термін зборки кульового крану в цілому. Постачання рукояті крану поперечкою, яка в положеннях "відчинено-зачинено" своєю твірною циліндричної поверхні спирається на твірну зовнішньої циліндричної поверхні корпуса у взаємно перпендикулярному напряму дає змогу створити симетричну схему опор осей кулі, що знижує крутний момент при відкриванні кулі. На приведених кресленнях показано запропонований кульовий кран: фіг.1 - вертикальна проекція кульового крану, фіг.2 - розріз А-А (горизонтальна проекція) кульового крану, фіг.3 - розріз Б-Б (профільна проекція) кульового крану. Кульовий кран містить корпус 1, в якому розташовано сідло 2 і дві осі 3, встановлені в радіальних отворах. В корпус 1 на різі встановлюється перехідник 4 з розташованим в ньому сідлом 2. Між седлами 2 розміщена куля 5 з центральним отвором, який разом з відповідними отворами в корпусі 1 и перехіднику 4 становить єдиний отвір кульового крану. Куля 5 має два симетричних поздовжніх паза, в яких розташовано Т-образні кінці осей 3. З іншого боку вісі 3 виконані у виді квадратів, які входять до відповідних квадратних отворів рукояті 6. Рукоять складається із двох серег, з'єднаних поперечкою 7, яка, в свою чергу, з'єднана з ручкою. Поперечка 7 своєю твірною циліндричної поверхні знаходиться на твірної зовнішньої циліндричної поверхні корпуса. Вісі 3 мають сферичні поверхні 8, які спираються у внутрішню циліндричну поверхню 9 корпуса 1. Ущільнення кульового крана - 10. На кресленні фіг.3 р укоять 6 умовно повернута. Збірка кульового крана призволиться наступним чином. В корпус 1 встановлюється сідло 2. Зсередини корпуса 1 в радіальному напрямку симетрично встановлюються обидві вісі 3 таким чином, що їх сферичні поверхні спираються у внутрішню циліндричну поверхню 9 корпуса 1, одночасно квадрати осей 3 входять у відповідні квадратні отвори попередньо зорієнтованої рукояті 6. Далі рукоять 6 встановлюється в положення "зачинено", при цьому поперечка 7 рукояті спирається на зовнішню циліндричну поверхню корпуса 1. Після цього в корпус 1 вставляється куля 5, в поздовжні пази якої входять Т-образні кінці осей 3. Куля 5 просувається до контакту з посадочним місцем сідла 2 корпуса 1. Далі перехідник 4 з встановленим в ньому другим сідлом 2 вгвинчується до контакту посадочного місця седла з кулею 5. Збірка кульового крана завершена і має положення "зачинено". Кульовий кран працює наступним чином. Положення "відчинено" - "зачинено" призводиться обертом по годинниковій стрільці або проти рукояті 6 ручкою на 90° до натиску циліндричної поверхні поперечки 7 на зовнішню циліндричну поверхню корпуса 1. При цьому обертання осей 3 призволиться за рахунок сферичних поверхонь 8, контактуючих з внутрішньою поверхнею 9 корпуса 1. Одночасно за рахунок Т-образного з'єднання осей 3 обертається куля 5, яка відчиняє чи зачиняє кульовий кран. Куля 5 є "плаваючою", оскільки кінематично жорстко не пов'язана з взаємодіючими елементами: седлами 2 і осями 3. Тому в положенні "зачинено" куля 5 під тиском рідини, газу та ін. притискується (в залежності від напряму потоку) до одного із седел 2 і перекриває отвір кульового крану.