RU2699450C2

RU2699450C2 - Ball cock with hollow stopper

Info

Publication number: RU2699450C2
Application number: RU2018103995A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Бокач
Original assignee: Акционерное общество "Арматуростроительный кластер КРЫМИННТАРМ"
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-09-05
Also published as: RU2018103995A3; RU2018103995A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: ball valve with hollow plug contains a housing with a cover with a flange connector between them, with inlet and outlet branch pipes, with a hollow plug between spring loaded seats, consisting of a shell and a hollow sphere, at the top and at the bottom of which channels are made, and in cover there is channel for medium supply from outside into hollow plug, seal of hollow plug and flange connector are made double-circuit, and between them channels of tightness control are made. Below between the shaft and the bushing there is a plate spring (damper) excluding the possibility of "burning" of the shaft. In the upper part of the hollow plug there is a slot in which the coupling pin is located, in turn, the coupling groove is connected to the pin of spindle transmitting torque, and due to slot and tenon located perpendicularly, coaxiality of spindle, coupling and hollow plug is provided. Ball valve cover via sealing element by means of threaded elements closes and sealing flange connector or as an option floating cover by means of sealing elements and split ring closes and seals the flange connector ball valve. Supply of working medium into ball valve is possible in both directions. Use of the disclosed ball valve with a hollow plug allows its application to the working medium, which at low temperatures changes viscosity and during long-term fixed state is coked, and also to heat and flush plug and seat seals.

EFFECT: use of the double-circuit seal enables checking the tightness of the plug, seats, cover before supplying pressure to the branch pipes and the crane cavity, and also provides for considerable reduction of weight of the ball valves, and accordingly cost and ensures competitiveness.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение на кран шаровой с полой пробкой относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия потоков рабочей среды, которая при низких температурах изменяет вязкость.The invention for a ball valve with a hollow plug relates to pipe fittings designed to block the flow of a working medium, which changes viscosity at low temperatures.

Одним из требований, предъявляемых к шаровым кранам для рабочих сред, например, нефти, изменяющей вязкость при низких температурах, является герметичность в закрытом положении, надежность, исключение возможности заклинивания подвижных частей, ремонтопригодность без вырезки из трубопровода.One of the requirements for ball valves for working environments, for example, oil that changes viscosity at low temperatures, is tightness in the closed position, reliability, eliminating the possibility of jamming of moving parts, maintainability without cutting from the pipeline.

Известен кран шаровой, предназначенный для установки на трубопроводах в качестве перекрывающего устройства, не требующий его вырезки из трубопровода при ремонте - кран шаровой с верхним разъемом, содержащий корпус, соединенный резьбовыми соединениями с верхним фланцем, входной и выходной патрубки, и шаровую пробку, установленную на подпружиненные седла, с контактными поверхностями в форме шарового пояса (патент на полезную модель №45494). Подпружиненные седла снабжены уплотнениями из эластомерного материала, расположенными в зоне контактных поверхностей в форме шаровых поясов, контактирующих с поверхностью шаровой пробки и установлены в дополнительные кольцевые втулки, на торцевой поверхности которых со стороны шаровой пробки выполнен кольцевой конусный срез и кольцевой бурт в месте окончания среза, а на внутренних поверхностях верхнего фланца и нижней части корпуса, в месте их контакта с кольцевыми конусными срезами дополнительных кольцевых втулок выполнены ответные им конусные поверхности, причем, дополнительные кольцевые втулки уплотнены по торцевой поверхности относительно корпуса шарового крана эластомерными кольцами, а подпружиненные седла уплотнены по внутренней поверхности кольцевых буртов.Known ball valve, designed to be installed on pipelines as an overlapping device, not requiring its cutting from the pipeline during repair - a ball valve with an upper connector, comprising a housing connected by threaded connections to the upper flange, an inlet and an outlet pipe, and a ball plug mounted on spring-loaded saddles, with contact surfaces in the form of a spherical belt (utility model patent No. 45494). The spring-loaded seats are equipped with seals of elastomeric material located in the area of the contact surfaces in the form of ball belts in contact with the surface of the ball plug and installed in additional ring bushings, on the end surface of which from the side of the ball plug is made an annular conical section and an annular collar at the end of the section, and on the inner surfaces of the upper flange and the lower part of the housing, in place of their contact with the annular conical sections of the additional annular bushings, the reciprocal e they conical surface, the additional annular sleeve sealed on the end face against the housing of the ball valve elastomeric rings, and spring-loaded seat sealed against the inner surface of ring clamps.

Недостатком известного крана шарового является то, что выполнение механизма крепления подпружиненных седел с контактными конусными поверхностями на дополнительной втулке и ответных им поверхностях верхнего фланца и кольцевой канавки корпуса требует обеспечения расчетных усилий на резьбовом соединении верхнего фланца и корпуса, т.к. при их превышении возможно ослабление усилия прижима подпружиненного седла к поверхности шаровой пробки, а при недостаточно жесткой затяжке резьбовых соединений верхнего фланца и корпуса нарушается герметичность всего крана из-за недостаточной нагруженности уплотнений между дополнительной втулкой и корпусом, дополнительной кольцевой втулкой и седлом. В условиях эксплуатации сложно обеспечить расчетные нагрузки на резьбовых соединениях между корпусом и верхним фланцем, например, после ремонта при сборке крана, что снижает надежность крана.A disadvantage of the known ball valve is that the implementation of the mechanism for attaching spring-loaded seats with contact conical surfaces on the additional sleeve and the surfaces of the upper flange and the annular groove of the housing mating to them requires design forces on the threaded connection of the upper flange and the body, because if they are exceeded, the clamping force of the spring-loaded saddle to the surface of the ball plug can be weakened, and if the threaded connections of the upper flange and the housing are not tight enough, the tightness of the entire valve is broken due to insufficient loading of the seals between the additional sleeve and the body, the additional ring sleeve and the seat. Under operating conditions, it is difficult to provide design loads on threaded connections between the body and the upper flange, for example, after repair during assembly of the crane, which reduces the reliability of the crane.

Недостатком известного крана шарового также является высокая металлоемкость, соответственно, и более высокая стоимость, особенно для кранов шаровых диаметром более 500 мм.A disadvantage of the known ball valve is also a high metal consumption, respectively, and a higher cost, especially for ball valves with a diameter of more than 500 mm.

Недостатком известного крана шарового также является ограниченное применение для рабочих сред, которые при низких температурах изменяют вязкость, что значительно увеличивает нагрузки на детали при повороте пробки.A disadvantage of the known ball valve is also the limited use for working environments, which at low temperatures change the viscosity, which significantly increases the load on the parts when turning the cork.

Известен кран шаровой с верхним разъемом (патент на изобретение №2396474). Кран шаровой с верхним разъемом содержит корпус с соединенным с ним резьбовыми соединениями верхним фланцем, входной и выходной патрубки и шаровую пробку. Пробка установлена на подпружиненные седла с контактными поверхностями в форме шарового пояса. Подпружиненные седла установлены в дополнительные втулки, снабженные кольцевыми буртами. Эти втулки уплотнены по торцевой поверхности относительно корпуса шарового крана Контактные поверхности седел выполнены, по меньшей мере, двухконтурными по ширине шарового пояса. Контуры на поверхности шарового пояса разделены, по меньшей мере, одной кольцевой проточкой. Дополнительные кольцевые втулки установлены соосно седлам и закреплены на последних по резьбовой поверхности с возможностью передачи поджимающего усилия на уплотнения. В седле, в зоне резьбовой контактной поверхности дополнительной втулки и седла выполнен, по меньшей мере, один сквозной канал, соединяющийся с кольцевой проточкой. Уплотнения между торцевой поверхностью дополнительных кольцевых втулок и корпусом выполнены сальниковыми.Known ball valve with upper connector (patent for the invention No. 2396474). A ball valve with an upper connector comprises a housing with a top flange connected to it by threaded connections, an inlet and an outlet nozzle, and a ball plug. The cork is mounted on spring-loaded seats with contact surfaces in the form of a ball belt. Spring-loaded seats are installed in additional bushings equipped with ring collars. These bushings are sealed on the end surface relative to the body of the ball valve. The contact surfaces of the seats are made of at least double-circuit along the width of the ball belt. The contours on the surface of the ball zone are separated by at least one annular groove. Additional annular bushings are mounted coaxially with the saddles and are mounted on the latter along the threaded surface with the possibility of transmitting the pressing force to the seals. In the saddle, in the area of the threaded contact surface of the additional sleeve and the saddle, at least one through channel is made connecting to the annular groove. Seals between the end surface of the additional ring bushings and the housing are made of stuffing box.

Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому крану шаровому с полой пробкой является кран шаровой с полой пробкой, который содержит корпус с входным и выходным патрубками, с установленной между подпружиненными седлами полой пробкой (патент на полезную модель №135756). Полая пробка состоит из обечайки и полой сферы, в верхней и нижней частях которой выполнены каналы для выравнивания давления внутри и снаружи сферы. В нижней части полой пробки выполнен паз для установки вала, который имеет бурт в центральной части. Второй конец вала соединен со втулкой, которая закреплена в корпусе. Между валом и втулкой установлена тарельчатая пружина (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала. В верхней части полой пробки выполнен паз, в котором размещен шип муфты, в свою очередь паз муфты соединен с шипом шпинделя, передающем крутящий момент. За счет шипа и паза, расположенных перпендикулярно обеспечивается соосность шпинделя, муфты и полой пробки. Корпус имеет полость, соединяющуюся с внутренней полостью патрубков перепускными клапанами. Крышка через уплотнительный элемент посредством резьбовых элементов закрывает и герметизирует основной разъем или, как вариант, плавающая крышка посредством уплотнительных элементов и разрезного кольца закрывает и герметизирует основной разъем крана шарового.The closest in purpose, technical nature and the achieved result to the claimed ball valve with a hollow plug is a ball valve with a hollow plug, which contains a housing with inlet and outlet nozzles, with a hollow plug installed between the spring-loaded seats (patent for utility model No. 135756). The hollow plug consists of a shell and a hollow sphere, in the upper and lower parts of which channels are made to equalize the pressure inside and outside the sphere. In the lower part of the hollow plug, a groove is made for installing the shaft, which has a shoulder in the central part. The second end of the shaft is connected to the sleeve, which is fixed in the housing. A Belleville spring (damper) is installed between the shaft and the sleeve, eliminating the possibility of “sticking” to the shaft. In the upper part of the hollow plug, a groove is made in which the coupling spike is placed, in turn, the coupling groove is connected to the spindle stud transmitting torque. Due to the spike and groove located perpendicularly, the alignment of the spindle, coupling and hollow plug is ensured. The housing has a cavity connecting to the internal cavity of the nozzles bypass valves. The cover through the sealing element by means of threaded elements closes and seals the main connector or, alternatively, the floating cover by means of sealing elements and a split ring closes and seals the main connector of the ball valve.

Недостатком известного крана шарового является ограниченное применение для рабочих сред, которые при низких температурах изменяют вязкость, что значительно увеличивает нагрузки на детали при повороте пробки.A disadvantage of the known ball valve is the limited use for working environments that change viscosity at low temperatures, which significantly increases the load on the parts when turning the tube.

Недостатком известного крана шарового также является невозможность проконтролировать герметичность пробки, седел, крышки до подачи давления в патрубки и полость крана.A disadvantage of the known ball valve is also the inability to check the tightness of the plug, seats, cover before applying pressure to the nozzles and the cavity of the valve.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является использование в кране шаровом канала для подачи среды извне вовнутрь шаровой пробки для разогрева и промывки пробки и уплотнений седла, и применение двухконтурного уплотнения верхнего разъема для постоянного мониторинга герметичности.The technical problem solved by the invention is the use of a ball channel in the tap to supply the medium from the outside into the ball plug for heating and washing the plug and seat seals, and the use of a double-circuit seal on the upper connector for continuous monitoring of tightness.

Поставленная задача достигается тем, что кран шаровой, характеризующийся тем, что имеет корпус с крышкой с фланцевым разъемом между ними, с входным и выходным патрубками, с установленной между подпружиненными седлами полой пробкой, состоящей из обечайки и полой сферы, вверху и внизу которой выполнены каналы отличающийся тем, что в крышке выполнен канал для подачи среды извне вовнутрь полой пробки, уплотнения полой пробки и фланцевого разъема выполнены двухконтурными, а между ними выполнены каналы контроля герметичности.The task is achieved in that the ball valve, characterized in that it has a housing with a cover with a flange connector between them, with inlet and outlet pipes, with a hollow plug between the spring-loaded saddles, consisting of a shell and a hollow sphere, the channels are made at the top and bottom characterized in that in the lid there is a channel for supplying the medium from the outside to the inside of the hollow plug, the seals of the hollow plug and the flange connector are double-circuit, and between them the tightness control channels are made.

Внизу между валом и втулкой установлена тарельчатая пружина (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала. В верхней части полой пробки выполнен паз, в котором размещен шип муфты, в свою очередь, паз муфты соединен с шипом шпинделя, передающем крутящий момент на муфту, а за счет паза и шипа, расположенных перпендикулярно, обеспечивается соосность шпинделя, муфты и полой пробки. В нижней части полой пробки выполнен паз для установки вала. Вал имеет в центральной его части бурт. Второй конец вала соединен со втулкой, установленной в корпусе. Между втулкой и буртом вала установлена тарельчатая пружина (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала. Крышка крана шарового через уплотнительный элемент посредством резьбовых элементов закрывает и герметизирует фланцевый разъем (Фиг. 1), или, как вариант - плавающая крышка (Фиг. 2), посредством уплотнительных элементов и разрезного кольца закрывает и герметизирует фланцевый разъем крана шарового.A Belleville spring (damper) is installed at the bottom between the shaft and the sleeve, eliminating the possibility of “sticking” to the shaft. In the upper part of the hollow plug, a groove is made in which the coupling spike is placed, in turn, the coupling groove is connected to the spindle stud, which transmits torque to the coupling, and due to the groove and the spike located perpendicularly, the spindle, coupling and hollow plug are aligned. In the lower part of the hollow plug, a groove for installing the shaft is made. The shaft has a collar in its central part. The second end of the shaft is connected to a sleeve mounted in the housing. A Belleville spring (damper) is installed between the sleeve and the shoulder of the shaft, eliminating the possibility of "burning" of the shaft. The ball valve cover through the sealing element by means of threaded elements closes and seals the flange connector (Fig. 1), or, alternatively, the floating cover (Fig. 2), by means of sealing elements and a split ring, closes and seals the flange connector of the ball valve.

Пример выполнения предлагаемого шарового крана представлен на чертежах.An example of the proposed ball valve is presented in the drawings.

На Фиг. 1 показана конструкция в разрезе предлагаемого крана шарового с полой пробкой.In FIG. 1 shows a sectional view of the proposed ball valve with a hollow plug.

На Фиг. 2 изображен вариант крана шарового с плавающей крышкой.In FIG. 2 shows an embodiment of a ball valve with a floating cover.

На Фиг. 3 изображен выносной элемент А.In FIG. 3 shows the remote element A.

На Фиг. 4 изображен выносной элемент Б.In FIG. 4 shows an external element B.

На Фиг. 5 изображен выносной элемент В.In FIG. 5 shows an external element B.

На Фиг. 6 изображен выносной элемент Г.In FIG. 6 shows the remote element G.

Кран шаровой с полой пробкой содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, в установочном гнезде Д установлены подпружиненные седла 4, контактирующие с полой пробкой 5. В полой пробке 5 выполнены каналы Е для выравнивания давления внутри и снаружи сферы. В нижней части полой пробки выполнено отверстие 6, для установки вала 7, установленного во втулке 8, которая закреплена в корпусе 1. Между валом 7 и втулкой 8 установлена тарельчатая пружина 9 (демпфер), исключающая возможность "пригорания" вала 7. В верхней части пробки выполнен паз 10 (Фиг. 3) для установки муфты 11, передающей крутящий момент от шпинделя 12. Муфта 11 имеет шип 13 и паз 14. За счет шипа 13 и паза 14, расположенных перпендикулярно, обеспечивается соосность шпинделя 12, муфты 11 и полой пробки 5.A ball valve with a hollow plug contains a housing 1 with inlet 2 and output 3 nozzles, spring seats 4 in contact with the hollow plug 5 installed in the mounting socket D. The channels E are made in the hollow plug 5 to equalize the pressure inside and outside the sphere. A hole 6 is made in the lower part of the hollow plug for mounting the shaft 7 installed in the sleeve 8, which is fixed in the housing 1. A disk spring 9 (damper) is installed between the shaft 7 and the sleeve 8, eliminating the possibility of “burning” of the shaft 7. In the upper part the grooves made groove 10 (Fig. 3) to install the coupling 11, transmitting torque from the spindle 12. The coupling 11 has a spike 13 and a groove 14. Due to the spike 13 and the groove 14 located perpendicularly, the spindle 12, the coupling 11 and the hollow are aligned plugs 5.

В корпусе 1 имеется фланцевый разъем 15 (Фиг. 4). Герметичность корпуса 1 и крышки 16 обеспечивается уплотнительными элементами 17. В крышке 16 выполнен канал контроля герметичности 18, имеющий резьбу 19, закрытую пробкой 20.In the housing 1 there is a flange connector 15 (Fig. 4). The tightness of the housing 1 and the cover 16 is provided by the sealing elements 17. In the cover 16 is made the channel of the tightness control 18, having a thread 19, closed by a stopper 20.

Шпиндель 12 (Фиг. 3) уплотнен в крышке 16 посредством уплотнительного узла 21, имеющего канал контроля герметичности 22, закрытый пробкой 23.The spindle 12 (Fig. 3) is sealed in the cover 16 by means of a sealing assembly 21 having a tightness control channel 22 closed by a plug 23.

В крышке 16 выполнен канал подачи среды 24, имеющий резьбу 25, закрытую пробкой 26.In the lid 16, a medium supply channel 24 is made, having a thread 25 closed by a plug 26.

Седло 4 уплотнено в корпусе 1 уплотнительными элементами 27 (Фиг. 5), между которыми выполнен канал контроля герметичности 28, закрытый пробкой 29. Седло 4 контактирует с полой пробкой 5 и уплотнено посредством уплотнительных элементов 30, между которыми выполнен канал контроля герметичности 31, закрытый пробкой 32. Предварительно седло прижато к пробке посредством пружин 33.The saddle 4 is sealed in the housing 1 by sealing elements 27 (Fig. 5), between which the tightness control channel 28 is closed, closed by a stopper 29. The saddle 4 is in contact with the hollow stopper 5 and sealed by means of sealing elements 30, between which the tightness control channel 31, closed stopper 32. Previously, the seat is pressed against the stopper by means of springs 33.

Корпус 1 и крышка 16 посредством резьбовых элементов 34 и 35 закрывает и герметизирует фланцевый разъем 15 или как вариант плавающая крышка 37 (Фиг. 6) посредством уплотнительных элементов 38 и разрезного кольца 39 закрывает и герметизирует фланцевый разъем 40 крана шарового. В зоне уплотнительных элементов 38 выполнен канал контроля герметичности 41, имеющий резьбу 42 и пробку 43.The housing 1 and the cover 16 by means of threaded elements 34 and 35 closes and seals the flange connector 15 or, alternatively, the floating cover 37 (Fig. 6) by means of the sealing elements 38 and the split ring 39 closes and seals the flange connector 40 of the ball valve. In the area of the sealing elements 38, a leak test channel 41 is made, having a thread 42 and a plug 43.

Подача рабочей среды в шаровой кран возможна в обоих направлениях. Перекрывание потока рабочей среды осуществляется поворотом полой пробки 5 на угол 90 градусов.The flow of the medium into the ball valve is possible in both directions. Overlapping the flow of the working medium by turning the hollow plug 5 at an angle of 90 degrees.

В закрытом положении герметичность крана обеспечивается усилием пружин 33, поджимающих седла 4 к полой пробке 5 и дополнительным усилием, создаваемым давлением рабочей среды на торцевую поверхность седла 4.In the closed position, the tightness of the valve is ensured by the force of the springs 33, pressing the saddles 4 to the hollow plug 5 and the additional force created by the pressure of the working medium on the end surface of the saddle 4.

Контроль герметичности шарового крана в местах контакта полой пробки 5 и подпружиненного седла 4 производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 31.The tightness control of the ball valve at the contact points of the hollow plug 5 and the spring-loaded seat 4 is carried out by monitoring leaks through the tightness control channel 31.

Контроль герметичности шарового крана в местах контакта полой пробки 5 и корпуса 1 производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 28.The tightness control of the ball valve at the contact points of the hollow plug 5 and the housing 1 is carried out by monitoring leaks through the tightness control channel 28.

Контроль герметичности фланцевого разъема 15 шарового крана производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 18.The tightness control of the flange connector 15 of the ball valve is carried out by monitoring leaks through the tightness control channel 18.

Контроль герметичности шарового крана в местах контакта шпинделя 12 в крышке 16 производится путем контроля протечек через канал контроля герметичности 22.The tightness control of the ball valve at the contact points of the spindle 12 in the cover 16 is carried out by monitoring leaks through the tightness control channel 22.

Подачу среды для прогрева крана шарового производить через канал подвода среды 24.The medium is supplied for heating the ball valve through the medium supply channel 24.

Использование заявленного крана шарового с полой пробкой позволит применять его для рабочей среды, которая при низких температурах изменяет вязкость и при длительном неподвижном состоянии коксуется, а также производить разогрев и промывку пробки и уплотнений седла. Применение двухконтурного уплотнения позволит проконтролировать герметичность пробки, седел, крышки до подачи давления в патрубки и полость крана, а также обеспечит значительное снижение массы шаровых кранов, а соответственно и стоимости, и обеспечит конкурентоспособность.The use of the inventive ball valve with a hollow stopper will allow it to be used for a working medium that changes viscosity at low temperatures and cokes during a long stationary state, as well as heating and flushing the stopper and seat seals. The use of double-circuit seals will make it possible to check the tightness of the cork, seats, cover before applying pressure to the nozzles and the cavity of the valve, and will also significantly reduce the weight of ball valves, and therefore the cost, and ensure competitiveness.

Источники информацииInformation sources

1. Описание к патенту на полезную модель RU №45494 U1, опубликовано 10.05.2005.1. Description of the patent for utility model RU No. 45494 U1, published on 05/10/2005.

2. Описание к патенту на изобретение RU 2396474 С1, опубликовано 10.08.2010.2. Description of the patent for the invention RU 2396474 C1, published on 08/10/2010.

3. Описание к патенту на полезную модель RU №135756 U1, опубликовано 20.12.2013.3. Description of the patent for utility model RU No. 135756 U1, published on December 20, 2013.

Claims

Ball valve with a hollow stopper, comprising a housing with a cover with a flange connector between them, with inlet and outlet nozzles, with a hollow stopper installed between the spring-loaded saddles, consisting of a shell and a hollow sphere, the channels at the top and bottom of which are characterized in that in the cover a channel has been made for supplying the medium from the outside to the inside of the hollow plug, the seals of the hollow plug and the flange connector are double-circuit, and between them there are leakage control channels.