КРЫШКА КЛАПАНА КРАНА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к запорно-проходной аппаратуре и может быть использована в водопроводных и других системах различного назначения, использующих краны и вентили, в том числе, для противопожарных систем.
Известен вентиль (патент РФ №112315, кл. F16K 1/02, публик. 2011 года), включающий крышку в виде фигурного литого корпуса, состоящего из монтажного шестигранника, переходящего в цилиндр, а затем в усеченный конус с посадочной частью тарельчатой формы, в корпусе крышки выполнено сквозное осевое отверстие с резьбой для обеспечения возможности соединения с винтовым запорным механизмом крана и с резьбой на посадочной части для возможности герметичного соединения с корпусом крана. Крышка может быть выполнена из высокопрочного чугуна или из алюминиевого сплава определенного состава, что обеспечивает сохранение прочности и коррозионной устойчивости.
Известный вентиль обладает указанными свойствами при ограниченном сочетании металлов, из которых изготовлена крышка (чугун - специальный алюминиевый сплав).
По совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату наиболее близким техническим решением к предлагаемому - является крышка вентиля, описанная в патенте №112315 РФ.
Предлагаемая крышка клапана крана имеет новую совокупность существенных признаков, которые обеспечивают улучшение коррозионных свойств, прочностных показателей при снижении массы крышки, а также фрикционных показателей. Изготовление крышки новой конструкции является более технологичным. При этом данная крышка может монтироваться с корпусами кранов из алюминия, латуни и чугуна.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, расширение ассортимента материалов для изготовления крышки клапана крана при увеличении ресурса работоспособности крана (вентиля) в целом.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что крышка клапана крана, преимущественно, пожарного, представляющая собой фигурный литой корпус, в виде цилиндра, переходящего в монтажный шестигранник, а затем в усеченный конус с посадочной частью тарельчатой формы, в корпусе выполнено сквозное осевое отверстие с резьбой для обеспечения возможности соединения с винтовым запорным механизмом крана и с резьбой на посадочной части для возможности герметичного соединения с корпусом крана, отличающаяся тем, что внутреннее тело крышки под посадочной частью выполнено полым с радиально расположенными вертикальными ребрами жесткости высотой не менее половины высоты корпуса крышки под посадочной частью, при этом крышка выполнена из стеклонаполненного полимерного композиционного материала на основе полиамида или из литейного алюминий-кремниевого сплава.
В крышке количество ребер жесткости должно быть не менее 3, что позволяет обеспечить требуемую прочность.
Предпочтительно, чтобы крышка была выполнена из стеклонаполненного полимерного композиционный материала, обладающего прочностью при растяжении не менее 100 МПа, изгибающим напряжением не менее 170 МПа и показателем текучести расплава не менее 15 г/10 мин, это позволяет достигнуть наилучшие показатели не зависимо от габаритных размеров изготавливаемой крышки.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлен общий вид крышки клапана крана в разрезе. На фиг. 2 представлен вид по стрелке А.
Крышка клапана крана представляет собой фигурный литой корпус 1, в виде цилиндра 2, переходящего в монтажный шестигранник 3, а затем в усеченный конус 4 с посадочной частью тарельчатой формы 5. В корпусе 1 выполнено осевое отверстие 6 с резьбой 7 для обеспечения возможности соединения с винтовым запорным механизмом крана (на чертеже не показаны), а также с резьбой 8 на посадочной части 5. Внутреннее тело крышки под посадочной частью 5 выполнено полым с радиально расположенными ребрами жесткости 9, высотой не менее половины высоты корпуса 1 крышки под посадочной частью 5. Количество ребер жесткости 9 не менее 3.
Количество ребер и их высота определяется технологическими возможностями и габаритами изделия. При количестве ребер меньше 3 наблюдается нарушение прочностных свойств, перекос изделия и деформация, особенно, в случае изготовления крупногабаритных изделий.
Крышка выполнена из стеклонаполненного полимерного композиционного материала на основе полиамида или из литейного алюминий-кремниевого сплава.
Предпочтительно использовать стеклонаполненный полимерный композиционный материал, обладающий прочностью при растяжении не менее 100 МПа, изгибающим напряжением не менее 170 МПа и показателем текучести расплава не менее 15 г/10 мин, это обеспечивает достижение наилучшего результата.
Крышку из стеклонаполненного полимерного композиционного материала на основе полиамида изготавливают известным в промышленности экструзионным способом.
Крышку из литейного алюминий-кремниевого сплава также изготавливают известными методами литья, например, в кокиль, литье под давлением и др.
Затем готовую крышку монтируют обычным способом на клапане крана (вентиля). Были использованы при испытаниях, например, вентиль 1Б1Р прямой (латунь), вентиль 15КЧ18П прямой (чугун), кран КПЛ угловой (латунь), кран КПЧ-65 угловой (чугун)
В качестве стеклонаполненного полимерного композиционного материала были использованы композиты, промышленно выпускаемые таким производителями, как: ОАО «Объединение Стеклопластик», ООО «Анид», ОАО «Тверьстеклопластик», ЗАО «Полимер сервис» и др. Испытания проходили стеклонаполненные композиции на основе полиамида следующих марок: ПА-66КС, ПА-6-210КС, ПА610КС, ПА610Л-СВ10, ПА610Л-СВ20, ПА610Л-СВ30, ПА610Л-СВКС, ПА6-210-ДС, ПА6-211-ДС, ПА6210/310-КС, ПА6210/310-ДС, ПА6-ЛТЧ-CB30W и другие.
Все указанные материалы были изготовлены производителям по соответствующим нормативным документам (ОСТ6-11-498-79, ТУ6-06-134-90, ОСТ6-06-09-93) и соответствуют ГОСТ 105-89-87.
В качестве литейного алюминий-кремниевого сплава использовали промышленно выпускаемые по ГОСТ 1583-93 литейные сплавы в отливках следующих марок: АК12(АЛ2), АК13(АК13), АК9(АК9), АК9 с(АК9 с), АК9 ч(АЛ4), АК9пч(АЛА-1), АК8 л(АЛ34), АК7(АК7), АК7 ч(АЛ9), АК7пч(АЛ9-1), АК5М2(АК5М2), АК5М(АЛ5), АК5Мч(АЛ5-1), АК6М2(АК6М2), АК8М(АЛ32), АК9М2(АК9М2), АК12М2(АК12М2) и другие.
Были проведены испытания клапанов пожарных кранов, снабженных крышками, соответствующими формуле полезной модели:
- проверка герметичности закрывания клапана;
- проверка работоспособности клапана последействия климатических факторов; -испытание на надежность.
При испытаниях использовалось оборудование испытательной лаборатории ООО «Харцызский машиностроительный завод».
Также на базе испытательной лаборатории Московского Университета стали и сплавов были проведены исследования по моделированию контактной и щелевой коррозии в водопроводной воде при комнатной температуре предлагаемой крышки клапана, изготовленного из указанных выше сплавов, в условиях работы в контакте с корпусом крана, изготовленного из латуни марки Л59.
Крышка, изготовленная из стеклонаполненного полиамида, не вызывает электролитическую коррозию в водопроводной воде при контакте с любым материалом.
Предпочтительно, чтобы стеклонаполненная композиция на основе полиамида обладала показателем текучести расплава - не менее 15 г/10 мин (ГОСТ11645-73), что обеспечивает необходимую технологичность заливки расплава. Время оптимально и при этом исключаются поверхностные дефекты и раковины в готовом изделии. При снижении показателя текучести (менее 15) изготовление качественных изделий требует дополнительных затрат времени или повышения температуры расплава.
При использовании стеклонаполненного пластика с изгибающим моментом менее 100 МПа или с прочностью при разрушении менее 170 МПа могут наблюдаться растрескивания или деформация крышек клапана при использовании предлагаемых крышек в кранах и вентилях значительных габаритных размеров.
Результаты испытаний предлагаемых, согласно формуле полезной модели, крышек подтвердили обеспечение значения показателей на герметичность, работоспособность и надежность:
- герметичность соединения крышка-клапан обеспечена при гидравлическом давлении 2,0 МПа;
- работоспособность после действия климатических факторов при температуре рабочей среды 50 град. C;
- надежность: крышка выдержала без разрушения и деформации наработку на отказ более 1500 циклов.
Проведенные испытания коррозионно-электрохимического поведения образцов указанных сплавов прогнозируют длительный ресурс (не менее 15 лет) безотказной работы предлагаемой крышки клапана крана (вентиля).
Представленные результаты испытаний подтверждают, что конструктивные признаки в сочетании с расширенным ассортиментом материалов для изготовления крышки увеличили ресурс безотказной работы изделия за счет исключения эффекта электролитической коррозии при контакте с разными металлами (алюминий, чугун, латунь) и безопасности повышения рабочего давления.