Владелец патента – общество с ограниченной ответственностью «Завод трубопроводной арматуры».
Автор – Степанов Александр Алексеевич.
В новом номере журнала «Вестник арматуростроителя» мы продолжаем развивать рубрику «Обзор патентов». Сегодня предлагаем вашему вниманию полезную модель манометрического шарового крана, которая относится к запорной арматуре и может использоваться для измерения давления в сосудах и трубопроводах с помощью манометра после выполнения измерения в различных климатических зонах и в широком диапазоне температур рабочих сред.
Некоторые модификации манометрических кранов дают возможность, помимо измерения давления, проводить отбор проб рабочих и дренажирование из рабочих объектов. Техническая задача разработки – увеличение надежности и эксплуатационного ресурса работы заявляемого шарового крана.
Так, в описании изобретения известен шаровой кран, о котором рассказывается в другом патенте № 2135870. Его основная задача заключается в работе в газовой и других отраслях. Изделие содержит цилиндрический корпус, в котором находится шаровой поворотный затвор со сквозным отверстием. Он уплотнен эластичными кольцами и оснащен подводящим и отводящим патрубками, которые объединяют кран с трубопроводом с обеих сторон. Отличие заключается в том, что в месте соединения патрубков с трубопроводом размещены торцевые квадратной формы фланцы. Таким образом они формируют в месте соединения корпуса шарового крана с фланцем по крайней мере один прилив с развитой поверхностью внутри цилиндрического корпуса, на которой выполнены продувочные отверстия с выходом на фланцы.
При необходимости в резьбовое отверстие корпуса могут быть установлены манометры либо через дополнительный вентиль осуществляется возможность сбрасывания давления накопившегося газа в специальный трубопровод для дальнейшего сбора и использования газа. Объединение функции сброса с шаровым краном дает возможность сократить длину трубопровода и расширяет сферу применения шарового крана. Недостаток продукта – неудобство в управлении потоком с точки зрения сброса давления, так как отсутствует четкое направление отводимой среды, что препятствует ее сбору и безопасности работы с изделием.
Авторы патента выбрали наиболее близким аналогом (исключающим данный недостаток) в качестве прототипа манометрический шаровой кран, который содержит спускной клапан, муфту с резьбовым отверстием и наружной резьбой для соединения через уплотняющее кольцо с цилиндрическим корпусом, резьбовым отверстием, штревелем и шаровым затвором с уплотнениями. Спускной клапан работает в корпусе перпендикулярно его продольной оси, резьбовое отверстие цилиндрического корпуса соединяет с манометром, а резьбовое отверстие муфты – с трубопроводом. Штревель выполнен с кольцевым уплотнением, разделяющим его с втулкой, каждое уплотнение шарового затвора дополнено компенсационным кольцом, размещенным по наружному диаметру уплотнения.
Новая разработка предназначена для повышения надежности и эксплуатационного ресурса работы заявляемого шарового крана. Эта задача решается конструкцией изделия, совокупность параметров которой позволяет увеличить удобство, надежность и ресурс работы крана. Изобретение обладает новизной, отличаясь от прототипа, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата. Кран может использоваться для измерения давления в сосудах и трубопроводах с помощью манометра, который вкручивается непосредственно в кран, и сброса давления из манометра после выполнения измерения.
Сущность манометрического шарового крана поясняется рисунками 1 (вид спереди в разрезе манометрического шарового крана) и 2 (вид сбоку слева). В примере исполнения манометрический шаровой кран содержит корпус 1, муфту 2, штревель 3 с шаровым затвором 4 с фигурным уплотнением 5, с компенсационной прокладкой 6 из флувиса, с жесткой прокладкой 7 из полиамида, спускной клапан 8 в виде винта с металлическим шариком 9 в торце, перемещение которого производит эффект спуска или запирания контролируемой среды. Во время включения крана в работу наличие металлического шарика 9 создает гарантию, что среда не проникнет через спускной клапан 8. Для фиксации спускного клапана 8 от выворачивания (потери) рядом с ним устанавливается стопорный винт 10, который поджимает шайбу 11, удерживающую винт спускного клапана 8, что также влияет на надежность и ресурс работы крана. Шаровой затвор 4 располагается симметрично относительно уплотнений фигурному 5 с компенсационной прокладкой 6 из флувиса и жесткой прокладкой 7 из полиамида. Корпус 1 выполнен из шестигранника с резьбовым отверстием 12 для соединения с манометром (на рисунке 1 не показаны).
Выполнение корпуса 1 из шестигранника увеличивает надежность закручивания крана с помощью ключа в линию, меньше деформирует его, что также влияет на надежность работы и ресурс работы крана. Стопорный винт 10, который поджимает шайбу 11, устанавливается относительно плоской стороны шестигранника корпуса 1. Муфта 2 выполнена с наружной резьбой для соединения через уплотняющее кольцо 13 с цилиндрическим корпусом 1. Кроме того, муфта 2 выполнена с резьбовым отверстием 14 для соединения с трубопроводом (на рисунке 1 не показаны).
Штревель 3 содержит кольцевое уплотнение 15, которое разделяет его с втулкой 16. Такая конструкция узла уплотнения гарантирует надежную работу, обеспечивая требуемую степень герметичности крана в этом узле, увеличивает ресурс работы заявляемого манометрического шарового крана. Положение проходного отверстия в шаровом затворе 4 определяется упорами рукоятки 17 относительно ограничителя поворота 18. Закрытие крана производится вращением рукоятки 17 по часовой стрелке, открытие крана осуществляется против часовой стрелки. Предусмотренные в конструкции муфты 2 два элемента – с фигурным уплотнением 5 и с компенсационной прокладкой 6 из флувиса – помогают компенсировать температурное расширение деталей шарового затвора 4 и возникающие усилия на уплотнения при изменении (повышении/понижении давления).
Установленное с другой стороны шарового затвора 4 уплотнение (жесткая прокладка 7 из полиамида по ГОСТ 10589-87) принимает на себя без собственной деформации все нагрузки при повышении давления во время измерения контролируемой среды за счет этих мероприятий надежность модели, его ресурс вырос в пять раз.
Выполнение компенсационной прокладки 6 из флувиса (флувис ТУ РБ 03535279.07-99) – материала на основе фторопласта 4 и модифицированного углеродного волокна (10, 20, 30 %), который отличается уникальной химической стойкостью, высокими термостойкостью и износостойкостью, отличными уплотнительными свойствами, и выполнение жесткой прокладки 7 из полиамида, который принимает на себя без собственной деформации все нагрузки при повышении давления во время измерения контролируемой среды, гарантируют надежную работу крана, а также повышают ресурс его работы в пять раз.
Цилиндрический корпус 1 и муфта 2 могут быть выполнены из обычной конструкционной или нержавеющей коррозионностойкой сталей и других спецсталей (сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т), корпус 1 из шестигранника. Выбор материалов продукции зависит от состава среды: например, холодная вода – обычная сталь (Ст.20 или 09Г2С), горячая вода или агрессивные среды – нержавеющая сталь. Уплотнения шарового затвора могут быть выполнены из фторопластов Ф4, Ф4К20, Ф4К15М5 и других материалов, обладающих высокой износостойкостью. Материал шарового затвора 4 – сталь 12Х18Н10Т, 10Х17Н13МТ2.
Порядок выполнения технологических операций при работе с манометрическим шаровым краном следующий. Манометр (на рисунке 1 не показан) устанавливают в резьбовое отверстие 12 корпуса 1 манометрического крана для измерения давления. Рукоятка 17 штревеля 3 крана в положении «Закрыто» (перпендикулярно продольной оси крана). Замер давления осуществляется после поворота рукоятки 17 штревеля 3 крана против часовой стрелки до положения вдоль продольной оси крана с направлением в сторону манометра. После этого отсекается манометр от рабочей магистрали с помощью поворота рукоятки 17 по часовой стрелке в положение перпендикулярно продольной оси крана. Открывается спускной клапан 8 для сброса давления из полости манометра рожковым ключом. Закрывается спускной клапан 8, тем самым подготовив кран к последующим измерениям.
Все вышеперечисленные преимущества позволяют устанавливать более высокий назначенный ресурс – не менее 5000 циклов открывания-закрывания в отличие от сравниваемой модели.
1. МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ШАРОВОЙ КРАН RU196553U1 [Электронный ресурс] // Яндекс.Патенты. URL: https://yandex.ru/ patents/doc/RU196553U1_20200304 (дата обращения: 27.08.2020). Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 5 (61) 2020
