RU2115050C1

RU2115050C1 - Ball cock

Info

Publication number: RU2115050C1
Application number: RU97101817A
Authority: RU
Inventors: Р.П. Фортунатов; А.А. Рязанов; В.Н. Галаганов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Ярдос"
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: piping systems; shutting off flow transported via pipe line. SUBSTANCE: cock has body where straightway passage is provided with spherical plug connected with its rotation drive; ball cock is provided with sealing member fitted with hold-down device. Outer cylindrical and inner taper surfaces of each ring are engageable with respective surface of bore and seal. Hold-down member is made from elastic-deformation material. Its surface engageable with surface of seal is provided with projections of various forms: either one circular projection with torous surface changing into cylindrical surface on one side and into flat end surface on other side, or several circular projections with torous surfaces changing into taper surfaces on either side forming acute angle with axis of straightway passage with vertex directed towards plug, or one circular projection with taper surface changing into toroidal surface on either side which is engageable with taper surface forming acute angle with axis of straightway passage with vertex directed towards spherical plug. Surface of hold-down member directed to side opposite to spherical plug is taper or spherical in shape. EFFECT: enhanced efficiency and increased wear resistance of cock seal. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к запорной арматуре, касается кранов со сферическим запорным органом и может быть использовано для регулирования и перекрытия потоков рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу. The invention relates to valves, relates to valves with a spherical locking element and can be used to control and block the flow of the working medium transported through the pipeline.

Известны краны, содержащие корпус, сферический запорный орган с приводом вращения и седловые уплотнения из полимерных материалов (патент ЕР N 0233060, F 16 K 5/06; заявка Германии N 3239977, F 16 K 5/06). В процессе эксплуатации крана поверхность полимерных уплотнений, контактирующая с пробкой, деформируется либо изнашивается, образуя зазор, сквозь который происходит утечка рабочей среды. Known cranes containing a housing, a spherical locking element with a rotation drive and seat seals made of polymer materials (patent EP N 0233060, F 16 K 5/06; German application N 3239977, F 16 K 5/06). During the operation of the crane, the surface of the polymer seals in contact with the plug deforms or wears out, forming a gap through which the fluid leaks.

Известны краны с комбинированным уплотнением, в которых полимерные детали уплотнения, непосредственно контактирующие с поверхностью пробки, нагружены в ее сторону дополнительным элементом различной формы, компенсирующим износ уплотнения (международная заявка WO 93/06390, F 16 J 15/10; патент ЕР N 0278675, F 16 K 5/06; EP N 2834692, F 16 K 5/06). Known valves with a combined seal, in which the polymer parts of the seal directly contacting the surface of the tube, are loaded in its direction with an additional element of various shapes that compensate for the wear of the seal (international application WO 93/06390, F 16 J 15/10; patent EP N 0278675, F 16 K 5/06; EP N 2834692, F 16 K 5/06).

Наиболее близким решением из известных является шаровой кран, содержащий корпус с размещенной в нем сферической пробкой с приводом вращения и седловое уплотнение, состоящее из непосредственно контактирующего с поверхностью пробки полимерного элемента и элемента, поджимающего уплотнение к поверхности пробки и контактирующего с ответной поверхностью уплотнения по конусу (патент ФРГ N 1154988, кл. 47g 22/04, 1964). Однако при оптимальной с точки зрения распределения сил конической поверхности нажимного элемента, контактирующей с поверхностью уплотнения, упомянутый элемент дополнительно нагружен в сторону пробки пружиной. The closest known solution is a ball valve containing a housing with a spherical plug with a rotary drive and a seat seal, consisting of a polymer element directly in contact with the surface of the tube and an element pressing the seal to the surface of the tube and contacting the seal against the mating surface along the cone ( German patent N 1154988, class 47g 22/04, 1964). However, at the optimum from the point of view of the distribution of forces of the conical surface of the pressing element in contact with the sealing surface, said element is additionally loaded with a spring towards the tube.

Задача изобретения - повышение эффективности и износостойкости уплотнения только за счет улучшения характеристик нажимного элемента путем выбора его формы и материала, из которого он изготовлен. The objective of the invention is to increase the efficiency and wear resistance of the seal only by improving the characteristics of the pressure element by selecting its shape and material from which it is made.

Задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус, в проходном канале которого размещены сферическая поворотная пробка, связанная с приводом ее вращения, и уплотнения с нажимным элементом, выполненным в виде размещенного в расточке корпуса кольца с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями, контактирующими с соответствующими поверхностями расточки и уплотнения, нажимной элемент выполнен из упругодеформируемого материала, а на его поверхности, контактирующей с поверхностью уплотнения, выполнены выступы. Это либо один кольцевой выступ с торообразной поверхностью, переходящей с одной стороны в цилиндрическую, а с другой - в плоскую торцевую поверхности, либо группа из нескольких кольцевых выступов с торообразными поверхностями, переходящими с одной и другой сторон в конические поверхности, образующие с осью проходного канала острый угол с вершиной, обращенной к сферической пробке, либо один кольцевой выступ с конической поверхностью, переходящий с обеих сторон в торообразную поверхность, сопряженную с конической поверхностью, образующей с осью проходного канала острый угол с вершиной, обращенной к сферической пробке. При этом поверхность нажимного элемента, обращенная в противоположную сторону от сферической пробки, выполнена либо конической, либо сферической вогнутой. The problem is solved in that in a ball valve containing a housing, in the passage channel of which there is a spherical rotary plug connected with a drive for its rotation, and seals with a pressure element made in the form of a ring placed in the bore of the housing with outer cylindrical and inner conical surfaces in contact with the corresponding surfaces of the bore and seal, the pressure member is made of elastically deformable material, and protrusions are made on its surface in contact with the seal surface. This is either one annular protrusion with a toroidal surface, turning on one side into a cylindrical, and on the other, into a flat end surface, or a group of several annular protrusions with toroidal surfaces, passing from one and the other sides into conical surfaces forming with the axis of the passage channel an acute angle with a vertex facing the spherical plug, or one annular protrusion with a conical surface, passing on both sides into a toroidal surface, conjugated with a conical surface forming with the axis of the passage channel, an acute angle with the vertex facing the spherical plug. In this case, the surface of the pressure element facing in the opposite direction from the spherical tube is either conical or spherical concave.

Деформируясь в объеме проточки корпуса за счет упругих свойств материала, из которого он изготовлен, нажимной элемент создает равномерно распределенное по всей конической поверхности контакта с уплотнением усилие, обеспечивающее равномерное поджатие уплотнения к сферической пробке. При этом величина деформации кольца, как правило, не превышает 8% его объема. Кольцевые выступы на конической поверхности кольца создают дополнительные возможности для деформации нажимного элемента и увеличения усилия его поджатия к уплотнению, а уплотнения к пробке. Форма выступов определяется лишь технологическими возможностями изготовителя. Особую роль в работе уплотнения играет форма его поверхности, обращенной в сторону от сферической пробки. Воздух, заполняющий полость между ней и стенками корпуса, сжимает кольцо, создавая дополнительное усилие поджатия. Эффективность уплотнения может быть повышена за счет использования энергии рабочей среды, поступающей в шаровой кран. Это достигается выполнением в корпусе крана (или в патрубке при составном корпусе) каналов, сообщающих его проходной канал с полостью, ограниченной поверхностями расточки и поверхностью нажимного элемента, обращенной в противоположную от сферической пробки сторону. Deforming in the volume of the groove of the housing due to the elastic properties of the material from which it is made, the pressure element creates a force evenly distributed over the entire conical contact surface with the seal, ensuring uniform compression of the seal against the spherical tube. The magnitude of the deformation of the ring, as a rule, does not exceed 8% of its volume. The annular protrusions on the conical surface of the ring create additional opportunities for deformation of the pressure element and increase the force of its compression against the seal, and the seal to the cork. The shape of the protrusions is determined only by the technological capabilities of the manufacturer. A special role in the seal is played by the shape of its surface facing away from the spherical plug. The air filling the cavity between it and the walls of the casing compresses the ring, creating an additional preload force. The effectiveness of the seal can be improved by using the energy of the working medium supplied to the ball valve. This is achieved by performing in the crane body (or in the pipe with the composite case) channels communicating its passage channel with a cavity bounded by the surfaces of the bore and the surface of the pressure element facing the opposite side from the spherical tube.

На фиг. 1 представлен разрез шарового крана; на фиг. 2-4 - разрезы нажимного элемента различной формы. In FIG. 1 shows a section through a ball valve; in FIG. 2-4 - sections of the pressure element of various shapes.

Шаровой кран (фиг.1) состоит из корпуса 1, в проходном канале которого размещена сферическая пробка 2, жестко соединенная с приводом ее вращения 3, приводимым в движение рукояткой 4. С поверхностью пробки контактирует уплотнение 5 из полимерного материала, например фторпласта. В расточке корпуса размещен нажимной элемент 6, выполненный из упругодеформируемого материала, контактирующий с соответствующей поверхностью уплотнения конической поверхностью 7, а с расточкой корпуса - цилиндрической поверхностью 8 и торцевой 9. На конической поверхности кольца выполнены выступы различной формы: один кольцевой с торообразной поверхностью 10 (фиг.2), переходящей с одной стороны в цилиндрическую 11, а с другой - в плоскую торцевую 12 поверхности, либо группа из нескольких кольцевых выступов с торообразными поверхностями 13 (фиг. 13), переходящими с одной и другой сторон в конические поверхности 14, образующие с осью проходного канала острый угол с вершиной, обращенной к сферической пробке, либо один кольцевой выступ с конической поверхностью 15 (фиг. 4), переходящей с обеих сторон в торообразную поверхность 16, сопряженную с конической поверхностью 17, образующую с осью проходного канала угол с вершиной, обращенной к сферической пробке. Поверхность нажимного элемента, обращенная в сторону от сферической пробки, выполнена либо конической 18, либо сферической вогнутой 19. The ball valve (Fig. 1) consists of a housing 1, in the passage channel of which a spherical plug 2 is placed, rigidly connected to the drive of its rotation 3, driven by a handle 4. A seal 5 made of a polymeric material, for example fluoroplastic, contacts the surface of the plug. A pressure element 6 is made in the housing bore, made of an elastically deformable material, in contact with the corresponding sealing surface with a conical surface 7, and with the housing bore - with a cylindrical surface 8 and end 9. On the conical surface of the ring, protrusions of various shapes are made: one annular with a toroidal surface 10 ( figure 2), passing on one side into a cylindrical 11, and on the other into a flat end surface 12, or a group of several annular protrusions with toroidal surfaces 13 (Fig . 13), passing from one or the other side to the conical surface 14, forming an acute angle with the axis of the passage channel with the apex facing the spherical plug, or one annular protrusion with the conical surface 15 (Fig. 4), turning on both sides into a toroidal surface 16, conjugated with a conical surface 17, forming an angle with the axis of the passage channel with the apex facing the spherical plug. The surface of the pressure element facing away from the spherical tube is either conical 18 or spherical concave 19.

Кран функционирует следующим образом. The crane operates as follows.

В положении ОТКРЫТ проходное отверстие сферической пробки 2 совпадает с проходным каналом корпуса 1 и рабочая среда свободно проходит через кран. Изменением положения рукоятки 4 на 90^o пробка устанавливается в положение, перекрывающее поток рабочей среды. Уплотнения 5, поджатые к поверхности пробки 2 нажимным элементом 6, препятствуют вытеканию рабочей среды за пределы конструкции крана.In the OPEN position, the passage hole of the spherical plug 2 coincides with the passage channel of the housing 1 and the working medium passes freely through the valve. By changing the position of the handle 4 by 90 ^{o the} plug is installed in a position that blocks the flow of the working medium. Seals 5, pressed to the surface of the plug 2 by the pressing element 6, prevent the outflow of the working medium beyond the limits of the crane structure.

Предлагаемая конструкция крана наиболее эффективно обеспечивает герметичность пары седло-пробка на протяжении длительного срока его эксплуатации. The proposed design of the crane most effectively ensures the tightness of the pair of saddle-plug for a long period of its operation.

Claims

1. A ball valve comprising a housing, in the passage channel of which a spherical rotary plug connected with the drive of its rotation is placed, and seals with a pressure element made in the form of a ring placed in the bore of the housing with the outer cylindrical and inner conical surfaces in contact with the corresponding surfaces of the bore and seals, characterized in that the pressure member is made of an elastically deformable material, and either one count is made on its surface in contact with the seal surface The front ledge with a toroidal surface, turning on one side into a cylindrical, and on the other, a flat end surface, or a group of several annular protrusions with toroidal surfaces, passing from one and the other sides to conical surfaces, forming an acute angle with the vertex with the axis of the passage channel facing the spherical plug, or one annular protrusion with a conical surface passing on both sides into a toroidal surface conjugated with a conical surface forming with the axis of the passage the channel has an acute angle with the apex facing the spherical plug, while the surface of the pressing element facing in the opposite direction from the spherical plug is made either conical or spherical concave.

2. The crane according to claim 1, characterized in that in the housing there are channels communicating its passage channel with a cavity bounded by the surfaces of the bore and the surface of the pressure element facing in the opposite direction from the spherical tube.