RU169846U1

RU169846U1 - BALL VALVE

Info

Publication number: RU169846U1
Application number: RU2016151889U
Authority: RU
Inventors: Игорь Алексеевич Саков; Денис Иванович Калугин; Александр Евгеньевич Пылаев; Алексей Александрович Белоусов; Лариса Владимировна Октябрьская; Артем Петрович Малахо; Виктор Васильевич Авдеев
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" (АО "НПО "СПЛАВ")
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2017-04-04

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к шаровым кранам, предназначенным для перекрытия потоков рабочей среды, транспортируемой по технологическому трубопроводу. Шаровой кран содержит корпус с проходным каналом, имеющим вход и выход. В указанном канале размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды. Сферический запорный орган связан с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана. При этом внутри сферического запорного органа выполнена кольцеобразная разгрузочная камера, соединенная по меньшей мере двумя промежуточными проточками с входным отверстием. Кольцеобразная разгрузочная камера имеет разгрузочную поверхность в виде кольца, лежащую в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось сквозного отверстия сферического запорного органа и ось привода его вращения, и расположенную в закрытом положении шарового крана со стороны входа проходного канала, а входное отверстие соосно проходному каналу корпуса. Предлагаемая конструкция шарового крана позволяет повысить надежность функционирования шарового крана при высоких давлениях рабочей жидкости, увеличить срок его службы при сохранении высокой герметичности за счет уменьшения износа уплотнительных поверхностей сферического запорного органа и седел, в которых он расположен, уменьшения усилий на приводе вращения сферического запорного органа при его открывании при несложной конструкции и низкой себестоимости шарового крана. 3 ил.The utility model relates to pipe fittings, namely to ball valves designed to shut off the flow of a working medium transported through a process pipeline. The ball valve comprises a housing with a passage channel having an inlet and an outlet. In the said channel, a spherical locking element is arranged in two saddles, made with a through hole for the passage of the working medium. A spherical locking element is connected with a drive of its rotation between the closed and open positions of the ball valve. At the same time, an annular discharge chamber is made inside the spherical locking member, which is connected by at least two intermediate grooves to the inlet. An annular discharge chamber has a discharge surface in the form of a ring lying in a plane parallel to the plane passing through the axis of the through hole of the spherical locking member and the axis of its rotation drive, and located in the closed position of the ball valve from the input side of the passage channel, and the inlet is coaxial to the passage channel corps. The proposed design of the ball valve allows to increase the reliability of the ball valve at high pressures of the working fluid, increase its service life while maintaining high tightness by reducing wear on the sealing surfaces of the spherical locking element and the seats in which it is located, reducing the forces on the rotation drive of the spherical locking element when its opening with a simple design and low cost of a ball valve. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к шаровым кранам, предназначенным для перекрытия потока рабочей среды, транспортируемой по технологическому трубопроводу.The utility model relates to pipe fittings, namely to ball valves designed to shut off the flow of a working medium transported through a process pipeline.

Известно, что в процессе эксплуатации шарового крана, когда сферический запорный орган находится в его закрытом положении, при больших давлениях рабочей среды на сферический запорный орган действует напорное давление рабочей среды, которое затрудняет вращение сферического запорного органа при открытии шарового крана и даже может привести к его заклиниванию.It is known that during operation of a ball valve, when the spherical shut-off element is in its closed position, at high pressures of the working medium, the pressure of the working medium acts on the spherical shut-off element, which complicates the rotation of the spherical shut-off element when opening the ball valve and can even lead to it jamming.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, в проходном канале которого, имеющем вход и выход, размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана (см. CN 205298623, F16K 5/06, 08.06.2016). Герметичность указанного выше шарового крана осуществляется за счет того, что сферический запорный орган, установленный в корпусе в седлах, поджат сложной системой уплотнений, помещенных в подпружиненные втулки.A ball valve is known, comprising a housing, in the passage channel of which, having an input and an output, a spherical locking element is arranged in two saddles, made with a through hole for the passage of the working medium and connected with its rotation drive between the closed and open positions of the ball valve (see CN 205298623, F16K 5/06, 06/08/2016). The tightness of the above ball valve is due to the fact that the spherical locking element mounted in the housing in the seats is preloaded by a complex system of seals placed in spring-loaded bushings.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, в проходном канале которого, имеющем вход и выход, размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана (см. CN 205155227, F16K 5/06, 13.04.2014). Данный шаровой кран принят за прототип. В конструкции указанного выше шарового крана герметичность узла «седло - запорный орган» обеспечивается воздействием на поверхность седла усилия, поджимающего седло к запорному органу, со стороны нажимного элемента, опирающегося на корпус. Необходимое усилие обеспечивается как за счет формы седла, так и упругими свойствами материала, из которого оно изготовлено.A ball valve is known, comprising a housing, in the passage channel of which, having an input and an output, a spherical locking element is arranged in two saddles, made with a through hole for the passage of the working medium and connected with its rotation drive between the closed and open positions of the ball valve (see CN 205155227, F16K 5/06, 04/13/2014). This ball valve is adopted as a prototype. In the design of the aforementioned ball valve, the tightness of the saddle-locking member assembly is ensured by the force exerted on the surface of the saddle, pressing the saddle to the locking member from the side of the pressure element resting on the housing. The necessary effort is provided both due to the shape of the saddle and the elastic properties of the material from which it is made.

Недостатком описанных выше конструкций является то, что в закрытом положении шарового крана при больших давлениях рабочей среды на сферический запорный орган действует напорное давление рабочей среды и вся сила давления рабочей среды передается на седло, расположенное со стороны выхода корпуса, что вызывает увеличенное трение между седлом и сферическим запорным органом, затрудняющее вращение сферического запорного органа с целью открытия движению потока рабочей среды, и, как следствие, повышенный износ сферического запорного органа и седел, что приводит к уменьшению срока службы шарового крана, а также к повышенным усилиям, требуемым для управления шаровым краном. Проблемы, возникающие из-за износа, включают, помимо прочего, снижение срока службы деталей шарового крана, увеличение сил трения между сферическим запорным органом и седлом, а также нежелательные утечки как между сферическим запорным органом и седлом, так и между седлом и корпусом шарового крана. Кроме того, поскольку силы трения имеют тенденцию к увеличению по мере износа деталей, характеристики управления шаровым краном ухудшаются.The disadvantage of the designs described above is that in the closed position of the ball valve at high pressures of the working medium, the pressure of the working medium acts on the spherical shut-off element and the entire pressure force of the working medium is transmitted to the seat located on the outlet side of the body, which causes increased friction between the seat and spherical locking body, which impedes the rotation of the spherical locking body in order to open the flow of the working medium, and, as a result, increased wear of the spherical locking body saddles, which reduces the service life of the ball valve, as well as the increased effort required to control ball valve. Problems arising from wear include, but are not limited to, reducing the service life of ball valve parts, increasing frictional forces between the spherical locking member and the seat, and unwanted leaks both between the spherical locking member and the seat, and between the seat and the ball valve housing . In addition, since frictional forces tend to increase as parts wear, ball control performance deteriorates.

Задачей полезной модели является повышение надежности функционирования шарового крана при высоких давлениях рабочей жидкости, увеличение срока его службы при сохранении высокой герметичности за счет уменьшения износа уплотнительных поверхностей сферического запорного органа и седел, в которых он расположен, уменьшения усилий на приводе при его открывании при несложной конструкции и низкой себестоимости шарового крана.The objective of the utility model is to increase the reliability of the operation of a ball valve at high pressures of the working fluid, increase its service life while maintaining high tightness by reducing wear on the sealing surfaces of the spherical locking element and the seats in which it is located, and reducing the forces on the drive when it is opened with a simple design and low cost of the ball valve.

Технический результат достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, в проходном канале которого, имеющем вход и выход, размещен в двух седлах сферический запорный орган, выполненный со сквозным отверстием для прохождения рабочей среды и связанный с приводом его вращения между закрытым и открытым положениями шарового крана, внутри сферического запорного органа выполнена кольцеобразная разгрузочная камера, соединенная по меньшей мере двумя промежуточными проточками с входным отверстием, кольцеобразная разгрузочная камера имеет разгрузочную поверхность в виде кольца, лежащую в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось сквозного отверстия сферического запорного органа и ось привода его вращения, и расположенную в закрытом положении шарового крана со стороны входа проходного канала, а входное отверстие соосно проходному каналу корпуса. Кольцеобразная разгрузочная камера, выполненная внутри сферического запорного органа и соединенная по меньшей мере двумя промежуточными проточками с входным отверстием, в закрытом положении шарового крана при больших давлениях рабочей среды частично компенсирует действие напорного давления рабочей среды на сферический запорный орган.The technical result is achieved by the fact that in a ball valve containing a housing, in the passage channel of which having an inlet and an outlet, a spherical locking element is arranged in two seats, made with a through hole for the passage of the working medium and connected with the drive of its rotation between the closed and open positions ball valve, inside the spherical locking element an annular discharge chamber is made, connected by at least two intermediate grooves to the inlet, an annular discharge chamber named it has an unloading surface in the form of a ring lying in a plane parallel to the plane passing through the axis of the through hole of the spherical locking element and the axis of the drive of its rotation, and located in the closed position of the ball valve from the input side of the passage channel, and the inlet is aligned with the passage channel of the housing. An annular discharge chamber, made inside a spherical shut-off element and connected by at least two intermediate grooves to the inlet, in the closed position of the ball valve at high pressures of the working medium, partially compensates for the effect of the pressure of the working medium on the spherical locking organ.

Вышеизложенные особенности и преимущества полезной модели будут понятны из последующего описания предпочтительного примера осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:The above features and advantages of the utility model will be clear from the following description of the preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, in which the same positions are used to represent the same elements:

на фиг. 1 изображена схема шарового крана в закрытом положении (в разрезе) в соответствии с настоящей полезной моделью;in FIG. 1 shows a diagram of a ball valve in the closed position (in section) in accordance with the present utility model;

на фиг. 2 - изображена схема сферического запорного органа с седлом (в разрезе) в соответствии с настоящей полезной моделью;in FIG. 2 - shows a diagram of a spherical locking element with a saddle (in section) in accordance with this utility model;

на фиг. 3 - разрез А-А фиг 2.in FIG. 3 is a section aa of FIG. 2.

Шаровой кран содержит корпус 1, имеющий проходной канал 2 с верхним по течению рабочей среды входом 3 и нижним по течению рабочей среды выходом 4, которые расположены на общей оси О-О.The ball valve comprises a housing 1 having a passage channel 2 with an inlet 3 upstream of the working medium and an outlet 4 downstream of the working medium, which are located on a common axis O-O.

В указанном проходном канале 2 между входом 3 и выходом 4 установлен сферический запорный орган 5, который выполнен со сквозным отверстием 6 для прохода рабочей среды по проходному каналу 2 корпуса 1 от его входа 3 к выходу 4. Сферический запорный орган 5 выполняет роль запирающего элемента шарового крана и предназначен для перекрытия проходного канала 2 между входом 3 и выходом 4. При этом в открытом положении шарового крана ось О₂-О₂ сквозного отверстия совпадает с осью O-O проходного канала 2, а в закрытом положении указанные оси находятся под прямым углом.In the specified passage channel 2 between the inlet 3 and the outlet 4, a spherical locking element 5 is installed, which is made with a through hole 6 for passage of the working medium through the passage channel 2 of the housing 1 from its input 3 to the output 4. The spherical locking element 5 acts as a locking element of the ball tap and is designed to overlap the passage channel 2 between the input 3 and exit 4. In this case, in the open position of the ball valve axis O ₂ -O ₂ through holes coincides with the axis OO of the passage channel 2, and in the closed position, these axes are under pit angle.

Сферический запорный орган 5 размещен в проходном канале 2 в двух седлах - в седле 7 на входе 3 проходного канала 2 и в седле 8 на выходе проходного канала 2. Седла 7 и 8 поджаты к сферическому запорному органу 5, в результате чего достигается герметичность соединения.The spherical locking element 5 is located in the passage channel 2 in two saddles - in the saddle 7 at the inlet 3 of the passage channel 2 and in the saddle 8 at the outlet of the passage channel 2. The seats 7 and 8 are pressed against the spherical locking element 5, as a result of which the joint is tight.

Сферический запорный орган 5 связан с приводом 9 его вращения с возможностью поворота сферического запорного органа 5 вокруг оси O₁-O₁, перпендикулярной оси O-O проходного канала 2, между открытым и закрытым положениями для обеспечения возможности протекания текучей среды или прекращения протекания текучей среды.The spherical locking member 5 is connected to the drive 9 of its rotation with the possibility of rotation of the spherical locking member 5 around the axis O ₁ -O ₁ perpendicular to the axis OO of the passage channel 2 between open and closed positions to allow fluid to flow or to stop the flow of fluid.

Внутри сферического запорного органа 5 выполнена кольцеобразная разгрузочная камера 10, расположенная таким образом, что в закрытом положении шарового крана она находится со стороны входа 3 проходного канала 2. Указанная кольцеобразная разгрузочная камера 10 может иметь треугольное или трапециевидное поперечное сечение. Большая сторона кольцеобразной разгрузочной камеры 10 является разгрузочной поверхностью 11, имеющей форму кольца и лежащей в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось O₂-O₂ сквозного отверстия сферического запорного органа и ось O₁-O₁ привода его вращения, т.е. в закрытом положении шарового крана разгрузочная поверхность 11 образует кольцевую площадку, расположенную со стороны входа 3 проходного канала 2 перпендикулярно направлению потока рабочей среды в проходном канале 2. Кольцеобразная разгрузочная камера 10 соединена по меньшей мере двумя промежуточными проточками 12 с входным отверстием 13. Входное отверстие 13 в закрытом положении шарового крана соосно проходному каналу 2 корпуса 1.An annular discharge chamber 10 is arranged inside the spherical locking member 5 so that it is located in the closed position of the ball valve on the inlet side 3 of the passage channel 2. The annular discharge chamber 10 may have a triangular or trapezoidal cross section. The large side of the annular discharge chamber 10 is a discharge surface 11 having a ring shape and lying in a plane parallel to the plane passing through the axis O ₂ -O _{2 of the} through hole of the spherical locking member and the axis O ₁ -O ₁ of its rotation drive, i.e. in the closed position of the ball valve, the discharge surface 11 forms an annular platform located on the inlet side 3 of the passage channel 2 perpendicular to the direction of flow of the medium in the passage channel 2. The ring-shaped discharge chamber 10 is connected by at least two intermediate grooves 12 to the inlet 13. Inlet 13 in the closed position of the ball valve coaxially to the passage channel 2 of the housing 1.

Сферический запорный орган 5 может быть изготовлен из термопластичного материала посредством литья, при этом могут быть отлиты одинаковые половинки сферического запорного органа 5 с выполненными проточками, после чего производится сварка этих половинок. Затем выполняют окончательную обработку образующегося шва сферического запорного органа 5.The spherical locking member 5 can be made of thermoplastic material by molding, and the same halves of the spherical locking member 5 with grooves can be cast, after which these halves are welded. Then perform the final processing of the resulting seam of the spherical locking member 5.

В закрытом положении шарового крана напорное давление рабочей среды Р_рс в проходном канале 2 корпуса 1 воздействует на сферический запорный орган 5.In the closed position of the ball valve, the pressure of the working medium P _pc in the passage channel 2 of the housing 1 acts on the spherical locking element 5.

При этомWherein

где F_п - усилие от воздействия рабочей среды, действующее на сферический запорный орган в закрытом положении шарового крана,where F _p - the force from the influence of the working medium acting on the spherical locking element in the closed position of the ball valve,

Р_рс - давление рабочей среды,R _pc - the pressure of the working environment,

S_пов - площадь поверхности шара, на которую воздействует рабочая среда.S _pov - the surface area of the ball, which affects the working environment.

При этом рабочая среда по входному отверстию 13 под давлением поступает в промежуточные проточки 12 и далее в кольцеобразную разгрузочную камеру 10. Внутри указанной кольцеобразной разгрузочной камеры 10 на разгрузочную поверхность 11, лежащую в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через ось O₂-O₂ сквозного отверстия 6 сферического запорного органа 5 и ось O₁-O₁ привода 9 его вращения, действуют усилия F_комп, противодействующие усилию F_п от воздействия рабочей среды, действующему на сферический запорный орган в закрытом положении шарового крана, которое уменьшает при открытии шарового крана общую нагрузку на сферический запорный орган 5.When this working medium through the inlet 13 under pressure enters the intermediate grooves 12 and then into the annular discharge chamber 10. Inside the specified annular discharge chamber 10 to the discharge surface 11 lying in a plane parallel to the plane passing through the axis O ₂ -O ₂ through the holes 6 of the spherical locking member 5 and the axis O ₁ -O _{1 of the} drive 9 of its rotation, the forces F _comp act against the force F _p from the influence of the working medium acting on the spherical locking member in the closed position ball crane, which reduces the opening of the ball valve the total load on the spherical locking element 5.

При этомWherein

где Р_рс - давление рабочей среды;where R _pc - pressure of the working environment;

S_рп - площадь разгрузочной поверхности 11.S _RP - the area of the discharge surface 11.

Разгрузка ΔF действует только в осевом направлении шарового крана. Она определяется выражениемUnloading ΔF acts only in the axial direction of the ball valve. It is defined by the expression

В результате усилие, действующее на закрытый шаровой кран, уменьшается, образуя разгрузку сферического запорного органа 5 и тем самым облегчая его перемещение при открытии шарового шара.As a result, the force acting on the closed ball valve decreases, forming the discharge of the spherical locking element 5 and thereby facilitating its movement when opening the ball ball.

Предлагаемая конструкция шарового крана позволяет повысить надежность функционирования шарового крана при высоких давлениях рабочей жидкости, увеличить срок его службы при сохранении высокой герметичности за счет уменьшения износа уплотнительных поверхностей сферического запорного органа и седел, в которых он расположен, уменьшения усилий на приводе вращения сферического запорного органа при его открывании при несложной конструкции и низкой себестоимости шарового крана.The proposed design of the ball valve allows to increase the reliability of the ball valve at high pressures of the working fluid, increase its service life while maintaining high tightness by reducing wear on the sealing surfaces of the spherical locking element and the seats in which it is located, reducing the forces on the rotation drive of the spherical locking element when its opening with a simple design and low cost of a ball valve.

Описанные выше примеры осуществления следует во всех аспектах рассматривать лишь как иллюстративные и не обуславливающие никаких ограничений. Следовательно, могут быть использованы другие примеры осуществления настоящей полезной модели и примеры внедрения, которые не выходят за пределы описанных здесь существенных признаков.The embodiments described above should in all aspects be considered only as illustrative and not limiting. Therefore, other examples of the implementation of the present utility model and examples of implementation that do not go beyond the essential features described here may be used.

Claims

A ball valve comprising a housing, in the passage channel of which having an inlet and an outlet, a spherical locking element is placed in two saddles, made with a through hole for the passage of the working medium and connected with the drive of its rotation between the closed and open positions of the ball valve, while inside the spherical a locking body is made ring-shaped discharge chamber connected by at least two intermediate grooves with the inlet, the ring-shaped discharge chamber has a discharge surface in the form of a ring lying in a plane parallel to the plane passing through the axis of the through hole of the spherical locking element and the axis of the drive of its rotation, and located in the closed position of the ball valve from the input side of the passage channel, and the inlet is aligned with the passage channel of the housing.