SU1455108A1 - Шаровой кран - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к армату- ростроению, в частности к шаровым кранам, и может быть использовано дл  перекрыти  трубопроводов больших диаметров, наход щихс  под высоким давлением. Цель изобретени  5 12 повышение надежности работы крана за счет обеспечени  равномерного по по- -перечному сечению предварительного напр женно-деформированного состо ни  уплотнени . Выполнение наружной поверхности 8 внутренней втулки 5 в зоне гнезда заделки конической, сход щейс  с конической поверхностью 10 наружной втулки 4, и вьтолнение профил  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 получаютс  высокие усили  обжати  уплотнительного кольца 6 в гнезде заделки и уменьшаетс  интенсивность его (кольца) износа при вращении шаровой пробки 2. 3 ил. 4 О . (О (Л СП С71 // цзиг.2

Description

Изобретение относитс  к арматуре- строению, в частности к шаровым крайнем , и может быть использовано дл  обеспечени  герметичности затворов шаровых кранов, предназначенных дл  перекрыти  трубопроводов больших диаметров , наход щихс  под высоким давлением .

Целью изобретени   вл етс  повыше- |ние надежности работы крана за счет обеспечени  равномерного по поперечному сечению предварительного напр женно-деформированного состо ни  уп- лотнительного элемента.

На фиг; 1 изображен шаровой кран с фиксированной шаровой пробкой и плавающим узлом уплотнени , разрез; на фиг. 2 - узел уплотнени  в сборе; I на фиг.З - уплотнитель при его обжа- : тин (на нижней части фиг. 3 показано I Положение в процессе обжати , а на i верхней части - момент окончани  i сборки седла и полного обжати  уп- I лотнител  в гнезде). ; . Шаровой кран содержит установлен- 1 ную в корпусе 1 шаровую пробку 2 со ; шпинделем 3, уплотненную узлами уп- : лотнени , состо щими из металличес- ких разъемных кольцевых седел, каждое из которых включает наружную 4 и внутреннюю 5 втулки, контактирую- ; щие между с обой по цилиндрической I поверхности и образующие гнездо за- I делки упругого уплотнительного коль- I ца 6 с кольцевой щелью 7 дл  выхода кольца 6. Гнездо заделки образовано I внутренней кольцевой расточкой в на- ружной втулке 4 и наружной поверхностью 8 внутренней втулки 5. Цилиндрическа  поверхность 9 расточки ограничена со стороны пробки конической поверхностью 10, а с противоположной стороны - упорной поверхностью 11, расположенной перпендикул рно к продольной оси крана. Наружна  поверхность 8 внутренней втулки 5 в зоне гнезда заделки выполнена конической с углом 1 полуконуса не более 30 . Конические поверхности 10 и 8 соответственно расточки и внутренней втулки 5, образзтощие кольцевую щель 7 дл  выхода уплотнительного кольца 6, выполнены сход щимис . Уплотни - тельное кольцо 6 выполнено с аналогичным гнезду заделки профилем, поперечного сечени , причем коническа  поверхность уплоткительного кольца 6, контактирующа  с конической по

5

0

5

0

5

40

45

50

55

верхностью 8 внутренней втулки 5, выполнена с припуском по отношению к состо нию обжати  (т.е. предварительному напр женно-деформированному состо нию в гнезде, соответствующему полной сборке уплотнени , осуществл емому ст гиванием втулок 4 и 5 посредством болтов или шпилек 12.

Лини  перехода к наружной конической поверхности 8 внутренней втулки 5 расположена в плоскости упорной поверхности 11 наружной втулки 4.

Предварительное прижатие уплотни- тельных колец 6 к поверхности пробки 2 осуществл етс  с помощью пружин 13, действующих в осевом направлении на плавающие разъемные седла.

Шаровой кран работает следующим образом.

Под действием привода через шпин- дель 3 крут щий момент передаетс  на пробку 2. Поворачива сь 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 за1срь1- той пробке 2 уплотнительные кольца 6 предотвращают переток рабочей среды из участка трубопровода, наход щегос  под давлением, в участок, предохран емый от поступлени  рабочей среды . При этом герметичность уплотнени  пробки обеспечиваетс  за счет прижати  выступающей из щели 7 гнезда части колец 6 к поверхности пробки 2 посредством действи  на плавающие седла, состо щие из втулок 4 и 5, осевого усили  от пружин 13 и перепада давлени  на каждом седле уплотнени . Герметичность уплотнени  достигаетс  за счет превьшгени  значений максимальных контактных напр жений (удельных давлений) в стыке уплотнительного кольца 6 с поверхностью пробки 2 над величиной запираемого давлени .

В шаровом кране достижение высоких усилий обжати  уплотнител  обеспечиваетс  за счет использовани  клинового эффекта при запрессовке уплотнительного кольца 6 в гнездо заделки механическим путем посредством ст гивани  внутренней 5 и наружной 4 втулок шпильками или болтами 12 в процессе сборки узла уплотнени . При этом усили  запрессовки (обжати )

314

уплотнител  во много раз превышают предельные усили  зат жки шпилек (болтов ) 12, что вытекает из анализа сил действующих на уплотнительное кольцо (фиг.З),

При равномерном ст гивании втулок сила ст гивани  втулок от суммарного усили  зат жки болтов действует в осевом направлении как на наружную 4 так и на внутреннюю 5 втулки, причем векторы сил направлены навстречу дру другу (ст гивание втулок). Коническа поверхность внутренней втулки контактирует при этом с конической поверх- ностью уплотнительного кольца, имею щей припуск h. На этой конической поверхности контакта возникают две силы , действующие на уплотнительное кольцо (реакции конической поверхнос ти втулки) - это сила нормального давлени  и сила трени .

Эти силы образуют равнодействующую силу, действующую на уплотнительное кольцо 6.

Сила нормального давлени   вл етс активной силой, запрессовывающей уплотнительное кольцо 6 в гнездо заделки ..

Сила трени  в данном случае  вл - етс  вредной силой.

При запрессовке уплотнительного кольца в гнездо имеет место клиновой эффект, заключающийс  в превышении силы нормального давлени  (запрессовывающей силы) над силой ст гивани  втулок и в скольжении контактирующих конических поверхностей уплотнительного кольца и внутренней втулки друг относительно друга, что ис- ключает выворачивание уплотнительного кольца из гнезда при его запрессовке .

Величина угла cf, определ юща  возможность получени  указанного клинового эффекта, выбираетс  в зависимости от соотношени  сил, действующих на уплотнительное кольцо в проекци х на продольную ось кгана, и от коэффициента трени  (fтр) контактирующих поверхностей уплотнительного кольца и внутренней втулки, при этом должно соблюдатьс  неравенство

Claims (1)

1. f тр (0,5 - sin o(,)/coso. Формула изобретени 

   Шаровой кран, содержащий размещенную в корпусе, шаровую пробку и узел ее уплотнени  в виде разъемного кольцевого седла, состо щего из наружной и внутренней втулок, контактирующих между собой по цилиндрической поверхности и образующих гнездо заделки упругого уплотнительного кольца, имеющее кольцевую щель дл  выхода ука- занного кольца, причем гнездо заделки образовано наружной поверхностью внутренней втулки и внутренней кольцевой расточкой в наружной втулке, цил 1ндрическа  поверхность которой ограничена со стороны пробки конической поверхностью, а с противоположной стороны - упорной поверхностью , перпендикул рной к продольной оси крана, причем уплотнительное кольцо выполнено с аналогичным гнезду заделки профилем поперечного сечени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы, наружна  поверхность внутренней втулки в зоне гнезда заделки выполнена конической, сход щейс  с конической поверхностью наружной втулки , а лини  перехода к конической поверхности внутренней втулки расположена в плоскости упорной поверхности наружной втулки, причем конфигураци  профил  поперечного сечени  уплотнительного кольца выполнена с припуском по конической его поверхности относительно конической поверхности внутренней втулки.

   ftie.3

   //