RU2243438C2 - Double-acting high pressure ball cock - Google Patents
Double-acting high pressure ball cock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243438C2 RU2243438C2 RU2003106093/06A RU2003106093A RU2243438C2 RU 2243438 C2 RU2243438 C2 RU 2243438C2 RU 2003106093/06 A RU2003106093/06 A RU 2003106093/06A RU 2003106093 A RU2003106093 A RU 2003106093A RU 2243438 C2 RU2243438 C2 RU 2243438C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- bushing
- bore
- sleeve
- seat
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Taps Or Cocks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве запорного устройства в трубопроводах, транспортирующих коррозионно-активные среды или природный газ с высоким давлением.The invention relates to valve engineering and is intended for use as a locking device in pipelines transporting corrosive environments or natural gas with high pressure.
Как показывают испытания и опыт эксплуатации, надежность и ресурс шаровых кранов чаще всего и в основном зависят от надежности работы узла приводного вала.As tests and operating experience show, the reliability and life of ball valves most often and mainly depend on the reliability of the drive shaft assembly.
Известен шаровой кран (кран), содержащий корпус, два подвижных резьбовых патрубка с уплотнительными кольцами-седлами, шаровой затвор с центральным проходным отверстием, приводной вал, входящий в углубление шарового затвора (А.С. №1651003, кл. F 16 K 5/06, 02.08.89).Known ball valve (crane), comprising a housing, two movable threaded nozzles with o-rings-saddles, a ball valve with a central passage hole, a drive shaft included in the recess of the ball valve (AS No. 1651003, class F 16 K 5 / 06, 02.08.89).
Известен также шаровой кран, в корпусе которого расположены пробка с уплотнительными кольцами, подвижная в осевом направлении втулка, прижимающая кольца к пробке под действием накидной гайки, и уплотнение, герметизирующее втулку относительно корпуса (шаровой кран по SU №543802 А, кл. F 16 K 5/06, 25.01.1977).A ball valve is also known, in the case of which there is a stopper with o-rings, an axially movable sleeve that presses the rings to the stopper under the action of a union nut, and a seal that seals the sleeve relative to the body (ball valve according to SU No. 543802 A, class F 16 K 5/06, 01/25/1977).
К недостаткам известных конструкций относится то, что компенсация износа пакета уплотнительных элементов, установленных в известных кранах в расточках корпусов приводного вала, производится путем осевой подтяжки вертикально расположенной резьбовой пробки и промежуточной прижимной втулки, сжимающей пакет уплотнительных элементов. Такой достаточно широко распространенный способ обеспечения внешней герметичности крана по приводному валу вызывает большие неудобства в эксплуатации из-за частых регулировок и, кроме этого, отличается характерной для этой конструкции нестабильностью внешней герметичности преимущественно при работе крана в условиях низких температур окружающей среды от минус 30 до минус 60°С.The disadvantages of the known designs include the fact that compensation for the wear of the package of sealing elements installed in known taps in the bores of the drive shaft housings is made by axial tightening of a vertically located screw plug and an intermediate clamping sleeve compressing the package of sealing elements. Such a fairly widespread way to ensure the external tightness of the crane along the drive shaft causes great inconvenience in operation due to frequent adjustments and, in addition, differs in the characteristic instability of the external tightness mainly when the crane is operating in low ambient temperatures from minus 30 to minus 60 ° C.
В соответствии с требованиями действующих государственных стандартов внешняя герметичность шаровых кранов в диапазоне эксплуатационных температур должна быть полной.In accordance with the requirements of current state standards, the external tightness of ball valves in the range of operating temperatures must be complete.
Известен шаровой кран (кран), содержащий корпус с впускным и выпускным горизонтальными участками для прохода среды, сообщающимися между собой через разделяющую их полость, приводной вал с ручкой, шаровой запорный орган со сквозным продольным отверстием и с возможностью поворота в вертикальной плоскости на 90°, два подвижных, расположенных по обеим сторонам запорного органа, упруго подпружиненных поджимными устройствами седла-уплотнителя, одно из которых установлено в цилиндрической расточке корпуса, другое - в цилиндрической расточке подвижной резьбовой пробки с уплотнительным кольцом на наружной цилиндрической поверхности (патент РФ RU 2171935, кл. А 16 К 5/06, 10.08.2001).Known ball valve (crane), comprising a housing with inlet and outlet horizontal sections for the passage of the medium, communicating with each other through a cavity separating them, a drive shaft with a handle, a ball locking element with a through longitudinal hole and can be rotated in a vertical plane by 90 °, two movable, located on both sides of the locking body, elastically spring-loaded by squeezing devices of the seat-seal, one of which is installed in the cylindrical bore of the body, the other in the cylindrical bore IG Petritskaya threaded plug with an O-ring on the outer cylindrical surface (Russian patent RU 2171935, Cl. A 16 K 5/06, 10.08.2001).
Недостатком данной конструкции является то, что из-за объективной необходимости применения в кране деталей из нержавеющей коррозионностойкой стали при работе крана под нагрузкой происходит характерное для таких сталей контактное (молекулярное) схватывание сопряженных поверхностей приводного вала и корпуса, в результате чего наблюдаются сильные надиры и, как следствие, усиленный износ этих поверхностей, неизменно сопровождающийся увеличением момента, необходимого для поворота ручки управления, или, в худшем случае, заклиниванием ее.The disadvantage of this design is that due to the objective necessity of using stainless steel parts in the valve during operation of the valve under load, the contact (molecular) setting characteristic of such steels occurs on the mating surfaces of the drive shaft and housing, resulting in strong nadir and as a result, increased wear of these surfaces, which is invariably accompanied by an increase in the moment required to turn the control handle, or, in the worst case, jamming it.
Другим общим недостатком известных технических решений, в том числе и рассмотренных выше конструкций кранов-аналогов, является то, что они не обладают достаточной надежностью и безопасностью в течение длительного периода эксплуатации. Так, в случаях возможного ослабления или потери наружными крепежными деталями, фиксирующими осевое положение приводного вала в корпусе, установленных моментов затяжки (например, из-за наличия вибраций или автоколебаний элементов системы проводки рабочей среды) приводной вал крана под воздействием давления этой среды выжимается из посадочного гнезда, чем вызывается вначале частичная, а затем и полная разгерметизация запорного крана со всеми вытекающими отсюда последствиями.Another common drawback of the known technical solutions, including the above designs of cranes-analogues, is that they do not have sufficient reliability and safety for a long period of operation. So, in cases of possible loosening or loss by external fasteners that fix the axial position of the drive shaft in the housing, the specified tightening torques (for example, due to vibrations or self-oscillations of the elements of the working medium wiring system), the crane drive shaft is squeezed out of the landing nests, which causes, at first, partial, and then complete depressurization of the stopcock with all the ensuing consequences.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является газовый шаровой клапан (US №5082246, кл. F 16 K 5/06, 1991). Известный шаровой клапан содержит наибольшее количество сходных с заявляемым краном признаков, а именно: оба устройства представляют собой шаровой кран, каждый из которых содержит корпус с горизонтальными впускным и выпускным участками для прохода среды, сообщающимися через разделяющую их полость, и вертикальной внутренней расточкой (горловиной), в которой расположен приводной вал с закрепленным на нем основанием ручки управления, шаровой запорный орган со сквозным продольным отверстием и возможностью поворота в вертикальной плоскости на угол 90°, два подвижных седла-уплотнителя, расположенных по обеим сторонам запорного органа с центральными вогнутыми участками, полностью соприкасающимися с поверхностью запорного органа, одно седло установлено в цилиндрической расточке корпуса, другое - в цилиндрической расточке подвижной втулки с уплотнительным кольцом на наружной цилиндрической поверхности.The closest in technical essence (prototype) to the claimed invention is a gas ball valve (US No. 5082246, CL F 16 K 5/06, 1991). The known ball valve contains the greatest number of similarities with the claimed valve, namely: both devices are a ball valve, each of which contains a housing with horizontal inlet and outlet sections for the passage of the medium, communicating through the cavity separating them, and a vertical internal bore (neck) in which the drive shaft is located with the control handle base fixed thereon, a ball locking element with a through longitudinal hole and the possibility of rotation in a vertical plane at an angle of 90 °, two movable saddles-seals located on both sides of the locking body with central concave sections that are completely in contact with the surface of the locking body, one saddle is installed in a cylindrical bore of the housing, the other in a cylindrical bore of a movable sleeve with a sealing ring on the outer cylindrical surface.
Достоинством известного крана является то, что в нем не предусмотрено применение наружных крепежных элементов для уравновешивания приводного вала от сил давления рабочей среды. Приводной вал в отличие от кранов-аналогов устанавливается в вертикальную расточку корпуса изнутри через разделяющую полость и упирается в торцовую стенку вертикальной расточки своим наружным кольцевым буртом, воспринимающим основную нагрузку от действия сил давления рабочей среды. Конструкция отличается безопасностью и гарантированной внешней герметичностью по приводному валу, но не исключает недостаток, присущий описанному выше аналогу по патенту РФ RU 2171935.The advantage of the known crane is that it does not provide for the use of external fasteners to balance the drive shaft from the pressure forces of the working medium. The drive shaft, unlike analog cranes, is installed in the vertical bore of the body from the inside through the separating cavity and abuts against the end wall of the vertical bore with its outer annular collar, which accepts the main load from the action of pressure forces of the working medium. The design is distinguished by safety and guaranteed external tightness along the drive shaft, but does not exclude the disadvantage inherent in the analogue described above according to RF patent RU 2171935.
Большая вероятность “затяжеления” или заклинивания управления в процессе работы, приводящие к отказу, существенно снижает надежность крана и делает его неремонтопригодным.A high probability of “tightening” or jamming of the control during operation, leading to failure, significantly reduces the reliability of the crane and makes it unrepairable.
Технической задачей заявляемого изобретения является решение следующих задач:The technical task of the invention is to solve the following problems:
- уменьшение трения и исключение молекулярного схватывания контактирующих между собой поверхностей приводного вала и корпуса в условиях недостаточного смазывания,- reduction of friction and the exclusion of molecular seizure of contacting surfaces of the drive shaft and housing in conditions of insufficient lubrication,
- повышение износостойкости контактирующих поверхностей привода и, следовательно, повышение ресурса и внешней герметичности крана в широком эксплуатационном диапазоне давлений и температур рабочей среды,- increasing the wear resistance of the contacting surfaces of the drive and, therefore, increasing the resource and external tightness of the crane in a wide operating range of pressures and temperatures of the working medium,
- выполнение требований по ремонтопригодности крана,- fulfillment of crane maintainability requirements,
- обеспечение безопасности в процессе эксплуатации.- ensuring safety during operation.
Поставленная задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с горизонтальными впускным и выпускным участками для прохода среды, сообщающимися через разделяющую их полость, и вертикальной внутренней расточкой (горловиной), в которой расположен приводной вал с закрепленным на нем основанием ручки управления, шаровой запорный орган со сквозным продольным отверстием и возможностью поворота в вертикальной плоскости на угол 90°, два подвижных упруго нагруженных поджимными устройствами седла-уплотнителя, расположенные по обеим сторонам запорного органа с центральными вогнутыми участками, полностью соприкасающимися с поверхностью запорного органа, одно седло установлено в цилиндрической расточке корпуса, другое - во внутренней цилиндрической расточке соединительной втулки с уплотнительным кольцом на наружной цилиндрической поверхности, и опорную гайку, сопряженную с корпусом по резьбовой поверхности и упирающуюся в кольцевой уступ соединительной втулки, согласно изобретению вертикальная внутренняя расточка (горловина) корпуса выполнена ступенчатой и ее большая ступень расположена со стороны разделяющей полости, в расточке герметично размещена антифрикционная коаксиальная цилиндрическая втулка - вкладыш с наружным кольцевым буртом и возможностью одновременного контакта и взаимодействия с соответствующей уплотненной поверхностью приводного вала и установочной внутренней поверхностью основания ручки управления, при этом втулка снабжена предохраняющим от проворота в корпусе фиксирующим элементом в виде замковой плоской пластины, а сопрягаемая с корпусом опорная торцовая поверхность кольцевого бурта выполнена конической, с вершиной конуса, направленной в сторону ручки, причем на внешней открытой периферийной поверхности втулки, граничащей с атмосферой, образован по меньшей мере один перпендикулярно расположенный к оси вращения втулки канавочный паз, а замковая пластина жестко закреплена на корпусе с возможностью взаимодействия с указанным пазом втулки.The problem is solved in that in a ball valve containing a housing with horizontal inlet and outlet sections for the passage of the medium, communicating through the cavity separating them, and a vertical internal bore (neck), in which the drive shaft is located with the base of the control handle fixed on it, a ball locking body with a through longitudinal hole and the ability to rotate in a vertical plane at an angle of 90 °, two movable elastically loaded pressing devices of the seat-seal, located on both to the torons of the locking body with central concave sections completely in contact with the surface of the locking body, one saddle is installed in the cylindrical bore of the housing, the other in the inner cylindrical bore of the connecting sleeve with a sealing ring on the outer cylindrical surface, and a support nut mating with the housing along the threaded surface and abutting against the annular ledge of the connecting sleeve, according to the invention, the vertical internal bore (neck) of the housing is made stepped and its b the upper step is located on the side of the separating cavity, the antifriction coaxial cylindrical sleeve is sealed in the bore - a liner with an outer annular collar and the possibility of simultaneous contact and interaction with the corresponding sealed surface of the drive shaft and the mounting inner surface of the base of the control handle, while the sleeve is equipped with the housing with a fixing element in the form of a lock flat plate, and the supporting end surface mating with the housing the annular collar is made conical, with the apex of the cone directed toward the handle, and at least one groove perpendicular to the axis of rotation of the sleeve is formed on the outer open peripheral surface of the sleeve adjacent to the atmosphere, and the lock plate is rigidly fixed to the housing with the possibility of interaction with the specified groove of the sleeve.
Установка в кране между корпусом и приводным валом антифрикционной (например, из бронзы) коаксиальной втулки с упорным наружным кольцевым буртом со стороны разделяющей внутренней полости и с возможностью ее фиксации от проворота исключает схватывание и заклинивание сочленяемых деталей, повышает надежность и ресурс крана, обеспечивает легкий монтаж и демонтаж деталей узла при проведении регламентных и ремонтно-восстановительных работ.The installation in the crane between the body and the drive shaft of an antifriction (for example, bronze) coaxial sleeve with a thrust outer annular collar from the side of the dividing inner cavity and with the possibility of its fixation from rotation prevents the setting and jamming of the joined parts, increases the reliability and service life of the crane, provides easy installation and dismantling the parts of the unit during routine and repair work.
Возможность осуществления изобретения обеспечивается конструкцией крана, показанной на чертежах.The possibility of carrying out the invention is provided by the design of the crane shown in the drawings.
На фиг.1 показан шаровой кран двухстороннего действия для высоких давлений в открытом положении, общий вид, разрез.Figure 1 shows a double-acting ball valve for high pressures in the open position, General view, section.
На фиг.2 показан общий вид, разрез шарового крана в закрытом положении.Figure 2 shows a General view, section of a ball valve in the closed position.
На фиг.3 показан разрез А - А фиг.1.Figure 3 shows a section a - a of figure 1.
Шаровой кран (фиг.1) содержит корпус 1 с горизонтальными впускным (условно) 2 и выпускным (условно) 3 участками для прохода среды, сообщающимися через разделяющую их полость 4, и вертикальной внутренней расточкой (горловиной) 5, в которой расположен приводной вал 6 с закрепленным на нем основанием 7 ручки управления 8, шаровой запорный орган 9 со сквозным продольным отверстием 10, два подвижных упруго нагруженных поджимными устройствами 11 седла-уплотнителя 12, расположенные по обеим сторонам запорного органа 9, одно седло установлено в цилиндрической расточке 13 корпуса 1, другое - во внутренней цилиндрической расточке подвижной соединительной втулки 14 с уплотнительным кольцом 15 на наружной цилиндрической поверхности. В торец соединительной втулки 14 упирается опорная гайка 16, сопряженная с корпусом 1 по резьбовой поверхности.The ball valve (figure 1) contains a housing 1 with horizontal inlet (conditionally) 2 and outlet (conditionally) 3 sections for the passage of the medium, communicating through the cavity 4 separating them, and a vertical internal bore (neck) 5, in which the
Вертикальная внутренняя расточка (горловина) 5 корпуса выполнена ступенчатой, ее большая ступень 17 расположена со стороны разделяющей полости 4, в расточке 5 герметично размещена антифрикционная коаксиальная цилиндрическая втулка-вкладыш 18 с наружным кольцевым буртом 19. Со втулкой-вкладышем 18 по внутренней поверхности контактирует приводной вал 6, а по наружной поверхности - основание 7 ручки управления 8. Втулка-вкладыш 18 снабжена фиксирующим элементом в виде замковой плоской пластины 20, взаимодействующей с канавочным пазом 21 (фиг.3), выполненным на открытой периферийной поверхности втулки перпендикулярно к ее оси. Замковая пластина 20 жестко соединена с корпусом 1 с помощью двух крепежных винтов 22. Опорная торцовая поверхность кольцевого бурта 19 (фиг.1) выполнена конической. Основание 7 с ручкой управления 8 жестко соединено с приводным валом 6 с помощью гайки 23.The vertical internal bore (neck) 5 of the housing is stepped, its large step 17 is located on the side of the separating cavity 4, and the anti-friction coaxial
Шаровой кран работает следующим образом.Ball valve works as follows.
Шаровой кран открывает (см. фиг.1) или перекрывает (см. фиг.2) поток рабочей среды посредством поворота шарового запорного органа 9, что осуществляется поворотом приводного вала 6 с помощью ручки 8 на угол 90 градусов. В положении “открыто” проходные отверстия участков 2 и 3 корпуса 1 соответственно совмещаются с проходным отверстием 10 запорного органа 9, и рабочая среда проходит через кран. В положении “закрыто” запорный орган 9 перекрывает путь рабочей среде, а упруго деформированная система, состоящая из поджимного устройства 11 и шарового запорного органа 9, препятствует утечке рабочей среды.The ball valve opens (see figure 1) or closes (see figure 2) the flow of the working medium by turning the
Наиболее тяжелыми режимами работы для шарового крана является режим перекрывания рабочей среды под высоким давлением и режим “стоянки”, когда перекрытый на длительное время кран находится под воздействием высокого давления и температуры окружающей среды. Рабочая нагрузка в этом случае, воспринимаемая шаровым запорным органом 9, передается через радиально направленные силы на сферическую поверхность седла-уплотнителя 12. В связи с тем, что материалами для изготовления седел-уплотнителей преимущественно являются полиамидные материалы с высокими значениями коэффициентов трения, значительно возрастают величины моментов, необходимых для поворота управляющего вала, а вместе с этим - радиальные нагрузки приводного вала на установочную поверхность корпуса. В конечном итоге увеличивается износ взаимодействующих поверхностей, во многом определяющий ресурс крана.The most difficult operating modes for a ball valve are the high pressure shutoff mode and the “standby” mode, when the valve shut off for a long time is exposed to high pressure and ambient temperature. The working load in this case, perceived by the
В предлагаемой конструкции шарового крана за счет установки в корпусе антифрикционной (например, из бронзы) коаксиальной втулки 18 удалось исключить “схватывание” и заклинивание приводного вала 6, значительно уменьшить усилие поворота ручки управления 8, а стопорение от проворота в корпусе втулки 18 с помощью замковой пластины 20 гарантированно обеспечивает скольжение приводного вала и его уплотнителя относительно втулки с меньшими угловыми скоростями и износом.In the proposed design of the ball valve, due to the installation of an antifriction (for example, bronze)
Таким образом, шаровой кран, выполненный согласно изобретению, позволяет создать кран с повышенным сроком службы и высокой надежностью, с практически неограниченной возможностью проведения высокотехнологичных ремонтно-восстановительных работ в течение назначенного ресурса, что подтверждается результатами проведенных заводских испытаний и эксплуатации.Thus, the ball valve, made according to the invention, allows you to create a valve with increased service life and high reliability, with almost unlimited ability to carry out high-tech repair and restoration work during the assigned resource, which is confirmed by the results of factory tests and operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106093/06A RU2243438C2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Double-acting high pressure ball cock |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106093/06A RU2243438C2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Double-acting high pressure ball cock |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003106093A RU2003106093A (en) | 2004-10-10 |
RU2243438C2 true RU2243438C2 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34387687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003106093/06A RU2243438C2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Double-acting high pressure ball cock |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243438C2 (en) |
-
2003
- 2003-03-03 RU RU2003106093/06A patent/RU2243438C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5906354A (en) | Ball valve for lethal gas or fluid service | |
EP3209919B1 (en) | Gas pressurized packing system for control valves | |
EP0322406B1 (en) | Bellows valve | |
CA1106344A (en) | Ball valve with readily removable ball and seats for high temperature environment | |
US7080822B2 (en) | Ball valve with a single piece ball-stem and an integrated actuator mounting flange | |
US4085770A (en) | Seat and trunnion assemblies for rotary valves | |
US4516752A (en) | Mechanically preloaded packing assembly | |
US20030151016A1 (en) | Plug valve assembly and fluid flow control method with improved low pressure sealing | |
US5145150A (en) | Valve with metal-to-metal sealing means | |
US3096965A (en) | Ball valve with adjustable seat seals | |
US2321597A (en) | Valve construction | |
US4550742A (en) | Variable tensioning system for shear seal valves | |
US3146988A (en) | Seat ring for ball valves | |
US3058484A (en) | Rotary ball valve having adjustable seats | |
US3081792A (en) | Ball valve with removable cartridge unit | |
US4976403A (en) | Valve with metallic bellows valve stem seal | |
US6286810B1 (en) | Valve with cartridge | |
JP2017025957A (en) | Rotary valve and quick exhaust valve for railway vehicle using the same | |
US7201188B2 (en) | Fluted reciprocating ball valve | |
RU2267683C1 (en) | Double-acting high pressure ball cock | |
RU2243438C2 (en) | Double-acting high pressure ball cock | |
JPS5958289A (en) | Rotary plug valve | |
RU2232328C2 (en) | Shut-off adjusting valve | |
WO2004076896A1 (en) | Ball valve assembly | |
US3477691A (en) | Spherical plug valve |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090304 |