Кульовий кран

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к шаровым кранам, и может быть использовано для перекрытия трубопроводов. больших диаметров, находящихся под высоким давлением. Цель изобретения 5 повышение надежности работы крана за счет обеспечения равномерного по поперечному сечению предварительного напряженно-деформированного состояния уплотнения. Выполнение наружной поверхности 8 внутренней втулки 5 в зоне гнезда заделки конической, сходящейся с конической поверхностью 10 наружной втулки 4, и выполнение профиля уплотнительного кольца 6 с припуском относительно конической поверхности 8 внутренней втулки 5 _ обеспечивают в процессе запрессовки уплотнительного кольца 6 в гнездо заделки наличие клинового эффекта, при котором получаются высокие усилия об-> жатия уплотнительного кольца 6 в гнезде заделки и уменьшается интенсивность его (кольца) износа при вращении шаровой пробки 2. 3 ил. ^Фодо 11 О 1 1455108 Изобретение относится к арматуростроению, в частности к шаровым кранам, и может»быть использовано для обеспечения герметичности затворов шаровых кранов, предназначенных для перекрытия трубопроводов больших диаметров, находящихся под высоким давлением. Целью изобретения является повышение надежности работы крана за счет обеспечения равномерного по поперечному сечению предварительного напряженно-деформированного состояния уплотнительного элемента. 15 На фиг. 1 изображен шаровой кран с фиксированной шаровой пробкой и плавающим узлом уплотнения, разрез; на фиг. 2 - узел уплотнения в сборе; на фиг.З - уплотнитель при его обжа- 20 тии (на нижней части фиг. 3 показано ііоложение в процессе обжатия, а на верхней части - момент окончания сборки седла и полного обжатия уплотнителя в гнезде). 25 Шаровой кран содержит установленную в корпусе 1 шаровую пробку 2 со шпинделем 3, уплотненную узлами уплотнения, состоящими из металлических разъемных кольцевых седел, каж- 30 дое из которых включает наружную 4 и внутреннюю 5 втулки, контактирующие между собой по цилиндрической поверхности и образующие гнездо заделки упругого уплотнительного коль35 ца 6 с кольцевой щелью 7 для выхода кольца 6. Гнездо заделки образовано внутренней кольцевой расточкой в наружной втулке 4 и наружной поверхностью 8 внутренней втулки 5. Цилиндрическая поверхность 9 расточки огра- 40 ничена со стороны пробки конической поверхностью 10, а с противоположной стороны - упорной поверхностью 11, расположенной перпендикулярно к продольной оси крана. Наружная поверх- 45 ность 8 внутренней втулки 5 в зоне гнезда заделки выполнена конической с углом с полуконуса не более 30 . і Конические поверхности 10 и 8 соот50 ветственно расточки и внутренней втулки 5, образующие кольцевую щель 7 для выхода уплотнительного кольца 6 ( выполнены сходящимися. Уплотни — тельное кольцо 6 выполнено с аналогичным гнезду заделки профилем попе- 55 речного сечения, причем коническая поверхность уплотнительного кольца 6» контактирующая с конической по верхностью 8 внутренней втулки 5, выполнена с припуском по отношению к состоянию обжатия (т.е. предварительному напряженно-деформированному состоянию в гнезде, соответствующему полной сборке уплотнения, осуществляемому стягиванием втулок 4 и 5 посредством болтов или шпилек 12. Линия перехода к наружной конической поверхности 8 внутренней втулки 5 расположена в плоскости упорной поверхности Т1 наружной втулки 4. Предварительное прижатие уплотннтельных колец 6 к поверхности пробки 2 осуществляется с помощью пружин 13, действующих в осевом направлении на плавающие разъемные седла. Шаровой кран работает следующим образом. Под действием привода через шпиндель 3 крутящий момент передается на пробку 2. Поворачиваясь на 90 , пробка 2 открывает или перекрывает поток рабочей среды в трубопроводе. Положение пробки 2, при котором ее проходное сечение совпадает с проходным сечением трубопровода, соответствует открытому положению крана. При закрытой пробке 2 уплотнительные кольца 6 предотвращают переток рабочей среды из участка трубопровода, находящегося под давлением, в участок, предохраняемый от поступления рабочей среды. При этом герметичность уплотнения пробки обеспечивается за счет прижатия выступающей из щели 7 гнезда части колец 6 к поверхности пробки 2 посредством действия на плавающие седла, состоящие из втулок 4 и 5, осевого усилия от пружин 13 и перепада давления на каждом седле уплотнения. Герметичность уплотнения достигается за счет превышения значений максимальных контактных напряжений (удельных давлений) в стыке уплотнительного кольца 6 с поверхностью пробки 2 над величиной запираемого давления. В шаровом кране достижение высоких усилий обжатия уплотнителя обеспечивается за счет использования клинового эффекта при запрессовке уплотннтельного кольца 6 в гнездо заделки механическим путем посредством стягивания внутренней 5 и наружной Л втулок шпильками или болтами 12 в процессе сборки узла уплотнения. При этом усилия запрессовки (обжатия) 1455108 уплотнителя во много раз превышают вующих на уплотнительное кольцо предельные усилия затяжки шпилек (болпроекциях на продольную ось к тов) 12, что вытекает из анализа сил, и от коэффициента трения ( f T P ) кондействующих на уплотнительное кольцо тактирующих поверхностей уплотнитель(фиг.З). ного кольца и внутренней втулки, при При равномерном стягивании втулок этом должно соблюдаться неравенство сила стягивания втулок от суммарного усилия затяжки болтов действует в f r г. (0,5 - sin d)}cosd. осевом направлении как на наружную 4, 10 так и на внутреннюю 5 втулки, причем Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я векторы сил направлены навстречу друг другу (стягивание втулок). Коническая Шаровой кран, содержащий размещенповерхность внутренней втулки контакную в корпусе шаровую пробку и узел тирует при этом с конической поверх- 15 ее уплотнения в виде разъемного кольностью уплотнительного кольца, имею^ цевого седла, состоящего из наружной щей припуск h. На этой конической пои внутренней втулок, контактирующих верхности контакта возникают две симежду собой по цилиндрической поверхлы, действующие на уплотнительное ности и образующих гнездо заделки кольцо (реакции конической поверхнос- 20 упругого уплотнительного кольца, имети втулки) - это сила нормального ющее кольцевую щель для выхода укадавления и сила трения. занного кольца, причем гнездо заделЭти силы образуют равнодействующую силу, действующую на уплотнительное кольцо 6. Сила нормального давления является активной силой, запрессовывающей уплотнительное кольцо 6 в гнездо заделки. Сила трения в данном случае является "вредной" силой. При запрессовке уплотнительного кольца в гнездо имеет место клиновой эффект, заключающийся в превышении силы нормального давления (запрессовывающей силы) над силой стягивания втулок и в скольжении контактирующих конических поверхностей уплотнительного кольца и внутренней втулки друг относительно друга, что исключает выворачивание уплотнительного кольца из гнезда при его запрессовке . Величина угла Ы, определяющая возможность получения указанного клинового эффекта, выбирается в зависимости от соотношения сил, дейст 25 30 35 40 ки образовано наружной поверхностью внутренней втулки и внутренней кольцевой расточкой в наружной втулке, цилиндрическая поверхность которой ограничена со стороны пробки конической поверхностью, а с противоположной стороны - упорной поверхностью, перпендикулярной к продольной оси крана, причем уплотнительное кольцо выполнено с аналогичным гнезду заделки профилем поперечного сечения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы, наружная поверхность внутренней втулки ' зоне гнезда заделки выв полнена конической, сходящейся с конической поверхностью наружной втулки, а линия перехода к конической поверхности внутренней втулки расположена в плоскости упорной поверхности наружной втулки, причем конфигурация профиля поперечного сечения уплотнительного кольца выполнена с припуском по конической его поверхности относительно конической поверхности внутренней втулки. 1455108 Редактор А.Лежнина Составитель А.Бирюкова Техред М.Дидык Корректор Э.Лончакова Заказ 7434/43 Тираж 721 Подписное ВНШіПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4