RU2681605C1 - Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры - Google Patents

Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры Download PDF

Info

Publication number
RU2681605C1
RU2681605C1 RU2017136944A RU2017136944A RU2681605C1 RU 2681605 C1 RU2681605 C1 RU 2681605C1 RU 2017136944 A RU2017136944 A RU 2017136944A RU 2017136944 A RU2017136944 A RU 2017136944A RU 2681605 C1 RU2681605 C1 RU 2681605C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ball valve
ceramic material
valve
crane according
coating
Prior art date
Application number
RU2017136944A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Викторович Трянов
Михаил Викторович Котляревский
Руслан Яковлевич Грабар
Вячеслав Викторович Безносенко
Андрей Анатольевич Воскобойников
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие "ОРИОН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие "ОРИОН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие "ОРИОН"
Priority to RU2017136944A priority Critical patent/RU2681605C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2681605C1 publication Critical patent/RU2681605C1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0663Packings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/06Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0657Particular coverings or materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Taps Or Cocks (AREA)

Abstract

Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры может быть использован в качестве запорной арматуры. Шаровой кран снабжен теплозащитным покрытием, состоящим из полимерного связующего, в котором равномерно распределен наполнитель, при этом в качестве наполнителя использован пористый или пустотелый керамический материал с низкой теплопроводностью и размером частиц менее 1 мкм, при соотношении компонентов, мас. %: связующее - 70-30, керамический материал - 30-70, а уплотнения выполнены из полимерного материала, с коэффициентом термического расширения, выровненным до уровня коэффициента термического расширения шарового запорного органа и корпуса крана путем добавления в его состав микро- или нанокерамических порошков с размером менее 1 мкм и их объемным содержанием от 10 до 70%. Заявленное теплозащитное покрытие шарового крана имеет высокую механическую и химическую стойкость покрытия, а также высокую термостойкость, а наличие в составе покрытия пористого или пустотелого керамического материала, включающего воздушные пузырьки с низкой теплопроводностью, обеспечивает покрытию низкую теплопроводность, что в конечном счете обеспечивает повышение надежности крана путем повышения его термостойкости. 8 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к судовым системам гидравлики, в частности, к шаровому крану, применяемому в качестве запорной арматуры, устанавливаемой в трубопровод гидросети.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.
Известен шаровой кран по патенту РФ №2117843, который предназначен для использования в трубопроводной арматуре. Шаровой кран содержит корпус с патрубками, обеспечивающими проход потока, размещенную в корпусе шаровую пробку, поворачиваемую приводным валом, расположенные концентрично оси патрубков седловые кольца, поджимаемые к шаровой пробке. По меньшей мере одно из седловых колец выполнено с уплотнительными поверхностями, обращенными к шаровой пробке и корпусу. Также кран снабжен дополнительными уплотнительными средствами в виде смазки и/или мягких уплотнений, и кольцевой канавкой, выполненной на обращенной к шаровой пробке уплотнительной поверхности седлового кольца и расположенной концентрично оси патрубков. Кран снабжен контрольной линией продувочного отвода, выходящей в кольцевую канавку седлового кольца с помощью выполненных в стенке корпуса и седлового кольца каналов через разделительную полость между корпусом и седловым кольцом. На поверхности корпуса, обращенной к уплотнительной поверхности седлового кольца, выполнена дополнительная кольцевая канавка. Последняя расположена концентрично оси патрубков и связана через выполненный в стенке корпуса дополнительный канал с контрольной линией продувочного отвода. Такое выполнение обеспечивает возможность проверки герметизации крана в процессе его работы при одновременном снижении экологических нагрузок в результате выхода газов.
Известен шаровой кран по патенту РФ №2190140, который относится к трубопроводной запорной арматуре, в частности к шаровым кранам, предназначенным для различных областей техники, в том числе в областях с повышенными требованиями к герметичности шарового крана (химические, взрывоопасные производства). Кран содержит корпус с размещенным в нем поворотным шаровым запорным органом. Последний взаимодействует с пластмассовыми кольцевыми седлами. Седла установлены во входном и выходном патрубках крана и имеют на торцевых поверхностях в местах взаимодействия с патрубками конические поверхности. На конических поверхностях размещены упругие эластичные кольца. Контактирующие с запорным органом поверхности седел выполнены по сфере радиусом, равным 0,97-0,99 радиуса сферы запорного органа, проходящей через линию пересечения сферы запорного органа с внутренней цилиндрической поверхностью седла. Изобретение позволяет получить лучшее прилегание седла к затвору и компенсировать износ материала седел в процессе эксплуатации шарового крана, что обеспечивает герметичность крана по затвору без протечек и значительно повышает ресурс (срок службы) крана.
Известен шаровой кран по патенту РФ №2165046, защиту от износа которого осуществляют введением полимерной герметизирующей пасты в узел уплотнения шарового крана с последующей выдержкой до завершения процесса полимеризации. Пасту вводят в предварительно подготовленную полость крана под давлением через сливной штуцер в открытом положении крана с образованием в процессе полимеризации герметизирующей пасты уплотнительного кольца - оболочки в зазоре между поверхностями сферы, корпусом крана и седлами.
Известен шаровой кран по патенту РФ №102727, содержащий изготовленный из термопластичного полимерного материала корпус с двумя элементами подсоединения к трубопроводу с его противоположных сторон, полости которых соединены выполненным в корпусе проходным каналом, шаровой затвор со сквозным каналом, изготовленную из металлического сплава и расположенную в корпусе обойму с проходными отверстиями, открытыми в проходной канал корпуса, в которой установлен шаровой затвор с возможностью поворота и с уплотнением кольцами, сопряженными с его боковой поверхностью, установленными в обойме по периметрам обоих проходных отверстий, шток, установленный в корпусе с сопряжением через отверстие в обойме одним концом с шаровым затвором и выходом второго конца наружу корпуса для принудительного поворота шарового затвора с целью перекрытия проходного канала корпуса.
Использование в известной конструкции уплотнения шарового затвора в виде обоймы из металлического сплава, повышает стоимость шарового крана за счет необходимости использование трудоемких технологических операций формообразования детали из металлического сплава.
Известен шаровой кран по патенту РФ №84937, который содержит корпус с впускным и выпускным участками для протекания рабочей среды, сообщающиеся между собой через разделяющую рабочую камеру, в которой установлен шаровой запорный орган со сквозным отверстием, снабженный средством для поворота в вертикальной плоскости на угол 90°. По обеим сторонам шарового запорного органа расположены подвижные упругонагруженные поджимными устройствами седла-уплотнители, выполненные из полимерного материала с центральными вогнутыми участками, полностью соприкасающимися с поверхностью шарового запорного органа, установленные в металлические обоймы, одна из которых расположена в цилиндрической расточке корпуса, а другая - в цилиндрической расточке патрубка, подсоединенного к впускному отверстию, отличающийся тем, что в указанных седлах-уплотнителях и обоймах выполнены сообщающиеся между собой дренажные каналы, которые расположены в плоскости, поперечной оси шарового запорного органа симметрично относительно этой оси, и связывают впускной участок внутренней полости шарового крана с рабочей камерой.
Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа.
Недостаток прототипа заключается в его недостаточной термостойкости, что снижает его надежность при работе в сложных термических условиях.
Задачей изобретения является повышение термостойкости, а, следовательно, надежности шарового крана.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Согласно изобретению шаровый кран трубопроводной запорной арматуры, содержащий корпус с впускным и выпускным участками для протекания рабочей среды, сообщающиеся между собой через разделяющую рабочую камеру, в которой установлен шаровой запорный орган со сквозным отверстием и уплотнения, полностью соприкасающимися с поверхностью шарового запорного органа, отличающийся тем, что он снабжен теплозащитным покрытием, состоящем из полимерного связующего, в котором равномерно распределен наполнитель, при этом в качестве наполнителя использован пористый или пустотелый керамический материал с низкой теплопроводностью и размером частиц менее 1 мкм, при соотношении компонентов, мас. %: связующее - 70-30, керамический материал - 30-70, а уплотнения выполнены из полимерного материала, с коэффициентом термического расширения выровненным до уровня коэффициента термического расширения шарового запорного органа и корпуса крана путем добавления в его состав микро или нанокерамических порошков с размером менее 1 мкм и их объемным содержанием от 10 до 70%.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:
- в качестве керамического материала может быть использован оксид циркония;
- в качестве керамического материала может быть использован диоксид циркония
- в качестве полимерного связующего могут быть в нем использованы фторполимеры;
- в качестве фторполимера может быть использован фторлак;
- в качестве полимерного связующего могут быть использованы эпоксидные смолы.
- в качестве полимерного материала уплотнения может быть использован полиуретан;
- в качестве микро или нано керамических порошков может быть использован нитрид кремния крупностью 500 нанометров;
- в качестве микро или нано керамических порошков может быть использован нитрид алюминия крупностью 500 нанометров.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что фторполимеры или эпоксидные смолы обеспечивают высокую механическую и химическую стойкость покрытия, а также его высокую термостойкость, а наличие в составе покрытия пористого или пустотелого керамического материала, включающего воздушные пузырьки с низкой теплопроводностью, обеспечивает покрытию низкую теплопроводность, что в конечном счете обеспечивает повышение надежности крана путем повышения его термостойкости. Заявленный состав уплотнения не увеличивает коэффициент трения и в тоже время снижает деформацию под давлением.
Заявленное теплозащитное покрытие наноситься слоем, достаточным для теплоизоляции. Полимерные связующие на основе эпоксидных смол или фторполимеров являются низкотеплопроводными (около 0.3 Вт/м×К), химически стойки-ми и достаточно прочными. При увеличении толщины слоя нанесения покрытие его прочность падает. Покрытие на базе вышеперечисленных полимеров с наполнителем из низкотеплопроводного керамического материала размером менее 1 мкм, например, оксида циркония с теплопроводностью 1.2-1.4 Вт/м×К, позволяет наносить прочные и по толщине достаточные для теплоизоляции слои покрытия.
Оценка прочностных и теплопроводных свойств заявленного покрытия приведена в таблице 1.
Figure 00000001
Из таблицы 1 видно, что при введении менее 30% и более 70% керамического материала химическая стойкость и механическая прочность покрытия становятся низкими. Наилучшими параметрами обладает покрытие при введении керамического материала в интервале от 30 до 50 мас %.
Коэффициент термического расширения полиуретанов при нормальных условиях составляет около 57×10-6-1, а коэффициент термического расширения используемых совместно с ними в одних изделиях нержавеющих аустенитных сталей, например, 08×18н10т, составляет при нормальных условиях 17×10-6-1. При повышении температуры полиуриетановые детали будут расширяться опережающе, создавая избыточную нагрузку. Введение в состав полиуриетанов наполнителей больших по размеру, чем 3 мкм ухудшает коэффициент трения и механические свойства полученного композита. Поэтому основой заявленного решения является снижение коэффициента термического расширения композита путем наполнения его керамическими микро или нанопорошками с низким коэффициент термического расширения и химически инертными.
По результатам испытаний выявлено что керамические частицы с размерами менее 1 мкм не ухудшают коэффициента трения по сравнению с исходным материалом.
В качестве наполнителей выбраны нитрид кремния с коэффициентом термического расширения 3.4×10-61 и нитрид алюминия с коэффициентом термического расширения 3.3×10-1-1. При введении 10%об керамики механические свойства не изменяются, но коэффициент термического расширения композита уменьшается незначительно (не более 10%), но при введении от 30 до 50% об. коэффициент термического расширения композита уменьшался до 2-х раз, Возможности деформации в упругой зоне ухудшались, но оставались приемлемыми. При повышении содержания до 70% при многоцикловых нагрузках происходит разрушение образца. Соответственно, оптимальными значениями армирования композит является интервал от 30 до 50% керамики размером 1 мкм и менее до 400-500 нм.
Заявленное устройство может быть реализовано с использованием известного оборудования, технических и технологических средств.

Claims (9)

1. Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры, содержащий корпус с впускным и выпускным участками для протекания рабочей среды, сообщающимися между собой через разделяющую рабочую камеру, в которой установлены шаровой запорный орган со сквозным отверстием и уплотнения, полностью соприкасающиеся с поверхностью шарового запорного органа, отличающийся тем, что снабжен теплозащитным покрытием, состоящим из полимерного связующего, в котором равномерно распределен наполнитель, при этом в качестве наполнителя использован пористый или пустотелый керамический материал с низкой теплопроводностью и размером частиц менее 1 мкм, при соотношении компонентов, мас. %: связующее - 70-30, керамический материал - 30-70, а уплотнения выполнены из полимерного материала, с коэффициентом термического расширения, выровненным до уровня коэффициента термического расширения шарового запорного органа и корпуса крана путем добавления в его состав микро- или нанокерамических порошков с размером менее 1 мкм и их объемным содержанием от 10 до 70%.
2. Кран по п. 1, отличающийся тем, что в качестве керамического материала использован оксид циркония.
3. Кран по п. 1, отличающийся тем, что в качестве керамического материала использован диоксид циркония.
4. Кран по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего в нем использованы фторполимеры.
5. Кран по п. 4, отличающийся тем, что в качестве фторполимера использован фторлак.
6. Кран по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего использованы эпоксидные смолы.
7. Кран по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала уплотнения использован полиуретан.
8. Кран по п. 1, отличающийся тем, что в качестве микро- или нанокерамических порошков использован нитрид кремния крупностью 500 нм.
9. Кран по п. 1, отличающийся тем, что в качестве микро- или нанокерамических порошков использован нитрид алюминия крупностью 500 нм.
RU2017136944A 2017-10-19 2017-10-19 Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры RU2681605C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017136944A RU2681605C1 (ru) 2017-10-19 2017-10-19 Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017136944A RU2681605C1 (ru) 2017-10-19 2017-10-19 Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2681605C1 true RU2681605C1 (ru) 2019-03-11

Family

ID=65805691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017136944A RU2681605C1 (ru) 2017-10-19 2017-10-19 Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2681605C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU84937U1 (ru) * 2009-02-25 2009-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие ГКС" Шаровой кран высокого давления
RU102727U1 (ru) * 2010-03-08 2011-03-10 Про Аква Йапы Элеменлары Иншаат Санайи Ве Тиджарет Лимитед Ширкети Переходной соединительный кран
CA2808523A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-23 Sistag Ag Absperrtechnik Resilient seat seal for a valve
US20140034861A1 (en) * 2011-04-12 2014-02-06 Gasket International S.P.A. Sealing system for industrial gate valves and gate valve comprising such a system
RU139343U1 (ru) * 2013-08-14 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Актан" Шаровой кран

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU84937U1 (ru) * 2009-02-25 2009-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие ГКС" Шаровой кран высокого давления
RU102727U1 (ru) * 2010-03-08 2011-03-10 Про Аква Йапы Элеменлары Иншаат Санайи Ве Тиджарет Лимитед Ширкети Переходной соединительный кран
CA2808523A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-23 Sistag Ag Absperrtechnik Resilient seat seal for a valve
US20140034861A1 (en) * 2011-04-12 2014-02-06 Gasket International S.P.A. Sealing system for industrial gate valves and gate valve comprising such a system
RU139343U1 (ru) * 2013-08-14 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Актан" Шаровой кран

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2717474C (en) High temperature valve
US9212751B2 (en) Valve system and method
RU2659429C2 (ru) Высокотемпературные уплотнения для использования в поворотных клапанах
WO1995010720A1 (en) Tandem seal device for flow line applications
US20130068982A1 (en) Ball valve
AU2015330867B2 (en) Balanced double seated globe valve with flexible plug
RU2681605C1 (ru) Шаровой кран трубопроводной запорной арматуры
US20140000731A1 (en) Flow Control Valve Assemblies with Check Valves
RU2669533C1 (ru) Уплотнение запорного органа трубопроводной арматуры
JP6487652B2 (ja) 流体機器及び流体制御機器
RU185881U1 (ru) Шаровой кран трубопроводной арматуры
RU2374540C1 (ru) Шаровой кран системы овандер
RU2641544C1 (ru) Шаровой кран
CA2982593A1 (en) Water injector nozzle
JP2006258222A (ja) バルブ
EP3779251A1 (en) Valve with sealing system
RU45171U1 (ru) Шаровой кран
RU137074U1 (ru) Клапан обратный осесимметричный
EP1540213B1 (en) Ball valve
EA042130B1 (ru) Вентиль с герметизирующей системой
JPS59137668A (ja) ボ−ル弁のばねシ−ル
TWI320833B (en) Extended stroke valve and diaphragm
RU2275539C2 (ru) Шаровой кран
ITBS20030058U1 (it) Guarnizione di tenuta per connessioni in canalizzazioni per fluidi
RU2156907C1 (ru) Шаровой кран