RU2369795C2 - Ball valve with full opening and manufacturing method thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: construction industry.

SUBSTANCE: group of inventions refers to shutoff pipeline valves and is designed for reliable closing the flows of the working medium transported via a pipeline. Ball valve with full opening is arranged between two connection pipes the ends of which are tightened with a ball. The ball is equipped with a turning shaft for ball opening and closing. The ball and ends of connection pipes are enclosed with a body. The body is attached with its ends to the sides of connection pipes as the element attaching the valve parts. On the ends of connection pipes in a circumferential direction there formed is a protruding part. That part includes an annular seal. The body is connected to the sides of connection pipes so that the ball and stepped ends of connection pipes with their seals can be arranged inside the space formed with the body. Chamfers with reverse angle are made on end surfaces of the body, and an additional hole for the second shaft is made on one and the same axis with the shaft. The body is formed with spherical ends comprising a flat annular contact to external surfaces of connection pipes. When manufacturing such ball valve, chamfers with reverse angle and an additional hole on one and the same axis with the shaft are pre-made on ends surfaces of the body, and then the ball is fixed in the body with two shafts. Pressure shaping is performed on the body ends so that spherical shape of the body ends is formed in order to obtain a flat annular contact between the body ends and connection pipes.

EFFECT: group of inventions allows improving reliability and lifetime of ball valve.

5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и к способу его изготовления и предназначено для надежного перекрытия потоков рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.The invention relates to stop valves and to a method for its manufacture and is intended to reliably shut off the flow of the working medium transported through the pipeline.

Известен шаровой кран, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, сферическую пробку, седловые уплотнения, выполненные в виде набора упругодеформируемого кольца, сдвоенной тарельчатой пружины и поджимающего кольца, шток, сопряженный со сферической пробкой и размещенный в бобышке, жестко соединенной с корпусом, при этом каждый патрубок выполнен диаметром, меньшим диаметра корпуса, и сопряжен с ним усеченным конусом, угол при вершине которого выполнен не более 60° и обращен в сторону пробки.Known ball valve comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a spherical plug, seat seals made in the form of a set of elastically deformable rings, a double disc spring and a compression ring, a rod mated to a spherical plug and placed in the boss rigidly connected to the housing, each nozzle is made with a diameter smaller than the diameter of the housing, and is paired with a truncated cone, the angle at the apex of which is made no more than 60 ° and faces the cork.

Способ изготовления такого крана заключается в том, что изготавливают заготовку корпуса с патрубками, сферическую пробку, шток, по меньшей мере, одно седловое уплотнение вводят в контакт с пробкой, которую помещают во внутреннюю полость заготовки и фиксируют ее, после чего помещают заготовку в пресс-форму и осуществляют обжатие с уменьшением диаметра, по меньшей мере, одного из патрубков относительно диаметра корпуса с образованием сопрягающего участка в виде усеченного конуса, либо кругового кольца, либо на внутренней поверхности заготовки в зоне торцевой поверхности, по меньшей мере, одного из уплотнений, обращенной от пробки, предварительно выполняют кольцевую канавку остроугольного в продольном сечении заготовки профиля и обжатие осуществляют до смыкания сторон упомянутой канавки, обжатие поверхностей, по меньшей мере, еще один раз, при этом перед каждым последующим обжатием заготовку помещают в новую пресс-форму (см. МПК F16K 5/06, F16K 27/06, описание изобретения к патенту Российской Федерации №2193130, опубл. 2002.11.20).A method of manufacturing such a crane consists in manufacturing a body blank with nozzles, a spherical plug, a rod, at least one seat seal is brought into contact with the plug, which is placed in the inner cavity of the blank and fixed, after which the blank is placed in a press shape and carry out compression with a decrease in the diameter of at least one of the nozzles relative to the diameter of the housing with the formation of the mating section in the form of a truncated cone, or a circular ring, or on the inner surface of the bar lugs in the area of the end surface of at least one of the seals facing away from the plug pre-perform an annular groove of an acute-angled longitudinal section of the profile blank and compression is carried out until the sides of the said groove are closed, the surfaces are compressed at least once more, before each subsequent compression, the workpiece is placed in a new mold (see IPC F16K 5/06, F16K 27/06, description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2193130, publ. 2002.11.20).

Недостатком известного крана являются его невысокие эксплутационные характеристики, обусловленные тем, что он имеет существенные ограничения по величине рабочего давления из-за линейного контакта между корпусом и патрубками, не обеспечивающим достаточной герметичности соединения. Кроме того конструкция крана затрудняет проведение любых регламентных работ по осмотру и очистке внутренних полостей, требующих демонтажа.A disadvantage of the known crane is its low operational characteristics, due to the fact that it has significant limitations on the magnitude of the working pressure due to the linear contact between the body and the nozzles, which does not provide sufficient tightness of the connection. In addition, the design of the crane makes it difficult to carry out any routine inspection and cleaning of internal cavities requiring dismantling.

Сам же способ достаточно трудоемок и требует дополнительной оснастки.The method itself is quite time-consuming and requires additional equipment.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является шаровой кран с полным открытием и способ его изготовления (см. МПК F16K 5/06, F16K 27/06 описание изобретения к патенту Российской Федерации №2153616, опубл. 2000.07.27).Closest to the proposed technical solution is a ball valve with full opening and method of its manufacture (see IPC F16K 5/06, F16K 27/06 description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2153616, publ. 2000.07.27).

Известный шаровой кран с полным открытием размещен между двумя патрубками, выполненными в виде труб, концы которых уплотнены с шаром крана, открывающим и закрывающим кран и поворачивающимся вокруг его оси, причем шар крана и концы труб окружены корпусом, выполненным рукавообразным и прикрепленным своими концами к сторонам патрубков так, что он является элементом, скрепляющим детали крана, и на концах труб по их окружности сформирована ступенчатая выступающая часть, содержащая кольцевое уплотнение, а корпус сформирован суженным по концам к своим концам и присоединен к сторонам труб так, что шар крана и ступенчатые концы труб с их уплотнениями размещены внутри пространства, образованного корпусом, при этом кольцевое уплотнение установлено и прикреплено в гильзе трубы, на наружной поверхности которой сформирован выступ для опоры противоположной относительно концов трубы стороны уплотнения или его несущего кольца.A well-known ball valve with full opening is placed between two nozzles made in the form of pipes, the ends of which are sealed with a ball of a valve that opens and closes the valve and rotates around its axis, moreover, the ball of the valve and the ends of the pipes are surrounded by a body made of sleeve-like and attached with its ends to the sides of the nozzles so that it is an element fastening the crane parts, and at the ends of the pipes, a stepped protruding part containing an annular seal is formed around the circumference, and the body is formed narrowed at the end to its ends and attached to the sides of the pipes so that the ball of the crane and the stepped ends of the pipes with their seals are placed inside the space formed by the housing, while the ring seal is installed and attached to the sleeve of the pipe, on the outer surface of which a protrusion is formed to support the opposite relative to the ends of the pipe side of the seal or its bearing ring.

Способ изготовления такого шарового крана заключается в том, что вокруг шара крана и концов труб устанавливают рукавообразный корпус, концы которого прикрепляют к сторонам вставленных в корпус труб в качестве элемента, скрепляющего детали крана, при этом перед прикреплением концов рукавообразного корпуса к сторонам труб проводят стадию формирования на обоих концах труб по их окружности, по существу, ступенчатой выступающей части для последующего размещения в ней кольцевого уплотнения, стадии примыкания концов труб и уплотнений к противоположным сторонам шара крана, а так же стадию сужения концов рукавообразного корпуса для того, чтобы их внутренний диаметр соответствовал наружному диаметру труб.A method of manufacturing such a ball valve consists in that a sleeve-like body is installed around the ball of the valve and the ends of the pipes, the ends of which are attached to the sides of the pipes inserted into the body as an element fastening the valve parts, while before forming the ends of the sleeve-like body to the sides of the pipes, a forming step is carried out at both ends of the pipes around their circumference, essentially stepped protruding part for subsequent placement in it of an annular seal, the stage of abutment of the ends of the pipes and seals to prot vopolozhnym sides of the ball tap, as well as all the restriction sleeve-stage housing to their internal diameter corresponds to the outer diameter of the tubes.

Шаровой кран с полным открытием и способ его изготовления обладает вышеприведенным недостатками крана по патенту Российской Федерации №2153616. Кроме этого известный способ приводит к перегибу до 90% конусных концов корпуса, что, в свою очередь, приводит к появлению трещин, а значит, к потере герметичности, снижению надежности и долговечности.The ball valve with full opening and the method of its manufacture has the above disadvantages of the valve according to the patent of the Russian Federation No. 2153616. In addition, the known method leads to bending up to 90% of the conical ends of the body, which, in turn, leads to the appearance of cracks, and therefore, to a loss of tightness, lower reliability and durability.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности шарового крана.The technical result of the invention is to increase the reliability and durability of a ball valve.

Задача достижения технического результата решается тем, что в шаровом кране с полным открытием, размещенном между двумя патрубками, концы которых уплотнены с шаром крана, снабженного валом, открывающим и закрывающим кран, и поворачивающимся вокруг его оси, причем шар крана и концы патрубков окружены корпусом, прикрепленным своими концами к сторонам патрубков так, что он является элементом, скрепляющим детали крана, при этом на концах патрубков по их окружности сформирована выступающая часть, содержащая подпружиненное кольцевое уплотнение, а корпус присоединен к сторонам патрубков так, что кран шара и ступенчатые концы патрубков с их уплотнениями размещены внутри пространства, образуемого корпусом, на торцевых поверхностях которого выполнены фаски с обратным углом и на одной оси с валом дополнительное отверстие под второй вал, при этом корпус сформирован со сферическими концами, образующими плоскостно-кольцевой контакт с наружными поверхностями патрубков, а дополнительное отверстие выполнено фигурной профильной формы.The objective of achieving a technical result is solved in that in a ball valve with full opening, located between two nozzles, the ends of which are sealed with a ball of a valve equipped with a shaft that opens and closes the valve, and rotates around its axis, and the ball of the valve and the ends of the nozzles are surrounded by a housing, attached with its ends to the sides of the nozzles so that it is an element fastening the crane parts, while at the ends of the nozzles a protruding part is formed along their circumference, containing a spring-loaded annular seal e, and the housing is attached to the sides of the nozzles so that the ball valve and the stepped ends of the nozzles with their seals are placed inside the space formed by the housing, on the end surfaces of which there are bevels with a reverse angle and on the same axis with the shaft an additional hole for the second shaft, the housing is formed with spherical ends forming a planar-annular contact with the outer surfaces of the nozzles, and an additional hole is made in a shaped shape.

Способ изготовления шарового крана в соответствии с изобретением отличается тем, что на торцовых поверхностях корпуса предварительно выполняют фаски с обратным углом и дополнительное отверстие фигурной профильной формы на одной оси с валом, затем фиксируют шар в корпусе двумя валами, а обработку давлением осуществляют по концам корпуса с образованием сферической формы концов корпуса для получения плоскостно-кольцевого контакта между корпусом и патрубками. Способ также предусматривает дополнительное закрепление плоскостнокольцевого контакта между корпусом и патрубками посредствам сварки по их наружной поверхности.A method of manufacturing a ball valve in accordance with the invention is characterized in that chamfers with a reverse angle and an additional hole of a shaped profile form on the same axis as the shaft are preliminarily performed on the end surfaces of the housing, then the ball is fixed in the housing by two shafts, and pressure processing is carried out at the ends of the housing with the formation of a spherical shape of the ends of the housing to obtain a planar-annular contact between the housing and the nozzles. The method also provides for additional fastening of a flat-ring contact between the housing and the nozzles by welding along their outer surface.

Решение в соответствии с изобретением и по сравнению с известными шаровыми кранами делает конструкцию крана более надежной и обладающей высокими эксплутационными характеристиками за счет повышения герметичности, которая обеспечивается выполнением фасок с обратным углом на торцовых поверхностях корпуса и образованием плоскостно-кольцевого контакта между корпусом и патрубками.The solution in accordance with the invention and in comparison with the known spherical cranes makes the valve construction more reliable and has high operational characteristics due to increased tightness, which is ensured by the execution of chamfers with a reverse angle on the end surfaces of the housing and the formation of a planar-ring contact between the housing and the nozzles.

Выполнение второго отверстия и наличие второго вала позволяет осуществить сборку крана методом пакетной сборки, что упрощает обработку давлением и исключает какое-либо смещение элементов крана относительно друг друга. Возможен также вариант дополнительного закрепления плоскостно-кольцевого контакта между корпусом и патрубками посредством сварки по их наружной поверхности, что также улучшает эксплутационные характеристики крана.The implementation of the second hole and the presence of the second shaft allows the Assembly of the crane by the method of batch assembly, which simplifies the processing of pressure and eliminates any displacement of the crane elements relative to each other. There is also the option of additional fixing the ring-plane contact between the body and the nozzles by welding along their outer surface, which also improves the operational characteristics of the crane.

Заявленное изобретение поясняется описанием примера шарового крана и его выполнения чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез шарового крана, изготовленного заявленным способом; на фиг.2 - элемент А фиг.1; на фиг.3, 4 - кран в пакетной сборке в момент обработки давлением; на фиг.5 - сварка по наружной поверхности патрубков; на фиг.6 - дополнительное отверстие профильной фигурной формы.The claimed invention is illustrated by a description of an example of a ball valve and its implementation by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of a ball valve made by the claimed method; figure 2 - element a of figure 1; figure 3, 4 - crane in a batch assembly at the time of pressure treatment; figure 5 - welding on the outer surface of the nozzles; in Fig.6 - an additional hole in the profile curly shape.

Шаровой кран 1 с полным открытием размещен между патрубками 2 и 3, концы которых уплотнены со сферическим шаром 4 крана 1, снабженного валом 5, который открывает и закрывает кран 1, поворачивающийся вокруг оси 6. Шар 4 и концы патрубков 2 и 3 окружены корпусом 7, являющимся элементом, скрепляющим детали крана 1. На концах патрубков 2 и 3 сформирована выступающая часть 8, содержащая подпружиненное кольцевое уплотнение 9, а на торцевых поверхностях 10 и 11 корпуса 7 выполнены фаски 12 и 13 с обратным углом (например, 40°). На одной оси с валом 5 выполнено дополнительное отверстие 14 под второй вал 15. Корпус 7 сформирован со сферическими концами 16, 17, которые обеспечивают плоскостно-кольцевой контакт корпуса 7 с наружными поверхностями 18 и 19 патрубков 2 и 3. Дополнительное отверстие 14 выполнено фигурной профильной формы для того, чтобы фиксировать рукоятку в положении «открыто» «закрыто».A ball valve 1 with full opening is placed between the nozzles 2 and 3, the ends of which are sealed with a spherical ball 4 of the valve 1, equipped with a shaft 5, which opens and closes the valve 1, which rotates around axis 6. The ball 4 and the ends of the nozzles 2 and 3 are surrounded by a housing 7 , which is an element fastening the details of the crane 1. At the ends of the nozzles 2 and 3, a protruding part 8 is formed containing a spring-loaded ring seal 9, and chamfers 12 and 13 with a reverse angle (for example, 40 °) are made on the end surfaces 10 and 11 of the housing 7. On the same axis with the shaft 5, an additional hole 14 is made under the second shaft 15. The housing 7 is formed with spherical ends 16, 17, which provide a plane-ring contact of the housing 7 with the outer surfaces 18 and 19 of the nozzles 2 and 3. The additional hole 14 is made of a shaped profile forms in order to fix the handle in the "open" "closed" position.

Шаровой кран с полным открытием изготавливают заявленным способом, при этом изготавливают заготовку корпуса 7 с патрубками 2 и 3, сферический шар 4, валы 5 и 15 и подпружиненное кольцевое уплотнение 9. На концах патрубков 2 и 3 формируют выступающую часть 8, а в корпусе 7 на его торцевых поверхностях 10 и 11 выполняют фаски с обратными углами и на одной оси с валом 5 второе дополнительное отверстие 14. Затем осуществляют сборку крана методом пакетной сборки (см. фиг.2).A ball valve with full opening is made by the claimed method, while making a blank of the housing 7 with nozzles 2 and 3, a spherical ball 4, shafts 5 and 15 and a spring-loaded ring seal 9. At the ends of the nozzles 2 and 3, a protruding part 8 is formed, and in the housing 7 on its end surfaces 10 and 11, chamfers with opposite angles are performed, and on the same axis as the shaft 5, a second additional hole 14. Then the crane is assembled by the batch assembly method (see Fig. 2).

Собранный узел крана 1 помещают в пресс-форму 20 и под действием давления формируют на корпусе 7 сферические концы 16 и 17 для получения плоскостно-кольцевого контакта 21 между концами 16 и 17 и патрубками 2 и 3. После извлечения крана 1 из пресс-формы 20, в случае необходимости, по наружной поверхности патрубков 2 и 3 осуществляют сварку.The assembled node of the crane 1 is placed in the mold 20 and, under the action of pressure, spherical ends 16 and 17 are formed on the housing 7 to obtain a planar-ring contact 21 between the ends 16 and 17 and the nozzles 2 and 3. After removing the crane 1 from the mold 20 if necessary, welding is performed on the outer surface of the nozzles 2 and 3.

Шаровой кран с полным открытием работает следующим образом:A full opening ball valve works as follows:

В положении «открыто» сферический шар 4 расположен таким образом, что его проходное отверстие совпадает с проходными каналами патрубков 2 и 3 и корпуса 7, в результате чего рабочая среда свободно проходит через кран 1. Поворотом вала 5 на угол 40° сферический шар 4 перемещается таким образом, что он перекрывает путь рабочей среде. Уплотнение 9, плотно взаимодействующее со сферическим шаром 4, предотвращает протечку рабочей среды. Этот эффект усиливается плоскостно-кольцевым контактом корпуса 7 по наружным поверхностям 18 и 19 патрубков 2 и 3.In the “open” position, the spherical ball 4 is positioned so that its passage opening coincides with the passage channels of the nozzles 2 and 3 and the housing 7, as a result of which the working medium passes freely through the valve 1. By rotating the shaft 5 through an angle of 40 °, the spherical ball 4 moves so that it overlaps the path of the working environment. The seal 9, tightly interacting with the spherical ball 4, prevents leakage of the working medium. This effect is enhanced by the planar-ring contact of the housing 7 along the outer surfaces 18 and 19 of the nozzles 2 and 3.

Изобретение используется в конструкции и способе изготовления шаровых кранов для трубопроводов, транспортирующих жидкости и газы.The invention is used in the construction and method of manufacturing ball valves for pipelines transporting liquids and gases.

Использование изобретения позволит повысить надежность и долговечность работы шарового крана за счет наличия двухопорной схемы установки шаровой пробки, что обеспечивает неизменное положение запорного элемента вдоль направления подачи рабочей среды, при этом не увеличивая габариты и массу конструкции, а также снизить себестоимость его изготовления.The use of the invention will improve the reliability and durability of the ball valve due to the presence of a two-way installation of the ball plug, which ensures a constant position of the locking element along the direction of supply of the working medium, while not increasing the dimensions and weight of the structure, as well as reducing the cost of its manufacture.

Claims (5)

1. Шаровой кран с полным открытием между двумя патрубками, концы которых уплотнены с шаром крана, снабженного валом, открывающим и закрывающим кран, и поворачивающимся вокруг его оси, причем шар крана и концы патрубков окружены корпусом, прикрепленным своими концами к сторонам патрубков так, что он является элементом, скрепляющим детали крана, при этом на концах патрубков по их окружности сформирована выступающая часть, содержащая кольцевое уплотнение, а корпус присоединен к сторонам патрубков так, что шар крана и ступенчатые концы патрубков с их уплотнениями размещены внутри пространства, образованного корпусом, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях корпуса выполнены фаски с обратным углом и на одной оси с валом дополнительное отверстие под второй вал, при этом корпус сформирован со сферическими концами, образующими плоскостно-кольцевой контакт с наружными поверхностями патрубков.1. Ball valve with full opening between two nozzles, the ends of which are sealed with a ball of a valve equipped with a shaft that opens and closes the valve, and rotates around its axis, and the ball of the valve and the ends of the nozzles are surrounded by a housing attached with their ends to the sides of the nozzles so that it is an element that holds the crane parts together, and at the ends of the nozzles, a protruding part containing an annular seal is formed around their circumference, and the housing is attached to the sides of the nozzles so that the ball of the crane and the stepped ends of the nozzle s with their seals are placed inside the space formed by the housing, characterized in that on the end surfaces of the housing are chamfered with a reverse angle and on the same axis with the shaft an additional hole for the second shaft, while the housing is formed with spherical ends forming a circular ring contact with the outer surfaces of the nozzles. 2. Шаровой кран по п.1, отличающийся тем, что дополнительное отверстие выполнено фигурной профильной формы.2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the additional hole is made in a curly shaped shape. 3. Способ изготовления шарового крана с полным открытием между двумя патрубками, выполненного с уплотнением между концами патрубков и шаром крана с валом, открывающим и закрывающим кран, поворачивающийся вокруг его оси, причем перед установкой корпуса вокруг шара и концами патрубков предварительно формируют на обоих концах последних по их окружности, по существу, ступенчатую выступающую часть для последующего размещения в ней кольцевого уплотнения, затем осуществляют примыкание концов патрубков и уплотнений к противоположным сторонам шара крана, а также стадию сужения концов корпуса давлением, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях корпуса предварительно выполняют фаски с обратным углом и дополнительное отверстие на одной оси с валом, затем фиксируют шар в корпусе двумя валами, а обработку давлением осуществляют по концам корпуса с образованием сферической формы концов корпуса для получения плоскостно-кольцевого контакта между концами корпуса и патрубками.3. A method of manufacturing a ball valve with a full opening between two nozzles, made with a seal between the ends of the nozzles and the ball of the valve with a shaft opening and closing a valve that rotates around its axis, and before installing the housing around the ball and the ends of the nozzles, they are preliminarily formed at both ends of the latter along their circumference, a substantially stepped protruding part for subsequent placement of an annular seal therein, then the ends of the nozzles and seals are adjoined to opposite sides the ball of the crane, as well as the stage of narrowing the ends of the housing by pressure, characterized in that the face surfaces of the housing are pre-chamfered with an opposite angle and an additional hole on the same axis as the shaft, then the ball is fixed in the housing by two shafts, and pressure processing is carried out at the ends of the housing with the formation of a spherical shape of the ends of the housing to obtain a planar-ring contact between the ends of the housing and the nozzles. 4. Способ изготовления шарового крана по п.3, отличающийся тем, что дополнительное отверстие выполняют фигурной профильной формы.4. A method of manufacturing a ball valve according to claim 3, characterized in that the additional hole perform curly profile shape. 5. Способ изготовления шарового крана по любому из пп.3 и 4, отличающийся тем, что осуществляют дополнительное закрепление плоскостно-кольцевого контакта между концами корпуса и патрубками посредством сварки по их наружной поверхности. 5. A method of manufacturing a ball valve according to any one of claims 3 and 4, characterized in that they additionally fix the ring-plane contact between the ends of the housing and the nozzles by welding along their outer surface.

Images