кран

Формула изобретения

Кран, содержащий корпус, снабженный основанием и фланцем, выполненным с выемкой и упорами-фиксаторами, контактирующими с расположенным в выемке шипом подпружиненного поворотного стержня, управляющего цилиндрическим запорным элементом, выполненным с кольцевым и глухим пазами, причем запорный элемент расположен в полости корпуса, сообщенной с входным, выходным и регулируемым каналами, при этом в регулируемом канале размещен подвижный жиклер, отличающийся тем, что наружная поверхность запорного элемента выполнена с профильным участком, расположенным со стороны, обращенной к кольцевому пазу запорного элемента, и с продольной канавкой, образующей с поверхностью корпуса соединительный канал, сообщающий полость кольцевого паза с основанием, а входной канал выполнен в уплотненном штуцере для подвода среды, снабженном запрессованным в него седлом и дополнительным запорным элементом, нагруженным пружиной в сторону седла, причем седло снабжено распорной втулкой, выполненной с осевыми пазами, и шариком, расположенным с возможностью взаимодействия с профильным участком наружной поверхности запорного элемента и дополнительным запорным элементом при перемещении вдоль осевых пазов распорной втулки, при этом между поворотным стержнем и запорным элементом установлено уплотнение, а шип поворотного стержня расположен в выемке с возможностью взаимодействия с ее упорами-фиксаторами при разобщении соединительного канала с выходным и регулируемым каналами и поджатии дополнительного запорного элемента к седлу, а также при сообщении соединительного канала с входным и регулируемым каналами и образовании зазора между дополнительным запорным элементом и седлом и, кроме этого, при сообщении соединительного канала с входным и выходным каналами и сохранении зазора между дополнительным запорным элементом и седлом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механически действующим кранам или запорным устройствам с поворотным запорным элементом и может быть использовано, преимущественно, в качестве крана для газовых плит.

Известны устройства, содержащие корпус и поворотный запорный элемент, поджатый пружиной и поворачиваемый стержнем, имеющим упор (винт), перемещающийся при повороте стержня по фигурному пазу, выполненному в стенке корпуса (А. С. Рагозин Бытовая газовая аппаратура, эксплуатация и ремонт. Л. Недра, 1974, с. 47).

При разборке такого устройства (крана) в условиях эксплуатации необходимо сначала вывернуть стопорный винт, для чего требуется частичный демонтаж газовой плиты. Кроме того, наличие конусной пары, выполняющей функции по обеспечению герметизации рабочей среды в кране как в открытом, так и в закрытом его положениях усложняет технологию и увеличивает трудоемкость изготовления кранов, так как главное условие герметичности конусной пары - полная геометрическая идентичность поверхностей спариваемых деталей - достигается только на специальных агрегатных станках путем одновременной трудоемкой механической обработки, в т.ч. притирки, внутреннего конуса корпуса и внешнего конуса пробки. Характерным для кранов с конической пробкой является необходимость применения крановой смазки для обеспечения герметичности и потеря герметичности при высыхании смазки, сопровождаемая выходом газа в помещение.

Известен кран (авт. св. СССР N 421841), содержащий корпус с конической пробкой, поджимаемой пружиной, вторым концом через стержень и стопорный винт воздействующей на втулку, которая служит направляющей для стержня и устанавливается на резьбу в расточку корпуса.

В этом кране с целью обеспечения возможности торцевой разборки крана и снижения трудоемкости изготовления "юбка" пробки выполнена с вырезом для выхода стержня при вывернутой втулке. Кроме того, в этом кране герметичность обеспечивается конусной парой с присущими ей недостатками, указанными выше. Другим недостатком рассматриваемого крана, снижающим надежность и безопасность его работы, является также возможность его полной разгерметизации вследствие выхода конической пробки из сопряжения с конической поверхностью корпуса при случайном выпадении ограничительного штифта (винта). Наличие втулки, устанавливаемой в корпусе с помощью резьбового соединения, усложняет технологию изготовления крана, приводит к увеличению трудозатрат на его эксплуатацию.

Из изложенного следует, что обеспечение герметичности крана путем использования притертых друг к другу конических поверхностей не имеет перспективы. Более того, при эксплуатации таких кранов, а более конкретно, при переводе (повороте) стержня оператором из положения "малое пламя" в положение "отключено" имеет место вспышка пламени, поскольку такая смена взаимного положения запорного элемента относительно корпуса проходит через положение "полный газ". Этот отрицательный психологический эффект, сопровождаемый хлопком, когда вместо ожидаемой нулевой подачи появляется максимум подачи, дополнительно сопровождается потерями рабочего тела (газа). Если умножить количество таких "расточительных хлопков" на программу выпуска газовых плит и кранов, то станет очевидным, что такой недостаток не может быть терпимым. Желательность последовательности операций перевода запорного элемента из положения "полный газ" в положение "малое пламя", а затем в положение "отключено" очевидно. Но она при существующих требованиях к габаритам крана для газовых плит и использования в них конусного запорного элемента невозможна из-за близости расстояния между поперечными сечениями каналов: первого (например подводящего), второго (отводящего) и третьего (регулируемого жиклером).

Известно также устройство, содержащее корпус с подводящими и отводящими каналами и запорный элемент, выполненный в виде фторопластового кольца, соединенного с рукояткой включения, причем подводящие и отводящие каналы, а также уравнительный канал выведены на кольцевую поверхность корпуса, при этом отверстие уравнительного канала расположено между отверстиями отводящих плюсового и минусового каналов, а в запорном элементе выполнены две глухие канавки, расположенные по окружности симметрично в противоположных четвертях круга с длиной по дуге не менее четверти окружности плюс диаметра канала (авт. св. СССР N 506770) прототип.

Недостатком данного устройства является его конструктивная сложность и нетехнологичность при изготовлении, обусловленные, в основном, расположением глухих канавок в запорном элементе по окружности. В условиях, когда поворот запорного элемента ограничен (например, у кранов для газовых плит оптимальный поворот равен 90^o, причем, внутри этого угла должно быть еще фиксированное положение "малое пламя"); такое расположение глухих канавок повлечет увеличение габаритов запорного элемента и устройства в целом, в т.ч. цветного металла, до пределов, несоизмеримых с размерами кранов, снабженных коническими поверхностями, например, согласно а.с. N 421841 (см. выше). Кроме того, описанное расположение канавок (полостей) затрудняет при минимальных габаритах запорного элемента отсечку подачи рабочего тела (газа), регулировку изменения его массы (объема), подаваемой потребителю при минимальном угле поворота запорного элемента (до 45^o). Следует отметить неудобство регулировки натяга пружин шайбами, которые невозможно установить без разборки крана. Такой тип кранов с плоским запорным элементом за счет конструктивных особенностей имеет относительно большие габариты, а следовательно и массу, по сравнению с кранами с коническим запорным элементом.

Основной задачей изобретения явилось создание крана относительно простой конструкции, свободной от вышеуказанных недостатков и обеспечивающей удобство его в эксплуатации.

Поставленная задача решена благодаря тому, что кран содержит первый, второй и третий каналы, корпус с основанием и имеет выемку с упорами-фиксаторами и фланцем, в котором расположен контактирующий с упорами-фиксаторами шип, подпружиненный стержень, орган поворота первого запорного элемента, имеющего кольцевую и глухую полости, при этом в проходном сечении третьего канала расположен регулируемый жиклер, отличающийся тем, что в первом канале, расположенном во входном уплотненном штуцере, имеется второй подпружиненный запорный элемент, опертый на запрессованное в тот же штуцер седло, снабженное распорной втулкой, имеющей осевые пазы, на промежутках между которыми расположен шарик, взаимодействующий со вторым запорным элементом и профилем, которым снабжена боковая поверхность кольцевой полости первого запорного элемента, связанного четвертым каналом с глухой полостью, при этом между органом поворота и первым запорным элементом расположено уплотнение, а контактирование упоров-фиксаторов с шипом при повороте стержня имеет место при трех взаимных положениях элементов крана: первое положение, при котором четвертый канал разобщен со вторым и третьим каналами, а второй запорный элемент прижат к седлу; второе положение, при котором четвертый канал сообщен с первым и третьим каналами, а между вторым запорным элементом и седлом имеется зазор; третье положение, при котором четвертый канал сообщен с первым и вторым каналами при наличии зазора между вторым запорным элементом и седлом.

При этом достигнут технический результат, заключающийся в том, что уже нет необходимости использовать специальную смазку, герметизирующую поверхности запорного элемента и корпуса, которая через определенное время высыхает и герметичность нарушается, вследствие чего имеет место утечка газа с известными (экономическими и экологическими) последствиями. Кроме того, в случае разборки крана без его снятия с газовой плиты (с газовой магистрали) второй запорный элемент закрывается и появляется возможность проведения любых профилактических или ремонтных работ без риска утечки газа. Обеспечена полная взаимозаменяемость узлов и деталей. Плавность изменения пламени от "полного газа" до положения "малое пламя" зависит от формы профиля боковой поверхности кольцевой полости.

На фиг. 1 изображен общий вид крана; на фиг. 2 вид сверху, проекционно связанный с общим видом на фиг. 1; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1 при рабочем угле поворота 90^o (положение крана "закрыто"); на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 7 разрез Д-Д по фиг. 5; на фиг. 8 разрез А-А на фиг. 1 при рабочем угле поворота 90^o (положение крана "малое пламя"); на фиг. 9 разрез А-А на фиг. 1 при рабочем угле поворота 90^o (положение крана "полный газ"); на фиг. 10 разрез Е-Е на фиг. 6; на фиг. 11 разрез Ж-Ж на фиг. 1; на фиг. 12 разрез И-И по фиг. 1; на фиг. 13 вид К на фиг. 11; на фиг. 14 разрез на фиг. 1 при рабочем угле поворота 130^o (положение крана "закрыто"); на фиг. 15 разрез А-А на фиг. 1 при рабочем угле поворота 130^o (положение крана "полный газ"); на фиг. 16 разрез А-А на фиг. 1 при рабочем угле поворота 130^o (положение крана "малый газ").

Кран содержит корпус 1, первый (подводящий) 2, второй (отводящий) 3 и третий (регулируемый) 4 каналы. Корпус 1 соединен с основанием 5 через прокладку 6 винтами 7. На противоположном конце корпуса 1 установлен с помощью тех же винтов 7 фланец 8, одетый на стержень 9, имеющий шип 10, контактирующий с прорезью 11 органа 12 для поворота первого запорного элемента 13. Орган 12 поворачивает вокруг своей оси элемент 13 своим выступом 14, входящим в соответствующий паз на торце элемента 13. Орган 12 поворачивает вокруг своей оси элемент 13 выступом 14, входящим в соответствующий паз на торце элемента 13. Орган 12 и стержень 9 опираются на распорную пружину 15, которая постоянно стремится прижать стержень 9 к фланцу 8 и, как следствие, прижать элемент 13 к рабочей плоскости 16 основания 5. Шип 10 расположен в выемке 17, которая снабжена пазом 18 и упорами-фиксаторами 19 и 20, контактирующими с шипом 10 при следующих взаимных положениях элементов крана. Первое ("закрыто"), при котором четвертый канал 21 разобщен с каналами 3 и 4, а второй запорный элемент 22 прижат пружиной 23 к седлу 24, установленному во входном штуцере 25, резьбовое соединение которого с корпусом 1 уплотнено, например, фторопластовой лентой (ФУМ). Второе ("малый газ"), при котором канал 21 сообщен с каналом 4, а оттуда с каналом 2, поскольку он связан с кольцевой 26 и глухой 27 полостями элементами 13, при этом между элементом 22 и седлом 24, снабженным распорной втулкой 28, имеющей осевые пазы 29, имеется зазор (пружина 23, замкнутая на штуцер 25, сжата). Третье положение ("полный газ"), при котором канал 21 сообщен с каналами 2 и 3 при наличии того же зазора (пружина 23 сжата). Эти зазоры имеют место благодаря взаимодействию шарика 30, расположенного на промежутках 31 между пазами 29, с профилем 32, которым снабжена боковая поверхность 33 кольцевой полости 26. Положение "закрыто" фиксируется тем, что шип 10 при этом контактирует не только с прорезью 11, но и одновременно входит в паз 18 фланца 8 под воздействием пружины 15. Проходное сечение канала 4 регулируется жиклером 34, резьба которого также может быть уплотнена лентой ФУМ. Плавность регулирования расхода газа обеспечивается наличием лыски 35 на рабочей поверхности 16 основания 5. Элемент 13 уплотнен фторопластовым кольцом 36, расположенным между этим элементом и органом 12. Кольцо 36 прижато к стенкам расточки в корпусе 1 дополнительным резиновым кольцом 37, уплотняющим сопрягаемые с ним поверхности элемента 13 и кольца 36. В результате снижается усилие для поворота элемента 13, износ всего уплотнения почти исключен из-за отсутствия контакта резины с корпусом 1 и высокой износостойкостью фторопласта.

Кран функционирует следующим образом.

После сборки крана по чертежу и регулировки проходного сечения канала 4 жиклером 34 оператор нажимает на стержень 9, сжимая пружину 15, выводя шип 10 из паза 18, после чего поворачивает стержень 9 против часовой стрелки до контакта шипа 10 с упором-фиксатором 20. Такое движение стержня 9 и, как следствие, элемента 13 с профилем 32 обусловит передачу усилия через шарик 30 и элемент 22 на пружину 23, т.е. появление зазора между элементом 22 и седлом 24, а также соединение канала 21 или с обоими каналами 3 и 4, или с одним из них. Если максимальный угол поворота 90^o, то будет обеспечен "полный газ", поскольку упор-фиксатор 20 остановит стержень именно на этом угле его поворота и не зафиксирует "малое пламя" при угле 45^o, т.к. не должно быть препятствия в положение "закрыто" до контакта шипа с упором-фиксатором 19 по соображениям безопасности. Если максимальный угол поворота 130^o, то упор-фиксатор 20 остановит стержень на этом угле его поворота и зафиксирует "малое пламя", а "полный газ" фиксироваться не будет по той же причине. Правда, в этом случае не исчезнет эффект "хлопка" пламени. Поэтому поставка крана с углом фиксации "малое пламя" 130^o возможна лишь по заказу потребителя, привыкшего к кранам с коническим запорным элементом, фиксирующим "малое пламя" при угле 165^o поворота стержня, т.е. большим по сравнению с данным краном. В обоих случаях после поворота стержня по часовой стрелке, т. е. в исходное положение, контакт шипа 10 с упором-фиксатором 19 обеспечит ввод шипа в паз 18 и, как следствие, фиксацию стержня в положении "закрыто", при котором элемент 22 плотно прижат к седлу 24, а каналы 2, 3 и 4 разобщены. Для включения крана оператор снова нажимает на стержень 9. 2 4 6 8 10 12