Шаровой кран — SU 1455108 (original) (raw)
СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 16 К 52 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ исследовател хнологическиимашиностроеухло 46 (088 т США Р 2, 1959 2916254,ту но одн г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР А 8 ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к а ростроению, в частности к шаро кранам, и может быть использов для перекрытия трубопроводов, больших диаметров, находящихся высоким давлением. Цель изобре повышение надежности работы крана за счет обеспечения равномерного по поперечному сечению предварительного напряженно-деформированного состояния уплотнения. Выполнение наружной поверхности 8 внутренней втулки 5 в зоне гнезда заделки конической, сходящейся с конической поверхностью 10 наружной втулки 4, и выполнение профиля 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 получаются высокие усилия об-жатия уплотнительного кольца 6 в гнезде заделки и уменьшается интенсивность его (кольца) износа при вращении шаровой пробки 2. 3 ил.4 Я рИзобретение относится к арматуротроению, в частности к шаровым кранам, и может быть использовано для обеспечения герметичности затворов шаровых кранов, предназначенных для перекрытия трубопроводов больших диаметров, находящихся под высоким давлением.Целью изобретения является повыше ние надежности работы крана за счет обеспечения равномерного по поперечному сечению предварительного напряженно-деформированного состояния уплотнительного элемента. 15На фиг; 1 изображен шаровой кран с фиксированной шаровой пробкой и плавающим узлом уплотнения, разрез; на фиг. 2 - узел уплотнения в сборе; на фиг.3 - уплотнитель при его обжатии (на нижней части фиг. 3 показано ,Положение в процессе обжатия, а наверхней части - момент окончания ,сборки седла и полного обжатия уплотнителя в гнезде), 25Шаровой кран содержит установлен ную в корпусе 1 шаровую пробку 2 со шпинделем 3, уплотненную узлами уплотнения, состоящими из металлических разъемных кольцевых седел, каждое из которых включает наружную 4 и внутреннюю 5 втулки, контактирующие между собой по цилиндрической , поверхности и образующие гнездо за- . делки упругого уплотнительного коль ца 6 с кольцевой щелью 7 для выходакольца 6, Гнездо заделки образовано внутренней кольцевой расточкой в наружной втулке 4 и наружной поверхностью 8 внутренней втулки 5 Цилиндри 40 ческая поверхность 9 расточки ограничена со стороны пробки конической поверхностью 10, а с противоположной стороны - упорной поверхностью 11, расположенной перпендикулярно к про 45 дольной оси крана. Наружная поверхность 8 внутренней втулки 5 в зоне гнезда заделки выполнена конической с углом д( полуконуса не более 30. Конические поверхности 10 и 8 соответственно расточки и внутренней втулки 5, образующие кольцевую щель 7 для выхода уплотнительного кольца 6, выполнены сходящимися. Уплотнительное кольцо 6 выполнено с аналогичным гнезду заделки профилем. поперечного сечения, причем коническая поверхность уплотнительного кольца 6, контактирующая с конической поверхностью 8 внутренней втулки 5, выполнена с припуском по отношению ксостоянию обжатия (т.е. предварительному напряженно-деФормированному состоянию в гнезде, соответствующемуполной сборке уплотнения, осуществляемому стягиванием втулок 4 и 5 посредством болтов или шпилек 12.Линия перехода к наружной конической поверхности 8 внутренней втулки5 расположена в плоскости упорной поверхности 11 наружной втулки 4.Предварительное прижатие уплотнительных колец 6 к поверхности пробки2 осуществляется с помощью пружин 13,действующих в осевом направлении наплавающие разъемные седла.Шаровой кран работает следующимобразом,Под действием привода через шпиндель 3 крутящий момент передается напробку 2, Поворачиваясь на 90 , пробй ка 2 открывает или перекрывает потокрабочей среды в трубопроводе. Положение пробки 2, при котором ее проходное сечение совпадает с проходным сечением трубопровода, соответствует открытому положению крана. При закрытой пробке 2 уплотнительные кольца 6 предотвращают переток рабочей среды из участка трубопровода, находящегося под давлением, в участок, предохраняемый от поступления рабочей среды. При этом герметичность уплотнения пробки обеспечивается за счет прижатия выступающей из щели 7 гнезда части колец 6 к поверхности пробки 2 посредством действия на плавающие седла, состоящие из втулок 4 и 5, осевого усилия от пружин 13 и перепада давления на каждом седле уплотнения. Герметичность уплотнения достигается за счет превышения значений максимальных контактных напряжений (удельных давлений) в стыке уплотнительного кольца 6 с поверхностью пробки 2 над величиной запираемого давления.В шаровом кране достижение высоких усилий обжатия уплотнителя обеспечивается за счет использования клинового эффекта при запрессовке уплотнительного кольца 6 в гнездо заделки механическим путем посредством стягивания внутренней 5 и наружной 4 втулок шпильками или болтами 12 в про- цессе сборки узла уплотнения, При этом усилия запрессовки (обжатия)з 14551уплотнителя во много раз превышаютпредельные усилия затяжки шпилек (болтов) 12, что вытекает из анализа сил,действующих на уплотнительное кольцо(фиг.З).При равномерном стягивании втулоксила стягивания втулок от суммарногоусилия затяжки болтов действует восевом направлении как на наружную 4, 1 Отак и на внутреннюю 5 втулки, причемвекторы сил направлены навстречу другдругу (стягивание втулок)Коническаяповерхность внутренней втулки контактирует при этом с конической поверхностью уплотнительного кольца, имеющей припуск Ь, На этой. конической поверхности контакта возникают две силы, действующие на уплотнительноекольцо (реакции конической поверхнос Оти втулки) - это сила нормальногодавления и сила трения,гЭти силы образуют равнодействующую силу, действующую на уплотнительное кольцо 6. 25Сила нормального давления являетсяактивной силой, запрессовывающей уплотнительное кольцо 6 в гнездо заделки.Сила трения в данном случае является "вредной" силой.При запрессовке уплотнительногокольца в гнездо имеет место клиновойэффект, заключающийся в превышениисилы нормального давления (запрессо 3.5вывающей силы) над силой стягиваниявтулок и в скольжении контактйрующих конических поверхностей уплотнительного кольца и внутренней втулки друг относительно друга , что исключает выворачивание уплотнительного кольца из гнезда при его запре ссовке . Величина угла о, определяющая возможность получения указанного клинового эффекта, выбирается в зависимости от соотношения сил, дейст 08вующих на уплотнительное кольцо в проекциях на продольную ось кана, и от коэффициента трения (Г,) контактирующих поверхностей уплотнительного кольца и внутренней втулки, при этом должно соблюдаться неравенствоГ,(0,5 - зп с )/соз сФормула и з обретенияШаровой кран, содержащий размещенную в корпусе, шаровую пробку и узел ее уплотнения в виде разъемного кольцевого седла, состоящего из наружной и внутренней втулок, контактирующих между собой по цилиндрической поверхности и образующих гнездо заделки упругого уплотнительного кольца, имеющее кольцевую щель для выхода указанного кольца, причем гнездо заделки образовано наружной поверхностью внутренней втулки и внутренней кольцевой расточкой в наружной втулке, цилиндрическая поверхность которой ограничена со стороны пробки конической поверхностью, а с противоположной стороны - упорной поверхностью, перпендикулярной к продольной оси крана, причем уплотнительное кольцо выполнено с аналогичным гнезду заделки профилем поперечного сечения,.о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы, наружная поверхность внутренней втулки в зоне гнезда заделки выполнена конической, сходящейся с конической поверхностью наружной втулки, а линия перехода к конической поверхности внутренней втулки расположена в плоскости упорной поверхности наружной втулки, причем конфигурация профиля поперечного сечения уплотнительного кольца выполнена с припуском по конической его поверхности относительно конической поверхности внутренней втулки.14551 О 8 оставитель А.Бирюковехред М.Дидык ктор Э.Лончакова Лежнин едак СССР ское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Производственно-полиг аказ 7434/43 Тира НИИПК Государственного к113035, М тета по ва, ЖПод зобретениям Раушская н