RU112315U1 - Пожарный вентиль - Google Patents

Abstract

1. Пожарный вентиль, содержащий корпус, выполненный с входным и выходным штуцерами, и со сформированным в корпусе седлом, скрепленную с корпусом на резьбе съемную фланцевую крышку, и, расположенный в корпусе запорный механизм, при этом запорный механизм выполнен в виде винтового шпинделя, скрепленного одной стороной с маховиком, а другой стороной шпиндель пропущен через сальник крышки и связан с крышкой резьбовым соединением, причем конец шпинделя подвижно скреплен с золотником, а золотник выполнен в виде скрепленных металлического и упругого колец и установлен с возможностью взаимодействия с седлом для подачи и перекрытия подачи рабочей среды, отличающийся тем, что шпиндель и металлическое кольцо запорного механизма выполнены из сплава алюминия, а материалом для изготовления корпуса и крышки служит сплав алюминия и/или высокопрочный чугун, используемый для стенок, толщиной менее 50 мм, причем корпус, крышка и запорный механизм выполнены в виде взаимозаменяемых деталей, при этом сплав алюминия содержит, мас.%: ! Магний 1,5-15 Медь ≤0-5 Кремний ≤1,7 Бериллий ≤0,25 ! Хром-≤0,3 ! Титан ≤0,35 Цинк ≤7,5 Марганец ≤1,0 Железо ≤1,5 Гадолиний ≤0,25 Цирконий ≤0,25 Иттрий ≤0,1 Алюминий остальное, ! причем крышка и корпус из высокопрочного чугуна выполнены с нанесенным на их поверхности антикоррозионным покрытием. ! 2. Пожарный вентиль по п.1, отличающийся тем, что толщина стенок деталей, выполненных из высокопрочного чугуна с коррозионным покрытием, и толщина стенок деталей из высокопрочного чугуна без покрытия, выдержаны в соотношении 1,03÷1,1.

Description

Предложенная полезная модель относится к запорно-проходной аппаратуре и может быть использована, как в прямоточных, так и в угловых вентилях, для бытовых или, преимущественно, для противопожарных систем.

Известны вентили, выполненные из чугуна, стали, нержавеющей стали, бронзы (см http://www.1057567.ru/catalog.aspx?nid=886) (1) В пат. RU №2176045, 1999 г (2) шпиндель и золотник запорного механизма вентиля выполнены из чугуна, стали, цветного металла, а крышка и корпус и/или из чугуна, стали или из цветных металлов.

Однако высокая стоимость стали и цветных сплавов, а также низкие литейные свойства этих сплавов ограничивают их широкое применение в качестве материала для отливок гидротехнического оборудования, а также - для пожарных вентилей.

Из пат RU №2318049 от 2006) (3) известны вентили из серого чугуна.

Из пат. RU №91123 от 2009 г) (4), пат. RU №91124 от 2009 г (5) известны вентили, содержащие корпус, выполненный с входным и выходным штуцерами, со сформированным в корпусе седлом, скрепленную с корпусом на резьбе съемную фланцевую крышку, и, расположенный в корпусе запорный механизм, при этом запорный механизм выполнен в виде винтового шпинделя, скрепленного одной стороной с маховиком, а другой стороной шпиндель пропущен через сальник крышки и связан с крышкой резьбовым соединением, причем конец шпинделя подвижно скреплен с золотником, а золотник выполнен в виде соосоно скрепленных металлического и упругого колец и установлен, с возможностью взаимодействия с седлом, для подачи и перекрытия подачи рабочей среды.

Ближайшим аналогом предложен вентиль (4).

В (4), как и в (5), корпус вентиля изготовлен из чугуна, или из латуни, или из латуни с никелевым покрытием, а для изготовления шпинделя может быть использована латунь.

При использовании латуни для изготовления корпуса существенно повышается стоимость вентиля. Изготовление вентилей из латуни с никелевым покрытием увеличивает время и усложняет технологию их изготовления. Это дополнительно повышает стоимость вентилей и может служить причиной ограничений при крупносерийном или массовом использовании.

При изготовлении корпуса из чугуна (4), (5), при постоянном рабочем контакте вентиля с кислотной средой водопроводной воды, имеется опасность повышенной коррозии, скорость которой (для серого чугуна) составляет 0,07 мм/год. Это ведет к недостаточной стойкости чугунных вентилей к разрушению.

Изготовление из латуни только шпинделя, как это предложено в пожарных вентилях (4), (5), ведет к ускоренному образованию ржавчины (трудно растворимых гидратов - закиси и окиси железа) в местах соединения деталей вентиля из чугуна и латуни. Причиной служит электрохимическая коррозия, провоцируемая более высоким, по сравнению с чугуном, электродным потенциалом латуни. Это свидетельствует о пониженной совместимости деталей вентиля из латуни и чугуна по коррозионной устойчивости, и дополнительно снижает стойкость вентиля к разрушению.

Задачей предложенного технического решения является повышение коррозионной устойчивости к разрушению деталей, входящих в состав вентилей, и находящихся в контакте с водопроводной водой, при сохранении достаточной для работы вентилей прочности, в повышении совместимости деталей, выполненных из разных сплавов по коррозионной устойчивости, и в возможности взаимозаменяемости деталей, с одновременным снижением их веса, и повышением удобства ручных работ и в снижении расходов на эксплуатацию вентилей.

Для решения поставленной задачи в предложенном пожарном вентиле, содержащем корпус, выполненный с входным и выходным штуцерами, и со сформированным в корпусе седлом, скрепленную с корпусом на резьбе съемную фланцевую крышку, и, расположенный в корпусе запорный механизм, при этом запорный механизм выполнен в виде винтового шпинделя, скрепленного одной стороной с маховиком, а другой стороной шпиндель пропущен через сальник крышки и связан с крышкой резьбовым соединением, причем конец шпинделя подвижно скреплен с золотником, а золотник выполнен в виде скрепленных металлического и упругого колец и установлен с возможностью взаимодействия с седлом для подачи и перекрытия подачи рабочей среды, согласно полезной модели, шпиндель и металлическое кольцо запорного механизма выполнены из сплава алюминия, а материалом для изготовления корпуса и крышки служит сплав алюминия и/или высокопрочный чугун, используемый для стенок, толщиной менее 50 мм, причем корпус, крышка и запорный механизм выполнены в виде взаимозаменяемых деталей, при этом сплав алюминия содержит, масс %:

магний от 1,5 до 15,

медь - ≤0-5,

кремний - ≤1,7,

бериллий - ≤0,25,

хром ≤0,3,

титан - ≤0,35,

цинк - ≤7,5,

марганец - ≤1,0

железо - ≤1,5,

гадолиний - ≤0,25,

цирконий - ≤0,25,

иттрий ≤0,1, а остальное составляет алюминий, причем крышка и корпус из высокопрочного чугуна выполнены с нанесенным на их поверхности антикоррозионным покрытием. Кроме того, в предложенной полезной модели толщина стенок деталей, выполненных из высокопрочного чугуна с коррозионным покрытием, и толщина стенок деталей из высокопрочного чугуна без покрытия, могут быть выдержаны в соотношении 1,03÷1,1.

Технический результат предложенного решения состоит в возможности (в условиях работы с водопроводной водой) повышения коррозионной устойчивости пожарных вентилей, путем выполнения деталей из сплава алюминия предложенного состава, и из, совместимого с ним по коррозионной устойчивости, высокопрочного чугуна, в возможности взаимозаменяемости деталей вентиля и в снижении затрат на эксплуатацию вентиля, при одновременном сохранении требуемой для работы прочности; в уменьшении веса вентиля и в повышении удобства ручных работ при тушении пожаров

На фиг.1 показана конструктивная схема предложенного вентиля.

Пожарный вентиль содержит корпус 1, выполненный с входным 2 и выходным 3 штуцерами, и со сформированным в корпусе седлом 4.

Съемная фланцевая крышка 5 скреплена с корпусом на резьбе и выполнена с выступом 6. В корпусе расположен запорный механизм 7, который выполнен в виде винтового шпинделя 8, скрепленного одной стороной с маховиком 9. Другая сторона шпинделя 8 пропущена через сальниковое уплотнение 10 крышки 5, связана с крышкой резьбовым соединением и подвижно скреплена с золотником 11. Золотник 11 запорного механизма содержит скрепленные между собой металлическое 12 и упругое 13 кольца.

Устройство используется следующим образом.

Шпиндель 8 запорного механизма 7 пожарного вентиля, при поворотах маховика 9, перемещается вверх или вниз, а золотник 11 открывает или перекрывает седло 4 корпуса 1, соответственно обеспечивая подачу или перекрытие подачи водопроводной воды к потребителю. Крышка 5 выполнена с резьбовым выступом 6, что повышает прочность резьбы.

При работе вентиля его запорный орган и внутренняя поверхность корпуса и крышки находятся в постоянном контакте с водопроводной водой, содержащей активирующие вещества (Cl, SO2 и др.), что влияет на коррозионную стойкость деталей. Поэтому предложенный выбор материалов для изготовления деталей вентилей, учитывает химический состав, температуру и рабочее давление воды.

Запорный механизм 7 (шпиндель 8 и металлическое кольцо 12 золотника) вентиля предложено выполнить из сплава алюминия, а корпус 1 и/или крышка 5 могут быть выполнены из того же сплава алюминия и/или из высокопрочного чугуна.

Указанный сплав алюминия содержит, масс %: магний от 1,5 до 15, медь - ≤0-5, кремний - ≤1,7, бериллий - ≤0,25, хром ≤0,3, титан - ≤0,35, цинк - ≤7,5, марганец - ≤1,0, железо - ≤1,5, гадолиний - ≤0,25, цирконий - ≤0,25, иттрий -- ≤0,1, а остальное составляет алюминий.

В этом сплаве процентный состав магния (1,5 до 15%) позволяет получить достаточную для работы вентилей в водопроводной воде прочность. Цинк (0,5 до 7,5%), в сочетании с указанным содержанием магния, позволяет получить оптимальное сочетание прочности и вязкости. Наивысшее содержание цинка - 7,5% способствуют повышению вязкости, и увеличивают сопротивление деталей вентиля к образованию и росту трещин. Сочетание в сплаве указанных процентов цинка и магния, а также железа (≤1,5%) дополнительно повышают вязкость, увеличивая сопротивление к по явлению и росту трещин. При этом установлено, что использование более высокого, чем указано в сплаве, процента меди, магния и цинка отрицательно влияют на вязкость и коррозионную стойкость, а сочетание их более низкого процентного состава снижают прочность. Предложенное в сплаве сочетание процента магния и хрома (≤0,3%) способствует увеличению вязкости с одновременным сохранением, достаточной (для рабочих условий вентилей) прочности, повышает коррозионную стойкость и препятствует образованию и росту трещин в сопряженных деталях вентилей. Процент марганца (≤1,0) в сплаве, хотя и снижает вязкость, но служит для сохранения прочности. В сочетании с цирконием (- ≤0,25%), марганец дает возможность получить хороший баланс по прочности и вязкости сплава. Сочетание алюминия с хромом - (≤0,3%), с титаном - (≤0,35%), с бериллием - (≤0,25%), кадмием - (≤0,25%) и иттрием - (≤0,1%) и с другими указанными компонентами, позволяют сохранить достаточную рабочую прочность и получить сплав алюминия для изготовления деталей вентиля, с вязкостью, препятствующей образованию и росту трещин, и с высокой стойкостью вентиля к разрушению. Таким образом, запорный механизм 7 и/или корпус 1 и/или крышка 5 вентиля выполнены из сбалансированного сплава алюминия, с хорошей коррозионной стойкостью и, с достаточной для работы в водопроводной воде, прочностью.

Детали вентилей, выполненные из сплава алюминия, покрыты тонкой и прочной оксидной пленкой. Последняя устойчива к кислотности (рН=6,5÷7,5) водопроводной воды, и при контакте с водой, предохраняет детали от коррозии. Это повышает устойчивость вентилей к разрушению.

Предложен вариант пожарного вентиля, детали которого выполнены из двух сплавов: запорный механизм выполнен из указанного сплава алюминии, а корпус 1 и/или крышку 5 предложено выполнить из высокопрочного чугуна. Для изготовления деталей вентиля может быть использована любая из марок высокопрочного чугуна: ВЧ 35÷Вч 100. В состав этих чугунов обычно входит углерод, кремний, марганец, фосфор, сера и хром. Для изготовления корпуса и крышки вентилей (с толщиной стенок ≈3,1÷3,9 мм) подходит высокопрочный чугун указанных марок с процентом содержания углерода и кремния, применяемым (согласно российским ГОСТам) для толщин стенок отливок, меньших 50 мм.

Высокопрочный чугун прочнее и пластичнее серого чугуна и имеет более высокую ударную вязкость. Как показывает опыт, скорость коррозии высокопрочного чугуна, при работе в водопроводной воде (содержащей от 6 до 15 мг/л хлоридов при температуре 20°С), составляет 0,004 мм/год, т.е. во много раз меньше, чем скорость коррозии серого чугуна (см. книгу Сухотинин A.M. и др. «Химическое сопротивление материалов», справочник, Л.изд. «Химия», 1975 г., с.406). Для получения оптимальных показателей вентиля по коррозионной устойчивости при работе с водопроводной водой (в том числе, низкого качества) крышку и корпус вентиля из высокопрочного чугуна, предложено выполнить с нанесенным на их поверхности антикоррозионным покрытием, имеющим ингибиторные антикоррозионные свойства. В экспериментах получено, что толщина стенок деталей, выполненных из высокопрочного чугуна с коррозионным покрытием, к толщине стенок деталей из высокопрочного чугуна без покрытия, выдержаны в соотношении 1,03÷1,1.

Высокопрочный чугун больше, чем другие сплавы подходит для изготовления деталей вентиля, сопряженных с деталями из предложенного сплава алюминия. Это объясняется тем, что в местах соединения деталей вентиля, соответственно из сплава алюминия (с оксидной пленкой) и из высокопрочного чугуна, на поверхности деталей из высокопрочного чугуна при ионной эмиссии образуется оксидная прослойка. Последняя служит барьером для коррозии и позволяет замедлить или предотвратить коррозию контактных зон деталей вентиля («крышка-корпус» и «крышка-запорный механизм») из высокопрочного чугуна. Таким образом, высокопрочный чугун, по сравнению с другими сплавами, имеет преимущество для изготовления деталей, по совместимости с деталями вентиля из сплава алюминия, в отношении коррозионной устойчивости. При этом появляется возможность взаимозаменяемости запорного механизма, корпуса и крышки. Это позволило существенно снизить затраты на эксплуатацию вентилей.

К тому же вентили, частично или полностью изготовленные из сплава алюминия, на 30-40% легче вентилей из чугуна, что повышает удобство ручных работ при тушении пожаров.

Технико-экономический эффект предложенного устройства состоит в повышении коррозионной стойкости деталей пожарных вентилей, выполненных из сплава алюминия предложенного состава, и из высокопрочного чугуна, в условиях работы с водопроводной водой, с одновременным сохранением требуемой для работы вентилей прочности, в повышении совместимости сопряженных деталей вентиля из разных сплавов по коррозионной устойчивости и в возможности взаимозаменяемости корпуса, крышки и запорного механизма; в одновременном уменьшении веса вентиля и в повышении удобства ручных работ, а также в снижении расходов на эксплуатацию вентилей.

Claims (2)

1. Пожарный вентиль, содержащий корпус, выполненный с входным и выходным штуцерами, и со сформированным в корпусе седлом, скрепленную с корпусом на резьбе съемную фланцевую крышку, и, расположенный в корпусе запорный механизм, при этом запорный механизм выполнен в виде винтового шпинделя, скрепленного одной стороной с маховиком, а другой стороной шпиндель пропущен через сальник крышки и связан с крышкой резьбовым соединением, причем конец шпинделя подвижно скреплен с золотником, а золотник выполнен в виде скрепленных металлического и упругого колец и установлен с возможностью взаимодействия с седлом для подачи и перекрытия подачи рабочей среды, отличающийся тем, что шпиндель и металлическое кольцо запорного механизма выполнены из сплава алюминия, а материалом для изготовления корпуса и крышки служит сплав алюминия и/или высокопрочный чугун, используемый для стенок, толщиной менее 50 мм, причем корпус, крышка и запорный механизм выполнены в виде взаимозаменяемых деталей, при этом сплав алюминия содержит, мас.%:

Магний 1,5-15 Медь ≤0-5 Кремний ≤1,7 Бериллий ≤0,25

Хром-≤0,3

Титан ≤0,35 Цинк ≤7,5 Марганец ≤1,0 Железо ≤1,5 Гадолиний ≤0,25 Цирконий ≤0,25 Иттрий ≤0,1 Алюминий остальное,

причем крышка и корпус из высокопрочного чугуна выполнены с нанесенным на их поверхности антикоррозионным покрытием.

2. Пожарный вентиль по п.1, отличающийся тем, что толщина стенок деталей, выполненных из высокопрочного чугуна с коррозионным покрытием, и толщина стенок деталей из высокопрочного чугуна без покрытия, выдержаны в соотношении 1,03÷1,1.