Медиагруппа ARMTORG. Обзор патентов. Шаровой кран с увеличенным сроком службы и повышенной износостойкостью

Уважаемые читатели! В новом выпуске журнала мы продолжаем рубрику «Обзор патентов», в которой представляем вашему вниманию самые актуальные разработки в отрасли арматуростроения. Несмотря на непростую нынешнюю экономическую ситуацию в мире, работа над созданием новых или улучшенных версий существующих изделий, а в частности трубопроводной арматуры, продолжается. В данном материале речь пойдет о патенте на шаровой кран RU196755U1, который был спроектирован с увеличенным сроком службы, повышенными стабильностью его функционирования и износотойкостью рабочих поверхностей.

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и предназначена для перекрытия проходного сечения трубопроводов, транспортирующих природный газ, сжиженный углеводородный газ, жидкие нефтепродукты, пар, воду и другие среды, а также для ввода-вывода очистительных средств, применяемых при чистке трубопроводов.

В отрасли существует большое количество шаровых кранов и их усовершенствований, связанных с повышением износостойкости рабочих поверхностей. Техническим результатом в данной разработке стало уменьшение трения, которое было достигнуто за счет нескольких решений в конструкции продукта.

Шаровой кран включает в себя корпус с входным и выходным патрубками, в котором размещены шаровая пробка и проходное отверстие, уплотнительные седла и шпиндель управления шаровой пробкой. Корпус оснащен одним или несколькими стыковочными узлами, которые установлены на внешней боковой сферической поверхности и обеспечивают при необходимости возможность акустического контакта корпуса шарового крана с виброакустическими устройствами, возбуждающими вибрацию трущихся частей шарового крана. Стоит отметить, что данные объекты могут быть съемными или несъемными. Во всех случаях они не имеют прямого отношения к заявляемой конструкции шарового крана.

Конструкция стыковочного узла выбирается исходя из типа используемого виброакустического устройства. Это может быть разъем для закрепления приемной втулки концентратора с ответным разъемом, углубление в корпусе с резьбой для закрепления резьбовой втулки концентратора или металлическая накладка на корпус, которая упрощает сварку поверхности накладки с контактной поверхностью приемной втулки.
В ряде случаев, например, при использовании устройства без концентратора, это может быть металлическая накладка на корпус крана с толщиной равной половине длины упругой продольной волны в материале накладки на частоте работы виброакустического устройства. Так, на частоте 40 кГц толщина накладки на корпус крана из меди составит около 4,5 см при температуре корпуса 18-20 °С, а при температуре 100 °С (в магистралях с подогретой жидкостью) – около 3,7 см.

В результате примененных решений в новой конструкции арматуры уменьшается сопротивление открыванию и закрыванию крана, что обеспечивает безотказность работы шарового крана, увеличение срока его службы и стабильности его функционирования, а также повышение износостойкости рабочих поверхностей и изделия в целом. На рисунке представлен разрез шарового крана в упрощенном виде в открытом положении.

Так, изделие включает корпус крана 3, шаровую пробку 1, размещенную в сферической полости корпуса, выступающей поверхностью трения между шаровой пробкой и внутренней сферической поверхностью уплотнительных седел, управляемой штоком 2. При этом корпус шарового крана 3 снабжен стыковочными узлами 4 для крепления втулок виброакустических устройств, размещенными на его внешней боковой сферической поверхности.

В состав этих изделий входят: ультразвуковой электроакустический преобразователь с концентратором, объединенный с корпусом шарового крана через стыковочный узел, и управляющие блоки, которые соединены с ультразвуковым генератором. Для облегчения управления краном пара таких изделий может быть установлена через стыковочные узлы на корпусе крана симметрично относительно поворотной оси крана (шпинделя управления поворотной втулкой) для преобразования поступательных вибраций устройств во вращательные колебания шпинделя путем задания управляющими блоками противофазных вибраций этих устройств. Под воздействием акустических колебаний (вибраций трущихся частей крана) коэффициент трения между шаровой пробкой и внутренней сферической поверхностью уплотнительных седел уменьшается и, как следствие, уменьшается сила, необходимая для управления шаровым краном.

Все это работает следующим образом: корпус шарового крана соединяется с крепежными втулками виброакустических устройств через стыковочные узлы того или иного типа, предусмотренные на корпусе. Ультразвуковые электроакустические преобразователи с помощью кабеля через управляющие устройства объединяются с соответствующим ультразвуковым генератором. При необходимости управления шаровым краном на ультразвуковой генератор подается питающее напряжение. При этом возбуждаются ультразвуковые электроакустические преобразователи, что в свою очередь вызывает возбуждение вибрации трущихся частей шарового крана втулками виброакустических устройств. Под воздействием акустических колебаний коэффициент трения между шаровой пробкой и внутренней сферической поверхностью уплотнительных седел уменьшается и, как следствие, уменьшается сила, необходимая для управления шаровым краном. После окончания управления краном и поворота шаровой пробки питание ультразвукового генератора выключается.

Литература

Шаровой кран RU196755U1 [Электронный ресурс] // Яндекс.Патенты. URL: https:// yandex.ru/patents/doc/RU196755U1_20200313 (дата обращения 11.05.2020).
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 4 (60) 2020