RU2136998C1

RU2136998C1 - Ball cock and method for its manufacture

Info

Publication number: RU2136998C1
Application number: RU97119460/06A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Галаганов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ГИРАС"
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: stop valves, for example, cocks with a spherical stop member and body lining, applicable for control and shut-off of flows of aggressive working fluid conveyed through a pipe line. SUBSTANCE: the ball cock has a body accommodating a spherical plug. The spherical plug is linked with a rotary rod, the body lining, seats, rod seal and the rotary rod retainer are made as a unit of composite material. The lining is furnished with a thread. At least one part of the body inner surface, engageable with the lining, is made flat or at least with one groove. The method for manufacture of the ball cock consists in manufacture of metal blanks of the body, spherical plug and rod. The spherical plug and rod are subjected to machining. Holes for the rod, rod turning retainer and a pilot hole for potting are made in the body blank. Then the parts are placed in a mould, their position is fixed by means of preliminary manufactured inserts with a thread and potting of composite material is accomplished in a potting machine. After the body blank with cock parts is placed in the mould before potting the mould is installed under press, and the body is manufactured by moulding. EFFECT: enhanced leak-proofness of cock joint to the lining accomplished in the same machining attachments. 10 cl, 9 dwg

Description

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

Известны шаровые краны, содержащие корпус, в котором размещены поворотный шток со сферической пробкой, взаимодействующей с двумя полимерными седлами, входной и выходной патрубки, внутренние поверхности которых и корпуса снабжены полимерной футеровкой (патент РФ N 2003905, кл. F 16 K 5/06, 1993). Частичная футеровка не может полностью защитить все детали крана от воздействия окружающей среды. Known ball valves containing a housing in which there is a rotary rod with a spherical plug interacting with two polymer seats, inlet and outlet nozzles, the inner surfaces of which and the housing are equipped with a polymer lining (RF patent N 2003905, class F 16 K 5/06, 1993). Partial lining cannot fully protect all crane components from environmental influences.

Наиболее близким к заявляемому по числу совпадающих признаков является шаровой кран РФ N 2095672, кл. F 16 K 5/06, 1997), в котором футеровка корпуса выполнена за одно целое с седлами и уплотнением штока и снабжена резьбой. Упомянутый кран хорошо защищен от воздействия агрессивной среды, однако при подсоединении его к резьбовым участкам трубопровода с усилием, необходимым для обеспечения герметичности соединений, возможно отслоение футеровки или даже ее разрушение. Closest to the claimed by the number of matching features is a ball valve of the Russian Federation N 2095672, class. F 16 K 5/06, 1997), in which the lining of the housing is made in one piece with the seats and stem seal and is threaded. The mentioned valve is well protected from the effects of aggressive environments, however, when connected to the threaded sections of the pipeline with the force necessary to ensure the tightness of the joints, it is possible to detach the lining or even destroy it.

Изобретение направлено на решение задачи упрочнения конструкции и повышения герметичности соединений крана путем укрепления контакта футеровки с внутренней поверхностью корпуса, совершенствования резьбовых соединений и сопряжения седел и пробки. The invention is aimed at solving the problem of hardening the structure and increasing the tightness of the crane joints by strengthening the contact of the lining with the inner surface of the body, improving threaded joints and pairing saddles and plugs.

Задача решается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с размещенной в нем сферической пробкой, связанной с поворотным штоком, а футеровка корпуса, седла, уплотнение штока и ограничитель поворота штока выполнены за одно целое из композиционного материала, причем футеровка снабжена резьбой, внутренняя поверхность корпуса под футеровку выполнена рельефной по форме. По меньшей мере одна ее часть выполнена плоской, либо содержит по меньшей мере одну канавку. При этом образованная плоскостью грань либо выполненная в поверхности канавка создают дополнительное сцепление футеровки с поверхностью и препятствуют "проворачиванию" футеровки при соединении крана с трубопроводом, разгружая тем самым футеровку в местах сопряжения поверхностей и одновременно улучшая герметичность крана. Наиболее технологически просто, без механической обработки внутренней поверхности этот признак реализуется в том случае, когда рельеф внешней поверхности корпуса повторяет рельеф внутренней. Повышению герметичности крана способствует также то, что резьба выполнена с различной высотой профиля при неизменных значениях внутреннего и среднего диаметров. При ввинчивании ответной сопрягаемой с краном детали происходит стягивание резьб, обусловленное упругими свойствами материала футеровки. Эффект усиливается, если резьбы отличаются профилем вершины, что также возможно только в случае, если одна из сопрягаемых деталей выполнена из упругого материала. В частном случае, наиболее просто выполняется уменьшение высоты профиля резьбы по направлению от входных отверстий крана к пробке по образующей конуса. Еще одним изменением конструкции, направленным на повышение работоспособности крана в условиях воздействия агрессивной среды, является то, что проходное отверстие сферической пробки выполнено меньшего диаметра по отношению к проходному отверстию седел, а сопряжение поверхности пробки с ее проходным отверстием выполнено по радиусу. Это уменьшает риск разрушения внутренней поверхности крана в местах сопряжения поверхностей под воздействием загрязняющих рабочую среду частиц. The problem is solved in that in a ball valve containing a housing with a spherical plug placed in it, connected with a rotary rod, and the lining of the housing, seats, stem seal and rod rotation limiter are made in one piece from composite material, the lining being threaded, the inner surface the body for the lining is made embossed in shape. At least one part of it is made flat, or contains at least one groove. In this case, a face formed by a plane or a groove made in the surface creates additional adhesion of the lining to the surface and prevents the “lining” of the lining when connecting the valve to the pipeline, thereby relieving the lining at the interface of the surfaces and at the same time improving the tightness of the valve. The most technologically simple, without machining the inner surface, this feature is realized in the case when the relief of the outer surface of the body repeats the relief of the inner. Increasing the tightness of the crane also contributes to the fact that the thread is made with different profile heights with constant values of internal and average diameters. When the reciprocal mating part is screwed in, the threads tighten due to the elastic properties of the lining material. The effect is enhanced if the threads differ in the profile of the top, which is also possible only if one of the mating parts is made of elastic material. In the particular case, the most simple is the reduction in the height of the thread profile in the direction from the valve inlet openings to the plug along the generatrix of the cone. Another design change aimed at improving the operability of the crane under the influence of an aggressive environment is that the passage hole of the spherical tube is made of a smaller diameter with respect to the passage hole of the seats, and the interface of the tube surface with its passage hole is made in radius. This reduces the risk of destruction of the inner surface of the crane in the places of mating surfaces under the influence of particles polluting the working environment.

Для изготовления устройства, характеризующегося п.1 формулы, предложен способ, являющийся вторым объектом настоящего изобретения. For the manufacture of a device characterized by claim 1 of the formula, a method is proposed, which is the second object of the present invention.

Известен способ изготовления шарового крана, включающий изготовление металлических заготовок корпуса и штока, последующую их металлообработку, нанесение на внутренние поверхности корпуса футеровки, изготовление из композиционных материалов запорной пробки, седел и уплотнения штока и последующую сборку крана (патент РФ N 2003905, кл. F 16 K 5/06, 1993). Наиболее близким по количеству совпадающих признаков является способ, при котором предварительное изготовленные и обработанные механическим путем детали крана помещают в пресс-форму и футеруют одновременно с изготовлением неметаллических компонентов (патент РФ N 2095672, кл. F 16 K 5/06, 1997). Описанный способ предполагает трудоемкую операцию по механической обработке корпуса крана, особенно его внутренней поверхности под футеровку, сопровождающуюся к тому же большим расходом металла. A known method of manufacturing a ball valve, including the manufacture of metal blanks of the body and the rod, their subsequent metalworking, the application of the lining on the inner surfaces of the body, the manufacture of composite materials of the stopper plug, seats and stem seals and the subsequent assembly of the valve (RF patent N 2003905, class F 16 K 5/06, 1993). The closest in the number of matching features is the method in which prefabricated and mechanically machined crane parts are placed in the mold and lined simultaneously with the manufacture of non-metallic components (RF patent N 2095672, class F 16 K 5/06, 1997). The described method involves a laborious operation for machining the crane body, especially its inner surface under the lining, which is also accompanied by a large consumption of metal.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи создания способа, менее трудоемкого и металлоемкого по сравнению с известными, путем замены некоторых операций, объединения других с целью выполнения их в одной технологической оснастке. The present invention is aimed at solving the problem of creating a method that is less labor intensive and metal-intensive in comparison with the known ones, by replacing some operations, combining others in order to perform them in one technological tooling.

Задача решается тем, что в способе изготовления шарового крана, при котором изготавливают металлические заготовки корпуса, пробки и штока, подвергают механической обработке пробку и шток, помещают детали в пресс-форму и производят заливку композиционного материала в заливочной машине, в заготовке корпуса выполняют отверстия под шток, ограничитель поворота штока и технологическое для заливки и помещают ее в пресс-форму. Пресс-форму помещают под пресс, фиксируют их положение посредством предварительно изготовленных вкладышей с резьбой и производят изготовление корпуса путем формования. Сущность способа заключается в том, что заготовку корпуса помещают в пресс-форму необработанной, а для изготовления корпуса и заливки используют одну пресс-форму. При этом в качестве заготовки может использоваться как специальная отливка, так и стандартные изделия трубчатого профиля. Чтобы обеспечить равномерность футеровки и прочное сцепление ее с внутренней поверхностью корпуса детали крана и заготовку корпуса предварительно нагревают. При этом оптимальной является температура нагрева выше 100^oС, а в процессе заливки поддерживают температуру пресс-формы выше температуры пластичности композиционного материала. Для того чтобы в футеровке корпуса выполнить резьбу с изменяющейся высотой профиля, "резьбовой знак" (вкладыш, фиксирующий положение пробки в корпусе крана) предварительно изготавливают с наружным диаметром резьбы, уменьшающимся по образующей конуса, а профиль вершины резьбы выполняют отличным от профиля вершины резьбы сопрягаемых с краном деталей, как правило отрезков трубопровода со стандартной трубной резьбой.The problem is solved in that in the method of manufacturing a ball valve, in which metal blanks of the body, cork and stem are made, the cork and stem are machined, parts are placed in the mold and the composite material is poured into the filling machine, holes are made in the casing blank rod, rod rotation limiter and technological for pouring and place it in the mold. The mold is placed under the press, their position is fixed by means of pre-made threaded inserts and the body is manufactured by molding. The essence of the method lies in the fact that the blank of the housing is placed in the mold untreated, and for the manufacture of the housing and pouring use one mold. At the same time, both a special casting and standard products of a tubular profile can be used as a workpiece. To ensure the uniformity of the lining and its strong adhesion to the inner surface of the casing, the crane parts and the casing blank are preheated. In this case, the heating temperature is optimal above 100 ^o C, and during the pouring process, the mold temperature is maintained above the ductility temperature of the composite material. In order to carry out threads with varying profile heights in the body lining, a “threaded sign” (an insert that fixes the position of the plug in the valve body) is prefabricated with an outer thread diameter that decreases along the generatrix of the cone, and the thread tip profile is different from the mating thread tip profile with crane parts, usually pipe lengths with standard pipe threads.

На фиг. 1 представлен шаровой кран в разрезе, на фиг. 2 и 3 - вид сбоку шарового крана при различных формах внутренней поверхности корпуса; на фиг. 4 - сопряжение седел и сферической трубки в разрезе, на фиг. 5 - разрез пресс-формы с размещенным на ней краном; на фиг. 6 - разрез по А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - "резьбовой знак"; на фиг. 8 - узел I на фиг. 7; на фиг. 9 - узел II на фиг. 7. In FIG. 1 shows a ball valve in section, in FIG. 2 and 3 are a side view of a ball valve with various forms of the inner surface of the housing; in FIG. 4 is a sectional view of saddles and a spherical tube; FIG. 5 - section of the mold with a crane placed on it; in FIG. 6 is a section along AA in FIG. 5; in FIG. 7 - "threaded sign"; in FIG. 8 - node I in FIG. 7; in FIG. 9 - node II in FIG. 7.

Шаровой кран содержит корпус 1, размещенную в нем сферическую пробку 2, связанную со штоком 3. Футеровка корпуса 4 выполнена за одно целое с седлами 5, уплотнением штока 6 и ограничителем поворота штока 7. Со штоком 3 соединено кольцо 8 для взаимодействия с ограничителем 7. Внутренняя поверхность футеровки снабжена резьбой 9 для плотного сопряжения с участками трубопровода. В нижней части корпуса выполнено технологическое отверстие 10 для заливки композиционного материала. Внутренняя поверхность корпуса 1 может либо содержать одну плоскость 11, либо канавки 12 произвольной формы (фиг. 2). Внутренняя и внешняя поверхности корпуса могут совпадать по форме (фиг. 3). Поверхность пробки 2 сопряжена с проходным отверстием плавно по радиусу (фиг. 4). В процессе изготовления кран помещен в пресс-форму (фиг. 5), состоящую из верхней 13 и нижней 14 плит, сопрягаемых посредством фиксатора 15. Пробка 2 центрируется в корпусе крана при помощи вкладышей 16 с резьбой ("резьбовых знаков"). Заливка горячей массы производится через заливочное отверстие 17 в верхней плите. Нижняя плита содержит отверстия 18 для размещения нагревательных элементов. Вкладыш 16 (фиг. 6) выполнен с резьбой, наружный диаметр которой изменяется по образующей конуса, а профиль вершины отличен от стандартного трубного. Он содержит также опорную поверхность 18, повторяющую по форме сферическую поверхность пробки. The ball valve comprises a housing 1, a spherical plug 2 located therein, connected with the rod 3. The lining of the housing 4 is made integrally with the seats 5, the stem seal 6 and the rod 7. The ring 8 is connected to the rod 3 to interact with the limiter 7. The inner surface of the lining is provided with a thread 9 for tight coupling with sections of the pipeline. In the lower part of the housing there is a technological hole 10 for pouring composite material. The inner surface of the housing 1 may either contain one plane 11, or grooves 12 of arbitrary shape (Fig. 2). The inner and outer surfaces of the housing can match in shape (Fig. 3). The surface of the plug 2 is associated with the passage hole smoothly in radius (Fig. 4). In the manufacturing process, the crane is placed in the mold (Fig. 5), consisting of the top 13 and bottom 14 of the plates, mated by means of the latch 15. The stopper 2 is centered in the valve body using threaded inserts 16 ("threaded signs"). The hot mass is poured through the filling hole 17 in the upper plate. The bottom plate contains openings 18 for accommodating heating elements. The liner 16 (Fig. 6) is made with a thread, the outer diameter of which varies along the generatrix of the cone, and the profile of the apex is different from the standard pipe. It also contains a supporting surface 18, repeating the shape of the spherical surface of the tube.

Шаровой кран изготавливают следующим способом. Ball valve is made as follows.

Предварительно нагретые заготовку корпуса 1, сферическую пробку 2 и шток 3 помещают в углубление нижней плиты 14 пресс-формы, фиксируют их положение вкладышами 16 и накрывают верхней плитой 13. Помещают пресс-форму под пресс и придают корпусу нужную форму, после чего помещают пресс-форму в заливочную машину и, поддерживая температуру пресс-формы выше температуры пластичности композиционного материала, производят его заливку через отверстие 17 в форме и отверстие 10 в корпусе. The preheated billet of the housing 1, the spherical plug 2 and the stem 3 are placed in the recess of the lower plate 14 of the mold, fix their position with the liners 16 and cover with the upper plate 13. Place the mold under the press and give the body the desired shape, after which the press form in the filling machine and, maintaining the temperature of the mold above the ductility temperature of the composite material, pour it through the hole 17 in the mold and hole 10 in the housing.

Кран работает следующим образом. The crane works as follows.

В положении крана "открыт" проходное отверстие сферической пробки 2 совпадает с отверстиями в корпусе 1 и рабочая среда свободно проходит через кран. Поворотом штока 3, например, с помощью рукоятки до соприкосновения кольца 8 с ограничителем поворота 7 пробка устанавливается в положение крана "закрыт" и перекрывает путь рабочей среде. Седла 5 и уплотнение штока 6 препятствуют выходу среды за пределы крана. In the position of the crane, the passage hole of the spherical plug 2 is “open” coincides with the holes in the housing 1 and the working medium passes freely through the crane. By turning the rod 3, for example, using the handle until the ring 8 contacts the rotation limiter 7, the plug is set to the “closed” position of the valve and blocks the path to the working medium. The saddles 5 and the stem seal 6 prevent the medium from exiting the crane.

Шаровой кран и способ его изготовления внедрены в промышленность и применяются в арматуростроении для трубопроводных магистралей, при этом способ используется преимущественно для тонкостенной арматуры. A ball valve and a method for its manufacture have been introduced into the industry and are used in valve production for pipelines, the method being used mainly for thin-walled valves.

Claims

1. A ball valve comprising a housing with a spherical plug placed therein, made with a bore and connected to the rotary rod, and the lining of the housing, seats, stem seal and rod rotation limiter are made in one piece from a composite material, the lining being threaded, characterized the fact that at least one part of the inner surface of the housing in contact with the lining is made flat or at least one groove.

2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the relief of the outer surface of the housing repeats the relief of its inner surface.

3. Ball valve according to claim 1 or 2, characterized in that the thread is made with different profile heights with constant values of internal and average diameters.

4. Ball valve according to claim 3, characterized in that the height of the thread profile decreases from the inlet openings of the housing towards the plug along the generatrix of the cone.

5. Ball valve according to claim 1, characterized in that the passage hole of the spherical tube is made of a smaller diameter with respect to the passage hole of the seats, and the pairing of the first with the surface of the tube is made in radius.

6. A method of manufacturing a ball valve, in which the metal blanks of the body, the spherical plug and stem are manufactured, the plug and stem are machined, holes are made in the blank of the body for the stem, a rod rotation limiter and a technological one for pouring, after which the parts are placed in the mold , fix their position by means of pre-fabricated threaded inserts and fill the composite material in a filling machine, characterized in that after placing the body blank with By means of a crane, a mold is placed under the press in the mold before pouring and the body is manufactured by molding.

7. A method of manufacturing a ball valve according to claim 6, characterized in that the housing blank, spherical plug and rod are heated before being placed in the mold.

8. A method of manufacturing a ball valve according to claim 7, characterized in that the said parts are heated to a temperature of more than 100 ^o C.

9. A method of manufacturing a ball valve according to claim 6, characterized in that when casting, the mold is heated to a temperature not less than the ductility temperature of the composite material.

10. A method of manufacturing a ball valve according to claim 6, characterized in that the thread on the liner is prefabricated with a profile different from the thread profile of the pipe elements mating with the taps, while the height of the thread profile is varied along the generatrix of the cone.