RU175167U1

RU175167U1 - Кран шаровой

Info

Publication number: RU175167U1
Application number: RU2017107038U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Кузнецов; Леонид Николаевич Архипов; Павел Геннадьевич Васильев; Никита Игоревич Резниченко; Виталий Сергеевич Васютченков
Original assignee: Акционерное общество "Машиностроительный завод "Армалит"
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2017-11-24

Abstract

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к трубопроводной арматуре, а именно к кранам с поворотными пробками, имеющими сферическую поверхность, и предназначена для перекрытия рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу. Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является уменьшение величины силы трения в паре шаровой затвор - уплотнительное кольцо и соответственно отношения коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения, что позволяет снизить минимальное давление рабочей среды в гидроприводе, обеспечивающее срабатывание крана шарового; исключить наличие посторонних шумов при работе крана шарового; снизить нагрузки на шаровой затвор и уплотнительные кольца и соответственно повысить надежность крана шарового, и следовательно, увеличить эксплуатационный ресурс изделия в целом. Решение вышеназванной технической проблемы обеспечивается в конструкции крана шарового, содержащего корпус с входным и выходным патрубкам, шаровой затвор, выполненный за одно целое с управляющим шпинделем и установленный в подшипники, подвижные в осевом направлении седла с запрессованными в них уплотнительными кольцами, установленные в корпус, и гидропривод, при этом уплотнительные кольца изготовлены из полимерного материала с коэффициентом сухого трения скольжения не более 0,15, а также отношением коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения не более чем 1,05, например из материала «Армафол» по техническим условиям ТУ 2291-025-347246723-2014.

Description

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к трубопроводной арматуре, а именно к кранам с поворотными пробками, имеющими сферическую поверхность, и предназначена для перекрытия рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.

Наиболее близким аналогом полезной модели является разработанный Конструкторским бюро «Армас» АО «ЦТСС» (198097, Россия, г. Санкт-Петербург, улица Трефолева, дом 4 корпус 3, официальный сайт в информационно - телекоммуникационной сети «Интернет» http://www.sstc.spb.ru/product/razrabotka-sudovoy-armatury) кран запорный проходной шаровой фланцевый с гидроприводом ИПЛТ.492825.001, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровой затвор, выполненный за одно целое с управляющим шпинделем и установленный в подшипники, подвижные в осевом направлении седла с запрессованными в них уплотнительными кольцами изготовленными из полимерного материала «Графелон 20», установленные в корпус, и гидропривод (Каталог продукции АО «Армалит». Официальный сайт в информационно - телекоммуникационной сети «Интернет» http://armalit1.ru/catalog.html).

Однако кран шаровой этой конструкции имеет следующие технические проблемы:

- коэффициент сухого трения скольжения материала уплотнительного кольца («Графелон 20») составляет от 0,18 до 0,2, что приводит к наличию значительной по величине силе трения в паре шаровой затвор - уплотнительное кольцо и соответственно к износу уплотнительного кольца при наработке определенного количества циклов срабатывания изделия и потери герметичности крана шарового, что отражается на надежности изделия в целом и сокращении срока его эксплуатации;

- коэффициент сухого трения скольжения материала уплотнительного кольца («Графелон 20») составляет от 0,18 до 0,2, что приводит к увеличению минимального давления рабочей среды в гидроприводе, обеспечивающего срабатывание крана шарового;

- в процессе наработки изделием определенного количества циклов срабатывания из-за нестабильности фрикционных свойств материала «Графелон 20» увеличивается коэффициент сухого трения скольжения и резко возрастает отношение коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения. Возрастание отношения коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения и наличие люфтов в механических соединениях между гидроприводом и шаровым затвором приводит к возникновению вибраций при перемещении шарового затвора из положения «открыто» в положение «закрыто» и обратно, в следствие чего происходит шумообразование в паре шаровой затвор - уплотнительное кольцо в форме «скрипа». Из-за роста отношения коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения для «страгивания» затвора с места требуется больший крутящий момент, необходимый для управления краном шаровым, чем для перемещения уже движущегося затвора. При наличии люфтов в механических соединениях между гидроприводом и шаровым затвором после момента «страгивания» шаровой затвор резко перемещается на некоторую величину и «замирает» снова, не переходя в плавное скользящее движение. При дальнейшем движении поршня гидропривода после выборки люфтов шаровой затвор опять «страгивается» и резко перемещается на некоторую величину, после чего «замирает» снова. Это вызывает вибрацию в паре шаровой затвор - уплотнительное кольцо и появление «скрипа».

Решение вышеназванной технической проблемы обеспечивается в конструкции крана шарового, содержащего корпус с входным и выходным патрубкам, шаровой затвор, выполненный за одно целое с управляющим шпинделем и установленный в подшипники, подвижные в осевом направлении седла с запрессованными в них уплотнительными кольцами, установленные в корпус, и гидропривод, при этом уплотнительные кольца изготовлены из полимерного материала с коэффициентом сухого трения скольжения не более 0,15, а также отношением коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения не более чем 1,05, например из материала «Армафол» (производитель ООО «Константа-2», 400120, Россия, г. Волгоград, ул. Елисеева, дом 3, официальный сайт в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет» http://www.constanta-2.ru/index.php?page=how-cmsms-works) по техническим условиям ТУ 2291-025-347246723-2014 (Каталог продукции АО «Армалит». Официальный сайт в информационно - телекоммуникационной сети «Интернет» http://armalit1.ru/catalog.html).

Таким образом, техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является уменьшение величины силы трения в паре шаровой затвор - уплотнительное кольцо и соответственно отношения коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения, что позволяет улучшить основные технические характеристики крана шарового, а именно:

- снизить минимальное давление рабочей среды в гидроприводе, обеспечивающее срабатывание крана шарового;

- исключить наличие посторонних шумов при работе крана шарового;

- снизить нагрузки на шаровой затвор и уплотнительные кольца и соответственно повысить надежность крана шарового, и следовательно, увеличить эксплуатационный ресурс изделия в целом.

Кран шаровой представлен на фигуре - общий вид крана шарового (продольное сечение), где:

1 - корпус, 2 - шаровой затвор, 3 - подшипник, 4 - седло, 5 - уплотнительное кольцо, 6 - гидропривод, 7 - шпиндель.

Общая конструкция крана шарового состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубком. В корпусе 1 установлены подвижные в осевом направлении седла 4 с запрессованными в них уплотнительными кольцами 5, изготовленными из полимерного материала «Армафол» по техническим условиям ТУ 2291-025-347246723-2014 с коэффициентом сухого трения скольжения не более 0,15 и отношением коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения не более чем 1,05. Между седлами расположен шаровой затвор 2, выполненный за одно целое с управляющим шпинделем 7. Седла 4 установлены в корпус 1 по скользящей посадке с центровкой, что позволяет сцентрировать шаровой затвор 2. Шаровой затвор 2 для освобождения уплотнительных колец 5 от значительной нагрузки, возникающей при закрытом положении крана шарового при высоких рабочих давлениях дополнительно установлен в подшипники 3. Для управления краном шаровым на управляющий шпиндель 7 механически соединен с гидроприводом 6.

Кран шаровой работает следующим образом.

Кран шаровой устанавливается на трубопроводе. Кран шаровой гидроприводом 6 устанавливается в положение «открыто», при этом образуется канал, через который рабочая среда перетекает соответственно из входного патрубка в выходной патрубок. При установке крана шарового в положение «закрыто» канал перекрывается и прекращается поток рабочей среды из входного патрубка в выходной патрубок. Герметичность крана шарового обеспечивается за счет прижатия седел 4 с запрессованными в них уплотнительными кольцами 5 к шаровому затвору 2.

Согласно формуле расчета величины крутящего момента (Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Москва, «Машиностроение», 1964, стр. 551):

,

где М - крутящий момент, необходимый для управления краном;

μ - коэффициент трения (коэффициент сухого трения скольжения) материала уплотнительного кольца по шаровому затвору;

q - действующее удельное давление на уплотнительной поверхности уплотнительного кольца;

R1 - радиус соприкосновения уплотнительного кольца с шаровым затвором;

R2 - плечо трения уплотнительного кольца о шаровой затвор,

видно, что чем ниже коэффициент сухого трения скольжения материала уплотнительного кольца, тем меньший момент требуется для совершения управления краном. Полимерный материал «Армафол» по техническим условиям ТУ 2291-025-347246723-2014 имеет коэффициент сухого трения скольжения не более 0,15, что приводит к снижению минимального давления рабочей среды в гидроприводе, обеспечивающего срабатывание крана шарового.

Также за счет низкого коэффициента сухого трения скольжения снижается сила трения в паре шаровой затвор 2 - уплотнительное кольцо 5 и соответственно снижается износ уплотнительных колец 5, что влечет за собой увеличение количества циклов срабатывания изделия без потери герметичности крана шарового, а следовательно повышает надежность крана шарового и увеличивает эксплуатационный ресурс изделия в целом.

Общеизвестно, что коэффициент сухого трения скольжения меньше коэффициента трения покоя, соответственно при «страгивании» шарового затвора 2 с места требуется больший крутящий момент, необходимый для управления краном шаровым. Рассчитаем его по формуле:

,

где Мст - крутящий момент при «страгивании»;

μп - коэффициент трения покоя материала уплотнительного кольца.

Полимерный материал «Армафол» по техническим условиям ТУ 2291-025-347246723-2014 имеет отношение коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения не более чем 1,05, соответственно отношение крутящего момента при «страгивании» (Мст) к крутящему моменту, необходимому для управления краном (М) будет составлять не более чем 1,05. Столь незначительное превышение значения коэффициента трения покоя над коэффициентом сухого трения скольжения и соответственно превышение крутящего момента при «страгивании» над крутящим моментом, необходимый для управления краном, позволяет обеспечить плавность вращения шарового затвора 2 при наличии люфтов в механических соединениях между гидроприводом 6 и шаровым затвором 2 и избежать вибрации в паре шаровой затвор 2 - уплотнительное кольцо 5 и избежать появление «скрипа». Проведенные испытания (Протокол от 01 октября 2015 г. №01/10-ГК типовых испытаний крана запорного проходного шарового фланцевого с гидроприводом из спецспоава DN 150 PN 100 ИПЛТ.492825.001. Каталог продукции АО «Армалит». Официальный сайт в информационно - телекоммуникационной сети «Интернет» http://armalit1.ru/catalog.html) показали, что даже после наработки изделием полного ресурса в количестве 6000 циклов срабатывания шумообразование в паре шаровой затвор 2 - уплотнительное кольцо 5 не возникло.

Таким образом, предложенная конструкция крана шарового, содержащего корпус с входным и выходным патрубкам, шаровой затвор, выполненный за одно целое с управляющим шпинделем и установленный в подшипники, подвижные в осевом направлении седла с запрессованными в них уплотнительными кольцами, установленные в корпус, и гидропривод, при этом уплотнительные кольца изготовлены из полимерного материала с коэффициентом сухого трения скольжения не более 0,15 и отношением коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения не более чем 1,05, например, полимерного материала «Армафол» по техническим условиям ТУ 2291-025-347246723-2014, позволяет улучшить основные технические характеристики крана шарового, а именно:

Claims

Кран шаровой, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шаровой затвор, выполненный за одно целое с управляющим шпинделем и установленный в подшипники, подвижные в осевом направлении сёдла с запрессованными в них уплотнительными кольцами, установленные в корпус, и гидропривод, отличающийся тем, что уплотнительные кольца изготовлены из полимерного материала с коэффициентом сухого трения скольжения не более 0,15 и отношением коэффициента трения покоя к коэффициенту сухого трения скольжения не более чем 1,05.