Способ изготовления узла затвора трубопроводной арматуры

 

Изобретение относится к судовому арматуростроению. Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления и повышение эксплуатационной надежности узла. Способ заключается в механическом закреплении в корпусе затвора периодического действия металлического уплотнительного элемента в виде кольца из сплава на основе никелида титана, обладающего эффектом памяти формы. Наружный диаметр кольца выбирают на 1,3 - 2% больше диаметра гнезда. Перед установкой в корпус кольцо деформируют со степенью обжатия 2,4 - 3,4%, а после установки корпус вместе с установленным в нем кольцом нагревают до T = 100 - 200°C и выдерживают при этой температуре не менее 15 мин. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Яй!7 и

1 s>yj

E i Б, ., ;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4416985/25-27 (22) 10.03.88 (46) 07.03.90. Бюл. - 9 (72) Л.А.Аппен, В.H.Áåëîâ, В.А.Бурлешин, Л.В.Буталов, Г.Б.Владимирова, И.В.Змитрович, А.О.Поляков и N.H.Ñâåòличный (53) 62 1.885(088.8) (56) Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры.

И.. Машиностроение, 1969, с. 352. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛА ЗАТВОРА

ТРУБОПРОВОДНО11 АРИАТУРИ (57) Изобретение относится к судовому арматуростроению. Цель изобрете-: ния — снижение трудоемкости изготовИзобретение относится к машиностроению, в частности к узлам затворов периодического действия, применяемых в арматуростроении.

Цель изобретения — снижение трудоемкости изготовления и повышение, эксплуатационной надежности.

Сущность способа заключается в том, что металлический уплотнительный элемент в корпусе затвора изготав ливают в виде кольца из сплава на основе никелида титана, обладающего эффектом памяти формы с температурой обратного мартенситного превращения ниже 0 С, но более высокой, чем для сплавов, используемых для изготовления соединительных муфт труб6проводов. В исходном состоянии кольцо должно иметь наружный диаметр

„„SU„„1548541 А 1 . (51)5 Р 16 В 7/00

2 ления и повышение эксплуатационной надежности узла. Способ заключается

1 в механическом закреплении в корпусе затвора периодического действия металлического уплотнительного элемента в виде кольца из сплава на основе никелида титана, обладающего эффектом памяти формы. Наружный диаметр кольца выбирают на 1,3-2Х больше диаметра гнезда. Перед установкой в корпус кольцо деформируют со степенью обжатия 2,4-3,47., а после установки корпус вместе с установленным в нем

0 кольцом нагревают до Т = 100-200 С и выдерживают при этой температуре не менее 15 мин. 1 табл, . несколько больший, чем диаметр гнезда, растачиваемого в корпусе клапана, задвижки и т.д. под его установку. Кольцо деформируется в мартенситном состоянии путем обжатия в специальной матрице с уменьшением диаметр; и устанавливается в корпус. Наружный диаметр. кольца после обжатия должец быть меньше диаметра гнезда. Уплотнительное кольцо в исходном состоянии должно иметь диаметр на 1,3-2,0Х боль-ше диаметра гнезда.

Значения соотношений наружного диаметра уплотнительного кольца в его исходном состоянии, отверстия матрицы, в которой это кольцо обжимается при низкой температуре и диаметров гнезда в корпусе клапана, в которое устанавливается деформированное коль 1548541 цо, выбраны на основании результатов опытов, часть иэ которых приведена в таблице. При рассмотрении данных таблицы необходимо учитывать, что уплотнительные кольца, деформирован5 ные при слишком малых степенях обжатия (практически — менее 2,0), а также кольца, наружный диаметр которых в исходном состоянии был близок к диаметру гнезда в корпусе клапана .(степень натяга 1,0-1,2 и менее), недостаточно прочно держатся в гнезде, и поэтому образцы с такими кольами не испытывались.

При слишком высоких степенях обжатия, вследствие относительно сильной пластичности деформации, снижается эффект возврата формы, а при дальнейшем увеличении разницы между исходным 0 диаметром кольца и диаметром отверстия в матрице происходила поломка деформированного кольца и повреждение матрицы. Неприемлемость крайних значений степени деформации и натяга стала очевидной после первых же опытов и в дальнейшем опробование явно нереальных параметров не производилось.

Таким образом, степень деформации кольца должна находиться в пределах

2,4-3,4Х. При меньшей разнице в диаметрах кольца и гнезда (меньший натяг) или меньшей степени обжатия не будет обеспечена требуемая плотность в месте соединения кольца с корпусом, а в случае слишком большого диаметра кольца деформирование его вызывает затруднения и может привести к повреждению матрицы илиразрушению кольца. 40

Корпус с установленным кольцом нагревается до 100-150 С и после непродопжительной выдержки при этой температуре кольцо, стремясь восстановить свои размеры, прочно закрепляется в корпу- 45 се.

Нижнее значение температуры термической обработки корпусов с установленными в них уплотнительными кольцами определяется температурой полного перехода низкотемпературной фазы в высокотемпературную при нагревании сплава. Эта температура в сплавах титан — никель, близких по составу к интерметаллическому соединению (никелид

55 титана), и в сплавах титан - никель— медь, содержащих не более 10Х меди, колеблется в зависимости от состава сплава (в пределах марочного состава), условий предварительной деформации и т.д. в пределах от комнатной до 80-100 С. Поэтому для полного завершения обратного мартенситного превращения необходим нагрев сплава до температуры не ниже 100 С. Верхний о предел — 200 С вЂ” определяется тем,что о в любом случае, вие зависимости от состава, условий предварительной обработки и т.д. переход сплава в высокотемпературную. фазу будет полностью завершен. Процесс мартенситного превращения относится к бездиффузионным и для его завершения не требуется длительных выдержек, необходимо только, чтобы установленное кольцо достигло при нагревании заданной температуры.

Длительность выдержки при этом зависит только от массы нагреваемого корпуса.

Пример. Серия уплотнительных колец с фасками, изготовленных из спецсплава, содержащего (по расчету) 52Х никеля, 45Х титана и ЗХ меди, имевших разный диаметр в исходном состоянии, была обжата в матрице диаметром 57,0 мм, при с = -160 С в среде жидкого азота.

Результаты обжатия представлены в таблице.

Кольца диаметром (до обжатия)

59,00 мм были установлены в корпусе клапанов Ду 50. Затем корпуса клапанов совместно с установленными в о них кольцами нагревались до t = 120 С и выдерживались при этой температуре

30 мин.

Клапаны эксплуатировались с апреля 1983 г, по январь 1987 г.в системе морской воды SPNT-0566. До осмотра арматура находилась в работе 21мес, в том числе 12 8 тыс.ч. в потоке.При осмотре было отмечено вполне удовлетворительное состояние узла затвора и отсутствие каких-либо механических или коррозионных повреждений на уплотнительных поверхностях. В настоящее время арматура продолжает эксплуатироваться на судне.

Как показали испытания, проведенные на стендах и судах в условиях эксплуатации, предлагаемый способ выполнения узла затвора обеспечивает получение следующего технического эффекта;

t j плотное и прочное закрепление уп-, лотнительного элемента в корпусе вследствие значительных усилий, воз25

Результат

Обжатие, 7о

Натяг, z

Диаметр гнезда, Диаметр кольца, мм

2,56

2,56

2,40

3,4

4,4

0,86

1,21

1,57

1,73

2,50

Протечка

58 0

57,8

57,5

58,0

58,0

58,5

58,5

58,4

59,0

59,5

Герметич.

Составитель Н.Жарова

Техред А.Кравчук Корректор pf,äoæo

Редактор А.шандор

,Заказ 129 Тираж 557 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

5 15 никающих в процессе восстановления формы, гарантирует отсутствие протечек между кольцом и корпусом после длительной эксплуатации в наиболее тяжелых условиях; высокая коррозионно-эрозионная стойкость сплава и его относительно невысокая твердость обеспечивает достижение герметичности при меньшем, по сравнению с другими исследованными материалами, удельном давлении на

yïëoòHèòåëüHûå поверхности, возможность изготовления уплотнительных колец и подготовки гнезд в корпусах с менее, чем в других случаях, жесткими требованиями по точности и чистоте обработки.

Положительный эффект от использо- . вания изобретения в повышении надежности и технологичности способа.

Формула и з обретения

Способ изготовления узла затвора трубопроводной арматуры, включающий

48541 6 механическое закрепление в гнезде корпуса затвора металлического уплотнительного элемента, о т л и ч а ющ и и с .я тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повышения эксплуатационной надежности, в качестве уплотнительного элемента используют кольцо иэ сплава на основе никелида титана, обладающего эффектом памяти формы, при этом наружный диаметр кольца выбирают íà 1,3-2Ж больше диаметра гнезда под его установку, перед установкой его деформируют путем обжатия со степенью обжатия, равной 2,4-3,47, при температуре ниже обратного мартенситного превращения и устанавливают при укаэанной температуре в гнездо корпуса,пос20 ле чего корпус с установленным в нем кольцом нагревают до 100-200 С и выдерживают при этой температуре не менее 15 мин.