Шаровой кран и способ его изготовления

ПИСАН 3 ОБРЕТЕ К ПАТЕН О ИЗГОКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(73) Шубин Владимир Борисович(67) Сущность изобретения: в корпусе размещеныповоротный шток с шаровой пробкой, взаимодействующей с двумя полимерными седлами. Внутренние поверхности входного и выходного патрубков и корпуса снабжены полимерной футеровкой сотбортовками по торцам патрубков. Пробка выполнена из высокопрочного.композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого во(в) Н.У дц 2 ОО 39 О 5 С 3. (Я) 5 Г 16 К 5 Об 2локна длиной 0,01 - 110,00 мм и химстойкого полимерного связующего. Остальные поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтипена 20 - 90,0%, его толщина составляет 0,025 - О,ОВ мм на поверхности. Для изготовления крана перед нанесением изолирующего слоя каждый металлический элемент устанавливают вертикально на неподвижном. основании. Затем на верхнем торце элемента закрепляют направляющую для пуансона. Основание, элемент, направляющую и пуансон нагревают до т-ры формования. Изолирующий материал помещают в объем, ограниченный основанием, элементом и направляющей ипи между направляющей и пуансоном, и формуют вертикальным движением пуансона вниз. Пробку изготавливают методом горячего формования из композиционного материала 2 с. и 1 зл.ф-пы, 2 ил.Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в магистралях с агрессивными рабочими средамив различных отраслях промышленности,Известен шаровой кран, содержащийсферический запорный орган, который отделен от корпуса с двумя патрубками изолирующей оболочкой из самосмазывающегокоррозионностойкого материала, причемоболочка выполнена сплошной и продленана внутренние поверхности патрубковкорпуса, и способ его изготовления, закпюча.ощийся в изготовлении заготовок поворотного штока, входного и выходногопатрубков и корпуса методом литья, последую,цей их обработки, нанесении на внутре:жюю поверхность патрубков и корпусаизолирующего слоя Ц,11 едостатком известного техническогорешения является низкая надежность прииспользовании агрессивных сред с абразив-ными частицами,.Наиболее близким техническим решением является шаровой кран, содержащийсферический эапорный орган с поворотнымштоком; входной и выходной патрубки,внутренняя поверхность которых и корпусаснабжены полимерными футеровками с отбортовками по торцам патрубков, уплотнительные элементы и полимерные седла,Такие известен способ изготовленияэтого крана, включающий изготовление металлических заготовок поворотного штока,входного и выходного патрубков и корпусаметодом литья, последующую их металлообработку, нанесение на внутреннюю поверхность металлическихэлементов патрубков икорпуса изолирующего слоя и изготовлениеседел иэ полимерного материала 2.Недостатком прототипа является. низкая стойкость к агрессивным и абразивнымсредам, значительная трудоемкость в изготовлении и ремонте, а также высокая стоимость технологической оснастки.Цепь изобретения состоит в устраненииуказанных недостатков.Технический результат, который можетбыть получен при осуществлении изобретения, заключается в части устройства в том,что шаровая пробка выполнена из высокопрочного композиционного материала наоснове высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01-110 мм и химстойкого полимерного связующего, при этом нерабочиеповерхности покрыты материалом с содержлнием политетрафторэтилена, а в частиспособа изготовления в том, что перед нанесением изолирующего слоя каждый металлический элемент устанавливаютвертикально на неподвижном основании, 50 зом, чтобы проходное отверстие шаровой пробки совпадало с отверстиями патрубков 5 и 6, для перекрытия потока рабочей среды поворотный шток 2 поворачивают на 90 О.Способ изготовления шарового крана 55 заключается в том, что вначале изготавливают металлические заготовки поворотного штока 2, входного 5 и выходного 6 патрубков и корпуса 1 методом литья, затем их обрабатывают и на их внутреннюю поверхность наносят изолирующий слой, в то же время затем на верхнем торце металлического элемента закрепляют направляющую для пуансона,после этогооснование,металлический элемент, направляющую и пуансон нагрева- Б ют до температуры Формования, изолирующий материал помещают в обьем, ограниченный основанием, металлическим элементом и направляющей, или между пу ансоном и направляющей и формуют верти кальным движением пуансона вниз, послечего изготавливают шаровую пробку методом горячего формования из композицион.ного материала, содержащего 10 - 70 мас,о высокопрочного волокна длиной 0,01 в 1 15 мм и химстойкое полимерное связующее,.при этом на наружные поверхности металлических элементов корпуса, патрубков и поворотного штока предварител о наносят лакокрасочное покрытие методом катод ного электроосаждения смесью растворанейтрализованного кислотой эпоксиаминокаучукового аддукта и дисперсии фторопластав соотношении от 1; 9 до 99: 1.Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство; фиг, 2 поясняет способ изготовления устройства.30 Шаровой кран содержит корпус 1, в котором размещены поворотный шток 2 с шаровой пробкой 3 с проходным отверстием, взаимодействующий с двумя полимерными седлами 4, входной 5 и выходной 6 патруб ки, внутренняя поверхность которых и корпуса снабжена полимерной футеровкой 7 с отбортовками 8 по торцам патрубков 5 и 6, и уплотнительные элементы 9, при этом шаровая пробка 3 выполнена иэ высокопроч ного композиционного материала наоснове высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01 - 110 мм и химстойкого полимерного связующего, причем нерабочие поверхности покрыты материалом с со держанием политетрафтарэтилена,Шаровой кран работает следующим образом.При необходимости пропуска рабочейсреды шток 2 устанавливают таким обра 003905течение 100 с с последующей сушкай при температуре 90+5 С до полного удаления капель воды и термообработкой в термошкафу при температуре 220 С в теченис 1 ч составом нейтрализованного органической кислотой эпоксиаминокаучукового аддукта с дисперсией фторопласта, взятых в соотношении 1: 1, толщина покрытия составляет 0,05 мм,1",5 изготавливают седла 4 из полимерного материала, .при этом каждый металлическийэлемент перед нанесением изолирующегослоя устанавливают вертикально на неподвижном основании 10, затем на верхнем 5торце металлического элемента закрепляютнаправляющую 11 для пуансона 12, послеэтого. основание 10, металлический элемент(1, 5, 6), направляющую 11 и пуансон 12нагревают до температуры формования, 10изолирующий композиционный материал13 помещают в обьем, ограниченный асиованием 10, металлическим элементом 1, 5 и6) и направляющей 1 или между направляющей 11 и пуансоном 12 и формуют вертикальным движением пуансона вниз, послеэтого изготавливают шаровую пробку 3 методом горячего фармования из композиционного материала, содержащего 10-70мас,о высокопрочного волокна длиной 200,01 - 110 мм и химстойкое полимерное связующее,Предпочтительно на наружной поверхности металлических элементов корпуса 1,патрубков 5 и 6 и поворотного штока 2 25нанести лакокрасочное покрытие методомкатодного электроосаждения смесьо раствора нейтрализованного кислотой эпоксиамино-каучукового аддукта и диспер",иифторопластав соотношении от 1; 9 до 99 30: 1.Примеры конкретного выполнения,П р и м е р 1. Шаровой кран, содержащий корпус, в котором размещены поворотный шток с шаровой пробкой, 35взаимодействующий с двумя полимернымиседлами, входной и выходной патрубки,внутренняя поверхность которых снабженафутеровкой из углензполненной фенолоформальдегидной смолы со стегень 10 нзполнения 55 мас, ч. с отбортовками поторцам патрубков, и фторопластовые уплотнительные элементы, причем шароваяпробка выполнена изтогоже материала, чтои футеровка патрубков, имеющего прочность при изгибе не менее 200 МПЗ и длину волокон наполни;еля 10 - 30 мм, остальные поверхности предварительно покрыты методом катоднага электроосаждения в режиме постоянного тока напряжением 200 В в 50 Шаровая пробка иэготэвлиз.:ется ме;0 дом прямого прессования нз Гидрэвли 8.Оком прессе по режиму: удельное давленоена КМ 60,0 ЧПЗ, температура прессования150+5 С, время выдержки под давлением15 мин, Навеска КМ рассчитывается по рээ.меру пробки плюс 5 мас,Ъ нэ Облои,Металлические заготовки изготовленыметодом литья В землю или точного литья)стали 35 Л или 45 Л) с последующей механической обработкой,Футеровка внутренних поверхностейэлементов деталей) - патрубков и корпусаосуществлена методом ли;ьевого прессования на гидравлических прессах путемУСТЭНОВКИ В 80 ИКЭЛЬНО НЭ Н 8 ПОДВ 1 ОКНОМ ОСновзнии дртэли, Нз Верхнем тор 8 арталической детали закреплена нэпрэвляОщэядля пуансона, Для осуществлегия литьевого прессования деталь, основание, нэпОэвОщую и пуансон рээОГреБЗОт дОтемпературы 150+5 С, формируе 1 ый мзт 80 иэл помещэОт В Обьем, Огрзн 1 чен.ьОСНОВЗН 8 ГЛ, ДЕтальЮ и нэпРгвляО 811,Осрмовэние производят ВключеГнем гид.рзвлическОГО пр 8 ссз, котОрыи нэгру 1 кэетпуансон движением Вниз,Удельное давление нэ фоомуемый , Зтериал составляло 100,0 МПЗ, врем,; Выдер,к и - 15 мин, олГциз футрОВОноголоясоставила после формования 3:"0,1 мм.П р и м е р 2, То же, что и В ппимере 1,но футеровкз и шаровая пробка выполненьиэ полиамида 6, наполненного 10 мас."4СтекОВОЛОКНЗ, ДЛИНЭ ВОЛОКОН ЭПОГИТВЛЯсостэвлЯ 81 0,0 мм, фоомовэние фтеОвк 1патрубков и корпуса осуществлено путемразмещения материала мен;ду нэпрээляОщей и пурнсОнОм, Где темперэтурз рээОГ 8"Ва составляла 250 С, а температура,18 тэ 1и ОснОВэния О, Вр 8 мя Выдеожки сформОВзннОГО мэт 8 риэла футеровки сОстэВЯлО 3мин, Покрыпие Остальных пОВ 8 рхнОст 8 Й шэрового крана выполнено при соотношениив смеси раствора нейтралиэовагнОго кислотой зпоксизминокэусц ОВОГО здду.тэдлсперсии фторогаэстэ:, равном 1: 9, приэтом толдина покрытия состзвилэ 0,025 ммв рехкиме электраОсажденля: нэпрян;ениеГОстоянгОГО тОкз 150 В, Время Осаждения9 0 с8 1 и рэ17 р,; д 0 щ Ф 811 ю 1рА8;; 0 0О-ботки 210" С В течение 40 мин,П р и м 8 р 3 О же, что и В па 1 мерено футеровкз и шаровая пробка ВьОолнен:.,:и эгОксфол 1" Гг К "э- :1 , (1 Смэс, /с ОэзэльтОВОГО Волокнз дг 1 нОЙ0 м;,ОСТЗЛЬНЬ 8 ПОВВОХНОСТИ -Г 108 ДВЭО 1 ТВЛЬ:ОПОР Ы ФетгОМ .Каго Ръ Яг :":Рдения при ГОстОЛОм 10 кэ нэг:псцр2003905 П р и м е р 12. То же, что и в примере 1,но содержание волокна в смоле составляло75 мас Превышение содержания волокнаприводит к ухудшению сдвиговых х."рактеристик материала и снижению прочностипри изгибе. Поворотный шток выкрашиваетпаз в шаровой пробке,П р и м е р 13. То же, что и в примере 5," но толщина лакокрасочного покрытия составляла 0;08 мм. Время нанесения покрытия достигало 5 мин, что нетехнологично всерийном производстве и не приводит к уве. личению толщины покрытия.П р и м е р 14, То же, что и в примере 2,5 но содержание волокна в полиамиде 6 составляло 78 мас.о. При изготовлении материала не происходит совмещения полимерас волокнистым наполнителем.П р и м е.р 15. То же, что и в примере 1,но длина волокна составляла 130 мм. Приформовании футеровки не происходит заполнения футеруемого пространства дета- .лей-корпуса и патрубков,П р и м е р 16. То же, что и в примере 2,5 но длина волокон наполнителя составляламенее 0,005 мм, Происходит смятие материала при повороте шаровой пробки штоком.П р и м е р 17. То же, что и в примере 2,но раствор смеси нейтрализованного кислотой зпоксиаминокаучукового аддукта сдисперсией фторопластавзяли в соотношении 1; 10,Лакокрасочное покрытие неустойчиво вкислотах и кислых парах.П р и м е р 18, Тоже, что и в примере 3,но смесь раствора нейтрализованного кислотой зпоксиаминокаучукового аддукта сдисперсией фторопласта взяли в соотношении 100; 1, Лакокрасочное покрытие со временем отслаивается с наружныхповерхностей шарового крана при температурных перепадах. 250 В втечение 120 с с последующей сушкой и термообработкой в термошкафу при температуре 230 С в течение 1,5 ч раствором смеси нейтрализованного кислотой эпоксиаминокаучукового аддукта и дисперсии фто 10 20 30 35 40 тие боковых поверхностей паза в пробке, 45 50, ропласта - 4, взятых в соотношении 99; 1, толщина покрытия 0,080 мм. П р и м е.р 4. То же, что и ь примере 1,но наполнение волокном составляет 70 мас.ф при длине волокна 5-15 мм П р и м е р 5. То же, что и в примере 2,но футеровка и шаровая пробка выполнены из полипропилена, наполненного углеволокном на 25 мас. длиной 0,01 мм, а лакокрасочное покрытие получено по режиму при постоянном токе напряжением 180 В, время осаждения 90 с, температура термообработки 220 С, толщина покрытия 0,050 мм. Пример 6.Тоже, что и в примереЗ но лакокрасочное покрытие выполнено каки в примере 5.П ример 7.Тоже,что и впримере 2,но лакокрасочное покрытие выполнено каки в примере 3. П ример 8,Тоже,чтоив примере 1,но наполнение смолы волокном составило 8 мас,7 О, При повороте шаровой пробки в кране произошел скол паза пробки,П р и м е р 9. То же, что и в примере 2, но время осаждения составило ЗО с, а толщина покрытия составила 0,015 мм. Лакокрасочное покрытие получается островковое с оголенными участками металла, что приводит к преждевременной коррозии стали 35 от воздействия паров агрессивных сред и ослаблению стенок корпуса и патрубков. Это может приводить к разрушению под внутренним давлением.Пример 1 О.Тоже,чтоивпримере 2,но наполнение волокном полиамида 6 составляет 5 мас.%, а лакокрасочное покрытие имеет толщину 0,08 мм как и в примере 3, При повороте шаровой пробки штоком под давлением жидкости происходит смяП ример 11,Тоже,чтои в примере 10, но толщина лакокрасочного покрытиясоставляла 0,025 мм. Происходит нарушение паза как и в примере 10.Ф о р мул а изобретен ия1; Шаровой кран, содержащий корпус. в котором размещены поворотный шток с шаровой пробкой, взаимодействующий с 5 двумя полимерными седлами, входной и выходной патрубки. внутренние поверхности которых и корпуса снабжены полимерной футеровкой с.отбортовками по торцам патрубков, и уплотнительные элементы, от личающийся тем, что шаровая пробка выполнена, из высокопрочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01 - 110,00 мм и химстойкого полимерно 15 го связующего, при этом остальные поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтилена 2,0- 90,0 мас, , а его толщина составляет 0,025 - 0,080 мм на поверхности.2, Способ изготовления шарового крана, включающий изготовление металлических заготовок поворотного штока, входного и выходного патрубков и корпуса 25 методом литья, последующую их металлообработку, нанесение на внутреннюю поверхность металлических элементов патрубков и корпуса изолирующего слоя и изготовление седел из полимерного мате риала, отличающийся тем, что перед нанесением изолирующего слоя каждый металлический элемент устанавливают вертикально на неподвижном основании, затем на верхнем торце металлического элемента закрепляют направляющую для пуансона, после этого основание. металлический элемент, направляющую и пуансон нагревают до температуры формования, изолирующий материал помещают в объем, ограниченный основанием, металлическим элементом и направляющей или между направляющей и пуансоном, и формуют вертикальным движением пуансона вниз, после этого изготавливают шаровую пробку методом горячего формования из композиционного материала, содержащего 10 - 70 мас высокопрочного волокна длиной 0,01 - 110,00 мм и химстойкое полимерное связующее.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на наружные поверхности металлических элементов корпуса. патрубков и поворотного штока методом катодного электроосаждения предварительно наносят лакокрасочное покрытие из водного раствора, содержащего частично нейтрализованный органической кислотой эпоксиа-минакаучуковый аддукт и суспензию фторопласта" ЧД в соотношении 1; 9 - 99.1,аказ 113035, Москва, Ж"35 ент", г. Ужгород, ул. Гагарина. нно-издательский комбина оизв ТиражНПО "поиск"шская наб., 4 Подо испатента