RU2003905C1 - Шаровой кран и способ его изготовлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : в корпусе размещены поворотный шток с шаровой пробкой взаимодействующей с двум  полимерными седлами. Внутренние поверхности входного и выходного патрубков и корпуса снабжены полимерной футеровкой с отбортовками по торцам патрубкоа Пробка выполнена из высокопрочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01 - 110.00 мм и химстойкого полимерного св зующего. Остальные поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтилена 2,0 - 90,0%. его толщина составл ет 0,025 - 0,08 мм на поверхности Дл  изготовлени  крана перед-нанесением изолирующего сло  каждый металлический элемент устанавливают вертикально на неподвижном основании Затем на верхнем торце элемента закрепл ют направл ющую дл  пуансона Основание, элемент, направл ющую и пуансон нагревают до т-ры формовани . Изолирующий материал помещают в объем, ограниченны; основанием, элементом и направл ющей или меходу направл ющей и пуансоном, и формуют вертикальным движением пуансона внуз. Пробку изготавливают методом гор чего формовани  из композиционного материала 2 с и 1 ааф-пы. 2 на

Description

15

20

25

30

Изобретение относитс  к эрматурост- роению и может быть использовано в магистрал х с агрессивными рабочими средами в различных отрасл х промышленности,

Известен шаровой кран, содержащий 5 сферический запорный орган, который отделен от корпуса с двум  патрубками изолирующей оболочкой из самосмазывающего коррозионностойкого материала, причем оболочка выполнена сплошной и продлена Ю на внутренние поверхности патрубков корпуса, и способ его изготовлени , заключающийс  в изготовлении заготовок поворотного штока, входного и выходного патрубков и корпуса методом лить , после- дуклцей их обработки, нанесении на внутреннюю поверхность патрубков и корпуса изолирующего сло  1.

Недостатком известного технического решени  .«шл етс  низка  надежность при использовании агрессивных сред с абразивными частицами.

Наиболее близким техническим решенном  вл етс  шаровой кран, содержащий сферический запорный орган с поворотным штоком, входной и выходной патрубки, внутренн   поверхность которых и корпуса снабжены полимерными футеровками с от- бортовками по торцам патрубков, уплотни- тёльные элементы и полимерные седла.

Гзкхе известен способ изготовлени  этого крана, включающий изготовление металлических заготовок поворотного штока, входного и аыходного патрубков и корпуса методом лить , последующую их металлооб- 35 работку, нанесение на внутреннюю поверхность металлических элементов патрубков и корпуса изолирующего сло  и изготовление седел из полимерного материала 2.

Недостатком прототипа  вл етс , низ- 40 ка  стойкость к агрессивным и абразивным средам, значительна  трудоемкость в изготовлении и ремонте, а также высока  стоимость технологической оснастки.

Цель изобретени  состоит в устранении 45 указанных недостатков.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретени , заключаетс  в части устройства в том, что шарова  пробка выполнена из высоко- 50 прочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01-110 мм и химстойкого полимерного св зующего, при этом нерабочие поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтилена, а в части способа изготовлени  в том, что перед нанесением изолирующего сло  каждый металлический элемент устанавливают вертикально на неподвижном основании

55

5

0

5

0

5

0

5

0

5

затем на верхнем торце металлического элемента закрепл ют направл ющую дл  пуансона , после этого основание, металлический элемент, направл ющую и пуансон нагревают до температуры формовани , изолирующий материал помещают в объем, ограниченный основанием, металлическим элементом и направл ющей, или между пуансоном и направл ющей и формуют вертикальным движением пуансона вниз, после чего изготавливают шаровую пробку методом гор чего формовани  из композиционного материала, содержащего 10-70 мас,% высокопрочного волокна длиной 0,01-110 мм и химстойкое полимерное св зующее, при этом на наружные поверхности металлических элементов корпуса, патрубков и поворотного штока предварителн-ю нанос т лакокрасочное покрытие методом катодного электроосаждени  смесью раствора нейтрализованного кислотой опоксиамино- каучукового аддуктз и дисперсии фторопла- ста-4 в соотношении от 1 : 9 до 99 : 1.

Таким образом, за вленное техническое решение соответствует критерию новизна .

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; фиг. 2 по сн ет способ изготовлени  устройства.

Шаровой кран содержит корпус 1, в котором размещены поворотный шток 2 с ша- розой пробкой 3 с проходным отверстием, взаимодействующий с двум  полимерными седлами 4, входной 5 и выходной 6 патр/б- ки, внутренн   поверхность которых и корпуса снабжена полимерной футеровкой 7 с отбортовками 8 по торцам патрубков 5 и 6, и уплотнительные элементы 9, при этом шарова  пробка 3 выполнена из высокопрочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01-110 мм и химстойкого полимерного св зующего, причем нерабочие поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтилена,

Шаровой кран работает следующим образом .

При необходимости пропуска рабочей среды шток 2 устанавливают таким образом , чтобы проходное отверстие шаровой пробки совпадало с отверсти ми патрубков 5 и б, дл  перекрыти  потока рабочей среды поворотный шток 2 поворачивают на 90°.

Способ изготовлени  шарового крана заключаетс  а том, что вначале изготавливают металлические заготовки поворотного штока 2, входного 5 и выходного 6 патрубков и корпуса 1 методом лить , затем их обрабатывают и на их внутреннюю поверхность нанос т изолирующий слой в то же врем 

изготавливают седла 4 из полимерного материала , при этом каждый металлический элемент перед нанесением изолирующего сло  устанавливают вертикально на неподвижном основании 10, затем на верхнем торце металлического элемента закрепл ют направл ющую 11 дл  пуансона 12, после этого основание 10, металлический элемент (1, 5, 6), направл ющую 11 и пуансон 12 нагревают до температуры формовани , изолирующий композиционный материал 13 помещают в объем, ограниченный основанием 10, металлическим элементом (1, 5 и 6) и направл ющей 11 или между направл ющей 11 и пуансоном 12 и формуют верти- кальным движением пуансона вниз, после этого изготавливают шаровую пробку 3 методом гор чего формовани  из композиционного материала, содержащего 10-70 мас.% высокопрочного волокна длиной 0,01-110 мм и химстойкое полимерное св зующее .

Предпочтительно на наружной поверхности металлических элементов корпуса 1, патрубков 5 и б и поворотного штока 2 нанести лакокрасочное покрытие методом катодного электроосаждени  смесью раствора нейтрализованного кислотой эпокси- амино-каучукового аддукта и дисперсии фторопласта-4 в соотношении от 1 ; 9 до 99

: 1Примеры конкретного выполнени , Пример 1. Шаровой кран, содержащий корпус, в котором размещены поворотный шток с шаровой пробкой, взаимодействующий с двум  полимерными седлами, входной и выходной патрубки, внутренн   поверхность которых снабжена футеровкой из угленаполненной феноло- формальдегидной смолы со степенью на- полнени  55 мае. ч. с отбортовками по торцам патрубков, и фторопластовые уплот- нительные элементы, причем шарова  пробка выполнена из того же материала, что и футеровка патрубков, имеющего прочно- сть при изгибе не менее 200 МПа и длину волокон наполнител  10-30 мм, остальные поверхности предварительно покрыты методом катодного электроосаждени  в режиме посто нного тока напр жением 200 В е течение 100 с с последующей сушкой при температуре 90±5°С до полного удалени  капель воды и термообработкой в термошкафу при температуре 220°С в течение 1 ч составом нейтрализованного органической кислотой эпоксиаминокаучукового аддукта с дисперсией фторопласта-4, вз тых в соотношении 1:1, толщина покрыти  составл ет 0,05 мм,

Шарован пробка изгон в/лиг м-р- дом пр мого прессований на гидравлическом прессе по режиму: удельное давление на КМ 60,0 МПа, температура прессований 150±5°С, врем  выдержки под давлением 15 мин. Навеска КМ рассчитываетс  по размеру пробки плюс 5 мас,% на облом.

Металлические заготовки изготовлены методом лить  в землю (или точного лить ) стали 35 Л (или 45 Л) с последующей механической обработкой,

Футеровка внутренних поверхностей элементов (деталей) - патрубков и корпуса осуществлена методом пп.ьевого прессовани  на гидравлических прессах путем установки вертикально на неподвижном основании детали. На верхнем торий металлической детали закреплена нопрапл ющап дл  пуансона. Дн  осуществлени  питьевого прессовани  деталь, основание, направл ющую и пуансон разогревают до температуры 150±5°С, формируемый материал помещают Б Ovbey,, ограниченный основанием, дегалью м направл ющей. Формование производ т включением гидравлического пресса, который нагружает пуансон движением вниз,

Удельное давление не формуемый материал составл ло 100,0 МПа. времг рылерж- ки - 15 мим. Толщина футеповочного слеп: составила пс/сле формооапк  3±0,1 мм.

Пример 2. То же,-что м в примере 1, но футеровка и шаровач пробка выполнены из полиамида 6, наполненного 10 мэс.% стекловолокна, длина полокон наполнител  составл ет 0,01 мм. Формование Футерозк11 патрубков и корпуса осуществлено путем размещени  материала напргзл  о- щей и пуансоном, где температура разогрева составл ла 250°С, з температ рл . лтали и основани  40°C, врем  выдеожкп сформованного материала футеровки составл ло 3 мин. Покрытие остальных поверхностей .парового кранз выполнено при соотношении в смеси раствора нейтрализованного ; мснотой эпоксиаминокаучукового аддукта п дисперсии фторопласта-4. равном 5 : 9, при этом толщина покрыти  составила 0,025 м.г. в режиме электроосажденич: напр жение посто нного тока 150 В, врем  есл.ждениу - 90 с, температура последующей термообработки 2 0°С 8 течение 40 мин.

Пример 3. То же. что и ь примоп 1, но футеровки и шарова  проЬкл рь полнпнм из зпокс фенолького КМ, наполненного /о мас.% базальтового волоки длиной 110 мм. Остальные поверхности гфе/и йрчгслм о покрыгы методом катодного з.гсктг.огопх дени  при посто нно чоха угг-i r.-. -,

в течение 120 с с последующей сушкой и термообработкой в термошкафу при температуре 230°С в течение 1,5 ч раствором смеси нейтрализованного кислотой эпокси- аминокаучукового аддукта и дисперсии фторопласта - 4, вз тых в соотношении 99 : 1, толщина покрыти  0,080 мм.

Пример 4. То же, что и Б примере 1, но наполнение волокном составл ет 70 мас.% при длине волокна 5-15 мм.

Пример 5. То же, что и в примере 2, но футеровка и шарова  пробка выполнены из полипропилена, наполненного углево- локном на 25 мас.% длиной 0,01 мм, а лакокрасочное покрытие получено по режиму при посто нном токе напр жением 180 В, врем  осаждени  90 с, температура термообработки 220°С, толщина покрыти  0,050 мм.

Пример 6. То же, что и в примере Зс но лакокрасочное покрытие выполнено как и в примере 5.

Пример 7. То же, что и в примере 2, но лакокрасочное покрытие выполнено как и в примере 3.

Пример 8. То же, что и в примере 1, но наполнение смолы волокном составило 8 мас.%. При повороте шаровой пробки в кране произошел скол паза пробки.

Пример 9. То же, что и в примере 2, но врем  осаждени  составило 30 с, а толщина покрыти  составила 0,015 мм. Лакокрасочное покрытие получаетс  островковое с оголенными участками металла, что приводит к преждевременной коррозии стали 35 от воздействи  паров агрессивных сред и ослаблению стенок корпуса и патрубков. Это может приводить к разрушению под внутренним давлением.

Л р и м е р 10. То же, что и в примере 2. но наполнение волокном полиамида -6 составл ет 5 мас.%, а лакокрасочное покрытие имеет толщину 0,08 мм как и в примере 3. При повороте шаровой пробки штоком под давлением жидкости происходит см тие боковых поверхностей паза в пробке.

Пример 11. То же, что и в примере 10, но толщина лакокрасочного покрыти  составл ла 0,025 мм. Происходит нарушение паза как и г примере 10.

Пример 12. То же, что и в примере 1, но содержание волокна в смоле составл ло 75 мас.%. Превышение содержани  волокна приводит к ухудшению сдвиговых хгракте- ристйк материала и снижению прочности при изгибе. Поворотный шток выкрашивает паз в шаровой пробке.

Пример 13. То же, что и в примере 5, но толщина лакокрасочного покрыти  со- ставл ла 0,08 мм. Врем  нанесени  покрыти  достигало 5 мин, что нетехнологично в серийном производстве и не приводит куве- лимению толщины покрыти .

Пример 14. То же, что и в примере 2, но содержание волокна в полиамиде 6 составл ло 78 мас.%. При изготовлении материала не происходит совмещени  полимера с волокнистым наполнителем.

Пример 15. То же, что и в примере 1, но длина волокна составл ла 130 мм. При формовании футеровки не происходит заполнени  футеруемого пространства дета- лей-корпуса и патрубков,

Пример16. То же, что и в примере 2, но длина волокон наполнител  составл ла менее 0,005 мм. Происходит см тие материала при повороте шаровой пробки штоком .

Пример 17. То же, что и в примере 2, но раствор смеси нейтрализованного кислотой эпоксиаминокаучукового аддукта с дисперсией фторопласта-4 вз ли в соотношении 1 : 10.

Лакокрасочное покрытие неустойчиьо в кислотах и кислых парах.

Пример 18. То же, что и в примере 3, но смесь раствора нейтрализованного кислотой эпоксиаминокаучукового аддукта с дисперсией фторопласта вз ли в соотноше- ним 100:1. Лакокрасочное покрытие со временем отслаиваетс  с наружных поверхностей шарового крана при температурных перепадах.

(56) Авторское свидетельство СССР № 493582, кл. F 16 К 5/06, 1972.

Авторское свидетельство СССР 50 № 1629667, кл. F 16 К 5/06, 1989.

Claims (3)

1.Шаровой кран, содержащий корпус, в котором размещены поворотный илок с шаровой пробкой, взаимодействующий с двум  полимерными седлами, входной и выходной патрубки, внутренние поверхности которых и корпуса снабжены полимерной футеровкой с отбортовками по торцам патрубков, и уплотнительные элементы, отличающийс  тем, что шарова  пробка выполненаизвысокопрочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01 - 110,00 мм и химстойкого полимерного св зующего, при этом остальные поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтилена 2,0 - 90,0 мас,%, а его толщина составл ет 0,025 - 0,080 мм на поверхности.

2,Способ изготовлени  шарового крана , включающий изготовление металлических заготовок поворотного штока, входного и выходного патрубков и корпуса методом лить , последующую их металлообработку , нанесение на внутреннюю поверхность металлических элементов патрубков и корпуса изолирующего сло  и изготовление седел из полимерного материала , отличающийс  тем, что перед нанею

сением изолирующего сло  каждый металлический элемент устанавливают вертикально на неподвижном основании, затем на верхнем торце металлического элемента закрепл ют направл ющую дл  пуансона, после этого основание, металлический элемент, направл ющую и пуансон нагревают до температуры формовани , изолирующий материал помещают в объем , ограниченный основанием, металлическим элементом и направл ющей или между направллющей и пуансоном, и фор- 5 муют вертикальным движением пуансона вниз, после этого изготавливают шаровую пробку методом гор чего формовани  из композиционного материала, содержащего 10-70 мае. % высокопрочного волокна длиной 0,01 - 110,00 мм и химстойкое полимерное св зующее.

3. Способ по п.2, отличающийс  тем, что на наружные поаерхносги металлических элементов корпуса, патрубков и поворотного штока методом катодного элекгроосаждени  предварительно нанос т лакокрасочное покрытие из водного раствора, содержащего частично нейтрализованный органической кислотой эпоксиа- минокаучуксвый аддукт и суспензию фторопласта ЧД в соотношении 1 : 9 - 99:1.

0

5

0

Фиг. 1

У/////////ЛЖ

/

в

11

&///////Л

Фиг, 2