РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использовано при изготовлении кранов и затворов для водоснабжения, газовой, химической и других областей промышленности.
Известны краны с подвижными запорными/регулирующими элементами (шиберами, цилиндрическими и сферическими пробками и т.д.), скользящим вдоль седловой поверхности. Наиболее часто в последнее время используются регулирующие элементы шарового типа например, (патент RU №2192574). Все названные конструкции имеют стандартный набор деталей: корпус с входным и выходным отверстиями, размещенный в нем (шаровой) затвор, посадочно-уплотнительные элементы. Смену рабочего положения затвора осуществляет орган управления, как правило, шток или вал.
Основным недостатком кранов, работающих в агрессивных средах и (или) в средах с высоким содержанием абразивных частиц и (или) в условиях частого открывания-закрывания, является быстрый выход из строя из-за эрозии (коррозии) шарового затвора и посадочно-уплотнительных элементов.
Известны также шаровые краны (патенты DE 19800894, МПК F16К 5/06, 13.01.1998; DE 19801042, МПК F16К 5/06, 14.01.1998), в которых опорные кольца и шаровой запорный элемент выполнены в виде минеральных литых деталей, состоящих из реактивной смолы в качестве связующего, и 60-90% прочного на износ керамического наполнителя.
Эти краны более дешевы, но подвержены химической коррозии связующего.
Известен также кран (RU 2104434, МПК F16К 5/06, 21.03.1996) с керамическим покрытием на шаровом затворе из сплава на алюминиевой основе. Недостатками указанного шарового крана является хрупкость керамического покрытия и его растрескивание вследствие различных коэффициентов теплового расширения керамики покрытия и алюминиевой основы запорного элемента.
Наиболее близкими к заявляемому решению являются кран (патент DE 3803414) с керамическими посадочными шайбами и шаровым затвором из спеченного корунда, а также шаровой кран (патент RU 2113645, МПК F16К 5/06, опубл. 1998.06.20) с затвором из фарфора.
Эти краны лишены вышеперечисленных недостатков, однако конструктивно сложны, дороги в изготовлении и, кроме того, легко выходят из строя от случайных ударов в силу хрупкости материала запорных элементов.
Второй недостаток, присущий кранам с керамическим запорным элементом, - следствие технологии получения керамик. Керамические материалы могут отличаться и по сырью, и по составу, и по структуре, и по свойствам материалов, единственным объединяющим их признаком можно считать технологию: составление шихты, формирование и обжиг (Словарь-справочник по порошковой металлургии. Киев: Наукова Думка, 1982, стр.84).
Обжиг керамики производят при температуре выше 800°С, такая температура приводит к спеканию керамического порошка, однако, не дает сплошного материала и, поэтому может приводить к растрескиванию и выкрашиванию керамических частиц при последующей пригонке и в процессе эксплуатации. Это также снижает износостойкость такой арматуры.
Задачей полезной модели является повышение срока службы и повышение качества запорно-регулирующей арматуры за счет повышения износо- и коррозионной стойкости рабочих поверхностей и изделия в целом.
Еще одной задачей является также снижение стоимости аппаратуры.
Сущность полезной модели заключается в том, что в регулирующем элементе, содержащем корпус с входным и выходным сечениями, седло, и регулирующий элемент с сопрягаемыми поверхностями для перекрытия проходного сечения, при этом регулирующий элемент выполнен с возможностью перемещения вдоль сопрягаемых поверхностей с помощью штока, отличающийся тем, что по меньшей мере регулирующий элемент выполнен из каменного литья.
Заявляется также усовершенствование полезной модели. Регулирующее устройство трубопроводной арматуры, включающее корпус с входным и выходным сечениями, седло, и регулирующий элемент с приводом, сопрягаемые поверхностями для перекрытия проходного сечения, отличающийся тем, что седло и регулирующий элемент выполнен из каменного литья.
Дальнейшим усовершенствованием регулирующего устройства является то, что в качестве каменного литья используют базальтовое литье.
Каменное литье (базальтовое литье, шлаковое литье, петрургия), - литье расплавленных базальтов, диабазов и других горных пород, а также металлургических шлаков для получения фасонных изделий. Обычно из каменного литья изготавливают трубы, кислотоупорную аппаратуру, электротехнические изоляторы, облицовочные плитки и т.д., однако, использование каменного литья при изготовлении запорно-регулирующей арматуры не известно.
Каменное литье относится к числу тех немногих материалов, которые сочетают в себе целый комплекс положительных эксплутационных свойств.
Микротвердость камнелитых изделий в 5-8 раз выше, чем у стали и чугуна, что обеспечивает надежную работу в условиях абразивного износа.
Высокая химстойкость и абсолютная гигроскопичность позволяет использовать каменное литье для защиты оборудования от воздействия агрессивных сред - жидкостей, паров, кислот, щелочей.
В 50 раз меньшая теплопроводность и более низкий коэффициент трения каменного литья, по сравнению с металлами, намного улучшает эксплуатационные характеристики оборудования, особенно в зимних условиях, в несколько раз снижает степень намораживания транспортируемого материала на стенки трубопроводов, желобов, лотков и т.д.
Каменное литье обладает невысокой ударной вязкостью, поэтому наиболее эффективно оно работает при транспортировке материалов с размером зерен до 50-80 мм и скоростью движения до 10 м/сек.
Надежность эксплуатации оборудования, с сипользование каменного литья, достигается за счет обеспечения в процессе работы камня сжимающих усилий при сокращении до минимума растягивающих и изгибающих усилий (поскольку предел прочности на сжатие в 5-10 раз выше предела прочности на растяжение и изгиб).
Многолетний опыт эксплуатации камнелитых изделий показал, что срок службы оборудования, защищенного каменным литьем, увеличивается в 2-8 раз. На каждой установленной тонне камнелитых изделий экономится 2-5 тн металла и значительно сокращается объем ремонтных работ.
Физико-механические свойства каменного литья
Наименование
ед. измерения
показатель
Объемная масса
кг/м.куб.
2900-3000
Водопоглощение
%
0,13
Предел прочности при изгибе
МПа
20-50
Термостойкость
°С
200-925
Коэффициент истираемости
кг/м.кв.
0,47-0,80
Кислотостойкость в большинстве кислот
%
90
На фиг.1 изображен пример шарового крана с седлом и регулирующим элементом из каменного литья.
На фиг.2 изображен шаровой регулирующий элемент.
На фиг.3 изображено седло шарового крана.
Приводимый в качестве примера шаровой кран состоит из корпуса 1 с входным и выходным отверстиями. Внутри корпуса размещают регулирующий элемент 2 сферической формы с проходным отверстием 3 и возможностью вращения для управляемого перекрывания и открывания проходного сечения. Герметизация достигается при этом с помощью посадочного седла (седел) 4, имеющих форму колец со сферической поверхностью, соответствующей сферической поверхности регулирующего элемента 2. Управление регулирующим элементом осуществляют с помощью штока 5.
Регулирование и запирание/отпирание осуществляют путем поворота штока 5 до достижения полного или частичного совмещения, либо перекрытия сечения проходного отверстия 3 с входным и выходным сечением.
Выполнение регулирующего элемента и седла из каменного литья по сравнению с ранее известными металлическими и керамическими аналогами позволяет увеличить срок службы, надежность, стойкость запорно/регулирующей аппаратуры.
Использование природного сырья или отходов добывперерабатывающей промышленности позволяет также существенно снизить стоимость запорно/регулирующей аппаратуры.