Кран со сферической пробкой

СОВХОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 595 9) (11) 5 06 5)5 Е ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПА ГЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИПАТЕНТУ одержит рубками возможала пларическая и созда- водящей т своей тнительпервичную уплотщенную концентка. дача (Я авлесфе- (Л рыйтель- с так икото- Сд о положена за ех ступеней д тров кран со робкой, кото ную уплотни хся деталей, с помощью ся герметичн м положении 0 сть(54) КРАН СО СФЕРИЧЕСКОЙ ПРОБКОЙ(57) Кран со сферической пробкой с снабженный двумя соосными, пат корпус, в котором установлена в с ностью поворота от включающего в вающая сферическая пробка, Сфе пробка в запорном положении пр нии разности давлений между под и отводящей сторонами прилегае сферической поверхностью к упло Изобретение относится к запорной арматуре в виде крана со сферической пробкой, в котором,в корпусе, снабженном патрубками с подводящей и отводящей стороны установлена с возможностью поворота от включающего вала плавающаясферическая пробка, которая в запорном положении при создании перепада давления между подводящей и отводящей стороной своей сферической окружности поверхностью опирается с отводящей стороны на дополняющую сферически изогнутую кольцевую уплотняющую поверхность ной поверхности корпуса в виде кольцевого выступа со сферически вогнутым торцом и образует с ней первичный барьер уплотнения, Надежный контрольуплотняющей функции э"ой первичной уплотнительной системы с помощью контрольной системы обеспечивается благодаря тому, что кольцевая уплотнительная поверхность .корпуса разделена выполненным в стенке корпуса концентрическим относительно оси патрубков кольцевым пазом, в который выходит проведенный через стенку корпуса контрольный трубопровод системы. Два концен. трических упруго установленных уплотнительных кольца размещены на расстоянии по обеим сторонам кольцевого паза в зоне уплотнительной поверхности корпуса и закрывают зазор между сферической пробкой и уплотнительной поверхностью корпуса до момента действия первичного барьера уплотнения. 5 з.п.ф-лы, 3 ил. корпуса и образует с ней нительную систему, разме рически вокруг оси патрубВ основу изобретения создать пригодный для вс ния и номинальных диаме рической плавающей и имеет как простую и проч ную систему беэ движущи Вос 1 - апб Вееб Яузтеп), рой надежно определяет запирания крана в рабочеИзобретение,решает вышеуказаннуюзадачу предпочтительно посредством того,что кольцевая уплотнительнэя поверхностькорпуса разделена кольцевой канавкой, выполненной в стенке корпуса и концентричной оси патрубка, в которую входит. черезстенку корпуса контрольный трубопроводВееО Зузегп,Альтернативное решение задачи изобретения заключается в том, что сферическая окружная поверхность сферическойпробки снабжена концентрической кольцевой канавкой, которая в запорном положении сферической пробки полностьюзакрыта кольцевой уплотнительной поверхностью корпуса и проведенный через стенку корпуса контрольный трубопровод В 1 еебЯузсеа выходит на уплотнительной поверхности корпуса и в запорном положении сферической пробки выходит в кольцевуюканавку, противолежащую уплотнительнойповерхности корпуса.Кроме сферической пробки и включающего вала в запорной арматуре по изобретению отсутствуют другие движущиесядетали, .Первичный барьер уплотнения обеспечивается металлическим уплотнением непосредственно между сферической пробкойи сферической уплотнительной поверхностью, причем имеющиеся высокие прижимные усилия обеспечивают непроницаемое. для пузырьков эапирание, Благодаря размещению кольцевой канавки в самой уплотнительной поверхности корпуса удаетсянадежно определять герметичность запирания в рабочем положении,Для уменьшения трения сферическиепробки и уплотнительные поверхности корпуса могут иметь покрытия,В другом, усовершенствованном варианте изобретения предусмотрено, что поменьшей мере одно упругое и/или установленное уплотнительное кольцо встроеноконцентрически оси патрубка и на расстоянии откольцевой канавки в зоне уплотнительной поверхности корпуса такимобразом, что оно может закрывать образующийся в результате производственных допусков иили зазора опоры плавающейсферической пробки зазор между уплотни. тельнои поверхностью корпуса и окружнойповерхностью пробки до действия первичной уплотнительной системы. Это уплотнительное кольцо действуют в качествевспомогательного уплотнения при создании разности давлений между подводящейй отводящей стороной. Незначительныеразности давлений между обеими сторонами можно было бы компенсировать без такой вспомогательной уплотнительной системы потоком утечки вдоль сферической окружности поверхности плавающей пробки,Посредством герметического запирания5 кольцевого зазора с помощью простогокольцевого уплотнения может создаватьсяразность давлений между обеими сторонами крана со сферической пробкой, в результате чего плавающая пробка прижимается к"О уплотнительной поверхности корпуса и начинает действовать первичная металлическая уплотнительная система.Предпочтительно предусмотрено двауплотнительных кольца с аксиальным рас 15 стоянием от обоих сторон кольцевой канавки в зоне уплотнительной поверхностикорпуса, Такое выполнение позволяет осуществлять проверку герметичности запирания кольцевого зазора между поверхностью20 корпуса и сферической окружной поверхностью пробки вспомогательным уплотнением в отпертом положении пробки и темсамым осуществлять постоянный контрольработоспособности вспомогательной уплотнительной системы через систему ВеедЗузтепз,Для достижения независимости работызапорной арматуры по изобретению от направления потока в другом усовершенство 5 О ванном варианте изобретенияпредусмотрено, что на соседних обоим патрубкам сферически изогнутых внутреннихповерхностях корпуса выполнены уплотнительные поверхности с соосными кольцевыЗ 5 ми канавками, проходящими симметрично кплоскости, лежащей на оси поворота сферической пробки и перпендикулярной оси патрубков.Вспомогательная уплотнительная сис 40 тема в варианте выполнения по изобретению пригодна как часть дополнительнойуплотнительной системы для первичногобарьера уплотнения в случае поломки. Сэтой целью установлено упруго деформиру 45 емое упорное кольцо в кольцевом каналекорпуса радиально за уплотнительнымкольцом нагружаемое давлением, по меньшей мере, с помощью одного трубопроводадля рабочей жидкости, выходящего в канал50 корпуса, с пластически деформируемойжидкостью извне, В таком выполнении каналы уплотняющего средства защищенывспомогательными уплотнительными кольцами и упруго деформируемыми кольцами55 от проникновения частиц твердого материала. Пластическое уплотняющее средствоувеличивает прижимное усилие между вспомогательными уплотнительными кольцами .и сферической пробкой, Предпочтительноканал корпуса имеет вдоль дна концентри 183659550 55 ческую канавку, в которую выходит трубопровод рабочей жидкости.Изобретение отвечает всем требованиям по неограниченному применению запорной арматуры в трубопроводах высокого давления и эксплуатации установок высокого давления:а) первичная уплотнительная система непосредственно между уплотнительной поверхностью корпуса и плавающей сферической пробкой представляет собой надежную, простую и прочную уплотнительную систему с большими прижимными усилиями и уменьшенным числом движущихся деталей;б) прежде всего при износостойком покрытии сферической пробки и уплотнительных поверхностей корпуса силы трения и моменты трения так малы для кранов со сферической пробкой что их можно включать вручную;в) первичную уплотнительную систему можно практически сделать устойчивой к температурным воздействиям;г) кран со сферической пробкой может иметь свободное поперечное сечение в соответствии с диаметром подсоединения;д) встроенная в уплотнительную поверхность корпуса система Веег 1-Яуз 1 еп обеспечивает надежное определение герметичности запирания в рабочем положении при условиях эксплуатации;е) уплотнительные элементы устойчивые к воздействию твердых материалов, а также эрозии жидкими или газообразными транспортируемыми средствами;ж) благодаря упруго установленным вспомогательным уплотнительным кольцам уменьшены требования к производственным допуска и тем самым сокращены производственные затраты;з) возможность проверки вспомогател ьных или вторичных уплотнительных систем в отпертом положении крана;и) уменьшены затраты на монтаж и технический уход, оптимизирована возможность применения для вспомогательных установок, ик) функциональные элементы для дополнительной уплотнительной системы уже содержался во вспомогательной уплотнительной уплотнительной системе.На фиг,1 показано горизонтальное осевое сечение крана со сферической пробкой (линия разреза А - А на фиг,2), причем сферическая пробка в левой половине фигуры показана в открытом положении; на фиг,2 - разрез по линии Б - Б на фиг.1; на фиг.З - схематическое изображение выреза А на фиг,1 (для пояснения предусмотренной изо 5 10 15 20 25 30 35 40 бретением установки контрольного трубопровода Вос-апд-Вееб-Бузуев).Изображенный на фиг,1 и 2 кран со сферической пробкой имеет цельносварной корпус 1, установленную в нем плавающей сферическую пробку 2, систему ВосМ-аМ- Вееб 5 узтеа (вырез А) и проходящий через корпус уплотненный приводной вал 3 для включения сферической пробки крана 2,Корпус снабжен двумя соосными патрубками 4 и 5, имеющими внутреннее поперечное сечение, соответствующее диаметру присоединения. Сферическая пробка 2 снабжена сверлением б, диаметр которого соответствуетоперечному сечению патрубков 4 и 5, Кольцевая канавка 7 корпуса, имеющий диаметр, соответствующий диаметру сверления сферической пробки 2 выходит в нижней части в сливной трубопровод 8 корпуса. В отверстии для приводного вала выполнена уплотнительная система 9, рассчитанная на соответствующие давления.В изображенном на фиг,1 и 2 в левой части открытом положении сферической пробки, при котором сверление б пробки расположено по центральной оси 10 корпуса с подводящим и отводящим патрубками 4 и 5, имеется определенный монтажный зазор между сферическими внутренними поверхностями 11 корпуса и сферическими поверхностями 12, который в левой части фиг.1 и 2 изображен преувеличенным, Эти сферические поверхности 11 и 12 согласно иэображению на правой стороне фиг.1 и 2, а также на фиг.3 выполнены в виде кольцевого выступа 13 со сферически вогнутым торцем и образуют в рабочем состоянии запорной арматуры проходящую концентрически вокруг оси 10 первичную уплотнительную систему или первичный барьер уплотнения. Большие прижимные усилия вследствие разности давлений между изображенной на чертеже слева стороной высокого давления и относящейся к правому патрубку 5 корпуса 1 стороной низкого давления обеспечивают непроницаемое для пузырьков запирание вдоль кольцевой уплотнительной поверхности 11 корпуса с отводящей стороны,В зоне уплотнительной поверхности 11 корпуса на кольцевом выступе 13 стенки корпуса выполнен открытый внутрь корпуса кольцевой паз 14, который в изображенном примере выполнения разделяет уплотнительную поверхность корпуса в середине ее окружного сектора. От этого кольцевого паза 14 отходит контрольный трубопровод 15 системы Вееб Зумепа из которой виден только вентиль 16 в схематическом изобра 18365955 10 15 20 25 30 40 45 50 жении. При правильно перекрытой первичной уплотнительной системе в пазу 14 и контрольном трубопроводе не должно быть давления в зоне уплотнительной поверхности 11 корпуса. С промежутком в обе стороны рядом с кольцевым пазом 14 в кольцевые расточки 17 установлены уплотнительные кольца 18, каждый из которых упруго прижат к сферической поверхности 12 сферической пробки 2 с помощью опирающегося на корпус упорного кольца 19 иэ упруго деформируемого материала. Оба помещенные в каналы уплотнительные кольца 18 образуют вспомогательную или соответственно вторичную уплотнительную систему, которая герметично закрывает запорную арматуру в рабочем положении до момента, когда создается разность давлений между подводящей и отводящей сторонами и сферическая пробка 2 переместится аксиально в изображенное в правой части на фиг,1 и 2 уплотняющее положение. После создания разности давлений и осуществления металлического уплотнения непосредственно между сферической пробкой 2 и корпусом 1 арматуры вспомогательная или соответственно вторичная уплотнительная система 18, 19 воздействует,При отказе металлического первичного уплотнения вдоль уплотнительной поверхности 11 корпуса, обнаруженном системой Веед Яуз 1 ев 14, 15, 16 можно привести в действие изображенную схематически на фиг.1 аварийную уплотнительную систему 20. Она состоит из проходящих. ерез корпус 1 и выходящих эа кольцами 19 в соответствующих кольцевых расточках 17 каналов для рабочей среды 21, по которым впрыски. вается пластически деформируемое, стандартное уплотняющее средство извне в расточках 17 вспомогательной уплотнительной системы. Вдоль дна каждой расточки 17 выполнена концентричная канавка 22 (фиг.З) в стенке корпуса. по которой уплотняющее средство может распределяться по большой свободной рабочей поверхности за кольцами 19. Каналы рабочей среды защищены уплотнительными кольцами 18, 19 вспомогательной уплотнительной системы от проникновения частиц твердого материала. Пластическое уплотняющее средство увеличивает прижимное усилие между уплотнительными кольцами 18 и сферической пробкой 2 или ее сферической поверхностью 12,В изображенном примере выполнения корпус 1 выполнен симметрично к плоскости, проходящей с обеих сторон через ось включения и перпендикулярной оси 10 корпуса Вследствие этого обоим патрубкам 4 и 5 приданы кольцевые сферические уплотнительные поверхности 11 корпуса, которые вступают в действие в зависимости от направления перепада давлений в рабочем положении пробки 2. Обе первичные уплотнительные системы на обеих сторонах корпуса выполнены приведенными в соответствии друг с другом. Для обеих первичных уплотнительных поверхностей предусмотрены кольцевые пазы 14 и вторичные уплотнительные системы или аварийные уплотнительные системы, Поэтому каждый из патрубков 4 и 5 может быть использован как патрубок с подводящей, так и как патрубок с отводящей стороны системы,На фиг,З показан заштрихованный кольцевой паз 23 в сферической пробке, которая в изображенном запорном положении сообщается с контрольной линией 5 системы Веео Яуз 1 ев, выходящей через уплотнительную поверхность 11 из стенки корпуса, и может выполнять функцию изображенного сплошными линиями кольцевого паза 14 корпуса. Формула изобретения1, Кран со сферической пробкой, содержащий корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, причем сферическая пробка установлена с возможностью поворота от приводного вала, а в закрытом положении своей сферической поверхностью поджата к кольцевой уплотнитепьной поверхности корпуса с образованием в ней первичного барьера уплотнения, расположенного соосно с осью патрубков, а уплотнительная поверхность корпуса разделена соосным с осью патрубков кольцевым пазом, связанным с проходящим через стенку корпуса контрольным трубопроводом системы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что сферическая пробка установлена плавающей с возможностью поджатия ее к уплот- нительной поверхности корпуса перепадом давления между подводящим и отводящим патрубками, а уплотнительная поверхность корпуса выполнена в виде кольцевого выступа со сферически вогнутым торцом, разделенным кольцевым пазом, причем концентрично оси патрубков на кольцевом выступе корпуса установлено по меньшей мере одно упругое и/или упруго размещенное уплотнительное кольцо с возможностью перекрытия зазора, образованного между торцом кольцевого выступа корпуса и поверхностью сферической пробки до первичного барьера уплотнения,2. Кран со сферической пробкой, содержащий корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, причем сфериче 1836595 10ская пробка установлена с возможностью поворота от приводного вала и в закрытом положении своей сферической поверхностью поджата к кольцевой уплотнительной поверхности корпуса с образованием с ней первичного барьера уплотнения, расположенного соосно с осью патрубков, при этом первичный барьер уплотнения разделен соосным с осью патрубков кольцевым пазом, связанным с проходящим через стенку корпуса контрольным трубопроводом системы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что сферическая пробка установлена плавающей с возмохсностью поджатия ее к уплотнительной поверхности корпуса перепадом давления между подводящим и отводящим патрубками, а уплотнительная поверхность корпуса выполнена в виде кольцевого выступа со сферически вогнутым торцом, к которому примыкает контрольный трубопровод, при этом кольцевой паз выполнен на поверхности сферической пробки напротив расположенного на кольцевом выступе корпуса контрольного трубопровода при закрытом положении пробки, кроме того, на кольцевом выступе корпуса концентрично оси патрубков установлено по меньше мере одно упругое и/или упруго размещенное уплотнительное кольцо с возможностью перекрытия зазора, образованного между торцом кольцевого выступа и поверхностью сферической пробки до первичного барьера уплотнения. 3, Кран попп 1 и 2,отл ича ющийс я тем, что на сферически вогнутом торцекольцевого выступа уставлено дополнительное уплотнительное кольцо, расположенное5 на расстоянии от кольцевого паза по другуюсторону от первого уплотнительного кольца,4. Кран по пп.1 или 2, и 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кольцевой выступ сосферически вогнутым торцом расположен10 вокруг подводящего и отводящего патрубков, а выполненные на сферически вогнутыхторцах кольцевых выступов соосные кольцевые пазы, симметрично расположены относительно плоскости, проходящей через15 ось поворота сферической пробки и перпендикулярной оси патрубков.5, Кран по пп.1 или 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на каждом сферически вогнутомторце кольцевого выступа выполнены коль 20 цевые расточки под уплотнительные кольцаи в каждой из них установлено упругодеформированное упорное кольцо, размещенноеза уплотнительным кольцом и опирающеесяна дно расточки,25 б. Кран по пп,1 или 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дно каждой кольцевой расточкипод уплотнительное и упорное кольца выполнено с концентрической канавкой, соединенной по меньшей мере одним каналом30 с источником подвода давления рабочейсреды, образующим аварийную уплотнительную систему с пластическим уплотняющим средством,1 В 36595 едактор Заказ 3016 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 роизв Составитель А.СирюТехред М,Моргентал г.5орректор С. Лиси