Кульовий кран

1 Кульовий кран, який містить корпус з патрубком і сферичну пробку, яка встановлена у ньому і зв'язана з штоком, на якому розташовані натискна втулка і сальникове ущільнення, на торцях корпуса і патрубка, які стикуються з пробкою, встановлені ущільнювальні кільця, а між корпусом і патрубком розміщене ущільнення, який відрізняється тим, що корпус має розточку з циліндричною і конусною поверхнями, на торці патрубка виконані циліндричні поверхні, а ущільнення містить у собі однобічний кпин і циліндр, розташоване в розточці корпуса і стикується з и циліндричною та конусною поверхнями і з циліндричними поверхнями патрубка, при цьому шток складається зі сходинок з канавкою, у яку входить виступ сальникового ущільнення 2 Кран за п 1, який відрізняється тим, що клин ущільнення має поверхню під кутом 15° 3 Кран за п 1, який відрізняється тим, що конус на поверхня в розточці корпуса виконана під кутом 15° 4 Кран за п 2, п 3, який відрізняється тим, що клин ущільнення з конусною поверхнею розточки утворює клинове з'єднання 5 Кран за п 1, який відрізняється тим, що між торцями конусної поверхні розточки корпуса і торцем клина ущільнення виконаний компенсуючий зазор 6 Кран за п 1, який відрізняється тим, що між зовнішньою поверхнею натискної втулки і внутрішньою поверхнею корпуса виконаний радіальний зазор 7 Кран за п 1 , який відрізняється тим, що між торцем штока і торцем нерухомої щодо штока натискної втулки утворене радіальне ущільнення 8 Кран за п 1, який відрізняється тим, що канавка в одній із сходинок штока має кільцеву форму 9 Кран за п 1, п 8, який відрізняється тим, що в канавці штока виступ сальникового ущільнення зі штоком утворює кільцеве ущільнення 10 Кран за п 1, який відрізняється тим, що у корпусі і патрубку виконані гребінці під кутом 30° для створення лабіринтового ущільнення з ущільнювальними кільцями під сферичну пробку О о Винахід відноситься до запірної арматури, зокрема, до конструкцій кульових фланцевих кранів, які використовуються у системі трубопроводів, що транспортують рідкі та газоподібні агресивні середовища Відомий кульовий кран за патентом Японії № 56-48754, кл F16K 5/06, заявл 24 05 1978 р, опубл 17 11 1981 р, містить клапанну коробку з кульовим клапаном, який розміщений в ній і який підганяють до сідла З клапанною коробкою з одного та другого боків з'єднуються вхідний та вихідний канали, які з великим зусиллям стягуються з коробкою за допомогою болтових кріплень ЗОВНІШНІ ущільнювальні кільця, основним матеріалом яких є графіт, який розширюється, вста новлюють на СІДЛІ Недоліками відомого крана є складність конструкції через пересічні з каналами поверхні, які утворять декілька ВІДСІКІВ, ЩО виключає герметичність і надійність конструкції Відомий кульовий кран за патентом Роси № 2115050, кл F16K5/06, заявл 10 02 1997 р, опубл 10 07 1998 р , містить корпус, у прохідному каналі якого розміщені сферична пробка та ущільнення з натискним елементом, який виконаний у вигляді кільця, яке розміщене у розточенні корпуса Натискний елемент виконаний із пружнодеформованого матеріалу з зовнішньою циліндричною та внутрішньою конічною поверхнями, які контактують з ВІДПОВІДНИМИ поверхнями розточення та ущільнення, при цьому поверхня натискного 47900 елемента, яка звернена до протилежного боку від сферичної пробки і виконана або конічною, або сферично угнутою Недоліками відомого крана є те, що під час підтискання ущільнень не досягається необхідна герметичність, що знижує ДОВГОВІЧНІСТЬ конструкції та термін и служби Відомий кульовий кран за авторським свідоцтвом колишнього СРСР № 1551925, кл F16K 5/20, заявл 13 06 1988 р , опубл 23 03 1990 р , містить корпус з патрубком і сферичну пружну пробку, яка встановлена у ньому і зв'язана зі штоком, на якому розташовані натискна втулка і сальникове ущільнення Кран має маховик із втулкою та кришку, при цьому на штоку нижче втулки встановлений хрестоподібний диск, вище якого в кришці закріплені два підпружиненні упори, які розташовані у перпендикулярних площинах На торцях корпуса і патрубка, які стикуються із пробкою, встановлені ущільнювальні кільця, а між корпусом і патрубком розташоване плоске прямокутне ущільнення, яке виконане із фторопласта Дану конструкцію приймаємо за прототип Недоліками прототипу є - плоске прямокутне ущільнення між корпусом і патрубком вимагає великих зусиль для досягнення герметичності, великий питомий тиск (Р) прикладених зусиль на елементи нарізних сполучень крана роздавлюють ущільнення, що, у цілому, руйнує кран, при цьому фторопластове ущільнення «тече», що виключає герметичність, - нерівномірність обтиснення ущільнення через відсутність фіксованого положення фланцевих деталей відносно один одного знижує ущільнювальні властивості та ДОВГОВІЧНІСТЬ ущільнення, - під час збирання та монтажу крана болтові з'єднання мають значну перенапругу, тобто працюють на межі МІЦНОСТІ металу і при збільшенні питомого тиску (Р) конструкція крана працює на знос, - порушується герметичність сальника і процес підтягування натискної втулки з сальниковим ущільненням трудомісткий при експлуатації, при цьому сальникове ущільнення зношується До основи винаходу поставлена задача розробки кульового крана, який забезпечує удосконалення конструкції, підвищення її надійності і ДОВГОВІЧНОСТІ шляхом поліпшення умов герметичності за рахунок зняття перенапруг на болтових кріпленнях крана за допомогою клинового з'єднання, яке утворене однобічним клином з конусною поверхнею у розточенні корпуса під кутом 15°, а зазор, який компенсує, дає можливість ущільненню заповнювати цей зазор фторопластовим матеріалом для забезпечення з'єднання двох фланцевих деталей з нульовим зазором, при цьому конструкція штока складається із сходинок і має кільцеву канавку, у якій виступ сальникового ущільнення утворить кільцеве ущільнення, а при управлінні краном між торцем штока і торцем нерухомої щодо штока натискної втулки утворюється радіальне ущільнення Вирішення поставленої задачі забезпечує кульовий кран, який містить корпус з патрубком і сферичну пробку, яка встановлена у ньому і зв'язана з штоком, на якому розташовані натискна втулка і сальникове ущільнення, на торцях корпуса і патрубка, які стикуються з пробкою, встановлені ущільнювальні кільця, а між корпусом і патрубком розміщене ущільнення, за рахунок того, що корпус має розточення з циліндричною і конусною поверхнями, на торці патрубка виконані циліндричні поверхні, а ущільнення містить у собі однобічний клин і циліндр, розташовано в розточенні корпуса і стикується з и циліндричною та конусною поверхнями і з циліндричними поверхнями патрубка, при цьому шток складається із сходинок з канавкою, у яку входить виступ сальникового ущільнення Для зменшення питомого тиску зусиль і поліпшення стикування клин ущільнення з конусною поверхнею у розточенні корпуса утворює клинове з'єднання, тому що клин ущільнення має поверхню під кутом 15°, а конусна поверхня в розточенні теж виконане під кутом 15° Для забезпечення герметичності з'єднання корпуса з патрубком з нульовим зазором їхніх фланців, між торцями конусної поверхні розточення корпуса і торцем клина ущільнення виконаний зазор, який компенсує Для вільного обертання штока, між зовнішньою поверхнею натискної втулки і внутрішньою поверхнею корпуса виконаний радіальний зазор Під час управління краном при натягуванні натискної втулки відбувається ковзання по внутрішньому діаметру корпуса, тому що між торцем штока і торцем нерухомої натискної втулки утворене радіальне ущільнення Для спрощення збирання та монтажу і поліпшення умов герметичності, канавка в одній із сходинок штока має кільцеву форму, при цьому виступ сальникового ущільнення у кільцевій канавці штока утворює кільцеве ущільнення Для створення лабіринтового ущільнення із ущільнювальними кільцями під сферичну плаваючу пробку у корпусі і патрубку крана виконані гребінці під кутом ЗО Технічний результат, який досягається при використанні винаходу - підвищені надійність і ДОВГОВІЧНІСТЬ крана за рахунок забезпечення герметичності з'єднання між корпусом і патрубком за допомогою клинового з'єднання, яке утворене однобічним клином з конусною поверхнею в розточенні корпуса, - забезпечена герметичність з малим крутним моментом на елементах кріплення у крані, при цьому клинове з'єднання знімає перенапругу на болтових з'єднаннях, тому що питомий тиск (Р) зусиль значно менше тиску (Ро), який відбивається від поверхні клина з кутом 15°, - забезпечено герметичність циліндра ущільнення з корпусом та патрубком за рахунок стикування циліндричних поверхонь з ВІДПОВІДНИМИ циліндричними поверхнями корпуса і патрубка, - забезпечення вільного обертання штока без заклинювання натискної втулки корпуса за рахунок того, що між зовнішньою поверхнею натискної втулки і внутрішньою поверхнею корпуса виконаний радіальний зазор, при цьому забезпечується вільне обертання штока разом із сальниковим 47900 ущільненням, натискною втулкою та гайкою, яка встановлена зверху штока і є одним цілим при обертанні, - забезпечено герметичність штока зкорпусом і сальниковим ущільненням за рахунок того, що при натягуванні натискної втулки між торцем штока і торцем нерухомої натискної втулки утворюється радіальне ущільнення, при цьому під час управління краном ковзання відбувається по внутрішньому діаметру корпуса, а виступ сальникового ущільнення входить у виконану кільцеву канавку в одній із сходинок штока, утворюючи кільцеве ущільнення, - відсутній перекіс з'єднання між кришкою і патрубком, тому що встановлюється нульовий зазор між ними, що забезпечується наявністю зазору, який компенсує і який заповнюється матеріалом при силових впливах від болтового з'єднання Кульовий кран, який заявляється, пояснюється нижчеподаним описом та кресленнями, де Фіг 1 - кульовий кран у перетині без рукоятки, Фіг 2 - винесення І по фіг 1, Фіг 3 - винесення II по фіг 1, Фіг 4 - винесення III по фіг 1, Фіг 5 - корпус крана, Фіг 6 - винесення IV по фіг 5, Фіг 7 - патрубок крана, Фіг 8 - винесення V по фіг 5 і фіг 7, Фіг 9 - конструкція штока За винаходом, кульовий кран із корозієстійких сталей, титанових сплавів та інших матеріалів, містить корпус 7 з патрубком (кришкою) 2, які між собою стягнуті за допомогою шпильки (болта) 3 з гайкою 4 (див фіг 1) Усередині корпуса / встановлена сферична вільно плаваюча пробка 5, яка зв'язана зі штоком 6, на якому розташовані натискна втулка 7 і фторопластове сальникове ущільнення 8 У місцях зіткнення сферичної пробки 5 з корпусом 1 і патрубком (кришкою) 2 встановлені ущільнювальні фторопластові кільця 9 Ущільнювальні фторопластові кільця 9 зв'язані з корпусом 7 і патрубком 2 за допомогою гребінців під кутом 30°, що визначає високу ступінь герметичності затвора кульового крана (див фіг 1, фіг 8) Між корпусом 7 і патрубком 2 установлюється комбіноване фторопластове ущільнення, яке являє собою однобічний клин 10 з поверхнею під кутом 15 і циліндр 77, який розташований у виконаному розточенні корпуса 7 (див фіг 1,фіг 2) Фторопластовий клин 10 та циліндр 77 знімають перенапругу на болтовому з'єднанні (на шпильці 3 і гайці 4) (див фіг 1) У розточенні на торці корпуса 7 виконується відповідна поверхні клина 10 конусна поверхня 72 під кутом 15°, у сполученні з якою виконується циліндрична поверхня 13 (див фіг 5, фіг 6) Між торцями конусної поверхні 72 розточення корпуса 7 і торцем клина 10 ущільнення виконується зазор 14, який компенсує і який заповнюється під час збирання корпуса 7 і патрубка 2 матеріалом комбінованого фторопластового ущільнення при силових впливах від шпильки 3 та гайки 4 (див фіг 1, фіг 2) Конусна поверхня клина 10 зістиковується з конусною поверхнею 12 у розточенні корпуса 7, утворюючи клинове з'єднання, а на торці патрубка (кришки) 2 виконуються циліндричні поверхні 75 та 16 (див фіг 2, фіг 7) Циліндрична поверхня 16 патрубка (кришки) 2 контактує з циліндричною поверхнею 17 корпуса 1 і циліндричною поверхнею комбінованого ущільнення (клина 10 та циліндра 77), замикаючи тим самим ущільнення, при цьому циліндрична поверхня 75 патрубка (кришки) 2 контактує з циліндричною поверхнею 13 корпуса 7 (див фіг 1, фіг 2, фіг 5, фіг 6, фіг 7) Торець 18 патрубка (кришки) 2 контактує з торцевою поверхнею 19 комбінованого ущільнення (клина 10 та циліндра 77), натискаючи тим самим на ущільнення в цілому до створення нульового зазору між фланцями корпуса / т а патрубка 2 (див фіг 1, фіг 2, фіг 7) Згідно ДО фіг 1, фіг 3, фіг 9, шток 6 має сходинки 20 та 2 1 , які чергуються, з кільцевою канавкою 22, яка виконана в одній із сходинок Згідно ДО фіг 1, фіг 3 на шток 6 встановлюється гайка 23, при цьому натискна втулка 7 є одним цілим разом з сальниковим ущільненням 8 при обертанні штока 6 Згідно ДО фіг 3 між зовнішньою поверхнею натискної втулки 7 і внутрішньою поверхнею корпуса /виконаний радіальний зазор 24, який забезпечує вільне обертання штока 6 та виключає заклинювання натискної втулки 7 з корпусом/ При цьому при натягуванні натискної втулки 7 за допомогою гайки 23 між торцем штока 6 і торцем натискної втулки 7 утворюється радіальне ущільнення, причому при управлінні краном ковзання відбувається по внутрішньому діаметру корпуса 1 Сальникове ущільнення 8 шляхом підтягання натискної втулки 7 заповнює кільцеву канавку 22 штока 6, тим самим забезпечуючи герметичність за рахунок створення кільцевого ущільнення (див фіг 3, фіг 9) Усередині корпус 7 та патрубок 2 мають поверхню з гребінцем, який виконаний під кутом 30° для одержання лабіринтового ущільнення з ущільнювальними кільцями 9 (див фіг 1, фіг 4, фіг 5, фіг 7, фіг 8) Робота крана здійснюється в такий спосіб Повне перекриття чи відкриття прохідного отвору крана відбувається при провороті сферичної пробки 5 на кут 90° по годинній стрілці до упору - «закрите», проти годинної стрілки до упору «відкрите» Клин 10, циліндр 11 і циліндричні поверхні 15, 16 ущільнення для створення герметичності між корпусом / і патрубком (кришкою) 2 не вимагають великих зусиль Механічні зусилля від шпильки 3 та гайки 4 між корпусом 1 і патрубком 2 прикладаються з питомим тиском Р, а в клиновому з'єднанні зусилля, які відбиті від конусних поверхонь клина 10 і розточення корпуса 1, збільшуються до тиску Ро У такий спосіб Ро > Р, що поліпшує герметичність ущільнення між фланцевими деталями (корпус 1 і патрубок 2) крана і створюють гарантоване ущільнення між пробкою 5, корпусом 1 і патрубком 2 за 47900 рахунок фторопласта в их кілець 9 і гребінців під кутом 30° у корпусі 1 та патрубку 2 Кульовий кран, який заявляється, дозволяє - підвищити термін служби конструкції під час експлуатації і забезпечити и герметичність, - знизити експлуатаційні витрати по обслуговуванню кульових кранів 6 Фіг. 2 23 7 2 47900 Фіг. 4 Фіг. 5 10 11 12 47900 (V Фіг. 6 Фіг. 7 V 3D Фіг. 8 47900 13 20 21 2Z 14 С Фіг. 9 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71