Шаровой кран и способ его изготовления

 

Сущность изобретения: в корпусе размещены поворотный шток с шаровой пробкой взаимодействующей с двумя полимерными седлами. Внутренние поверхности входного и выходного патрубков и корпуса снабжены полимерной футеровкой с отбортовками по торцам патрубкоа Пробка выполнена из высокопрочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01 - 110.00 мм и химстойкого полимерного связующего. Остальные поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтилена 2,0 - 90,0%. его толщина составляет 0,025 - 0,08 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, ограниченны; основанием, элементом и направляющей или меходу направляющей и пуансоном, и формуют вертикальным движением пуансона внуз. Пробку изготавливают методом горячего формования из композиционного материала 2 с и 1 ааф-пы. 2 на

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5048526/29 (22) 20.07.91 (46) 30.11.93 Бюл Мя 43-44 (75) Ляпишев B.M„Ляпишева Т.Б„Чернов ЮА; LUy- . бин В.Б„ Чукаповский ПА; Муратов 8.8. Синдячкин

ВА; Луковников С.В. (73) Шубин Владимир Борисович (54) ШАРОВОЙ КРАН И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: в корпусе размещены поворотный шток с шаровой пробкой, взаимодействующей с двумя полимерными седлами. Внутренние поверхности входного и выходного патрубков и корпуса снабжены полимерной футеровкой с отбортовками по торцам патрубкоа Пробка выполнена из высокопрочного .композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого воC (в) RRU U(») 2ОО39О5 С3. (f l) й.ХЛйЫ9 локна длиной 0,01 — 1 t0,00 MM и химстойкого полимерного связующего. Остальные поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтипена 20 — 90,0%, его толщина составляет

0,025 — 008 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 мех<ду направляющей и пуансоном, и формуют вертикальным движением пуансона вниз. Пробку изготавливают методом горячего формования из композиционного материала 2 с. и I зл.ф-пы. 2 ил.

2003905

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в магистралях с агрессивными рабочими средами в различных отраслях промышленности, Известен шаровой кран, содержащий

„сферический запорный орган, который отделен от корпуса с двумя патрубками изолирующей оболочкой из самосмазывающего коррозионностойкого материала, причем оболочка выполнена сплошной и продлена на внутренние поверхности патрубков корпуса, и способ его изготовления, заключающийся в изготовлении заготовок поворотного штока, входного и выходного патрубков и корпуса методом литья, последую цей их обработки, нанесении на внутре:гнюю поверхность патрубков и корпуса изолирующего слоя (1), )1едостатком известного техническогорешения является низкая надежность при использовании агрессивных сред с абразив- ными частицами, Наиболее близким техническим решением является шаровой кран, содержащий сферический эапорный орган с поворотным штоком; входной и выходной патрубки, внутренняя поверхность которых и корпуса снабжены полимерными футеровками с отбортовками по торцам патрубков, уплотнитйльные элементы и полимерные седла, Такие известен способ изготовления этого крана, включающий изготовление металлических заготовок поворотного штока, входного и выходного патрубков и корпуса методом литья, последующую их металлообработку, нанесение на внутреннюю поверхность металлических элементов патрубков и корпуса изолирующего слоя и изготовление седел иэ полимерного материала (2).

Недостатком прототипа является. низкая стойкость к агрессивным и абразивным средам, значительная трудоемкость s изготовлении и ремонте, а также высокая стоимость технологической оснастки.

Цепь изобретения состоит в устранении указанных недостатков.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в части устройства в том, что шаровая пробка выполнена из высокопрочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01-110 мм и химстойкого полимерного связующего. при этом нерабочие поверхности покрыты материалом с содержлнием политетрафторэтилена, а в части способа изготовления в том, 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 обьем, ограниченный основанием, .металлическим элементом и направляющей, или между пу ансоном и направляющей и формуют верти10 кальным движением пуансона вниз, после чего изготавливают шаровую пробку методом горячего формования из композицион.ного материала, содержащего 10 — 70 мас,% высокопрочного волокна длиной 0,01 — 110 мм и химстойкое полимерное связующее, .при этом на наружные поверхности металлических элементов корпуса, патрубков и поворотного штока предварительно наносят лакокрасочное покрытие методом катод20 ного электроосаждения смесью раствора нейтрализованного кислотой эпоксиаминокаучукового аддукта и дисперсии фтороплаcTG-4 в 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 патрубки, внутренняя поверхность которых и корпуса снабжена полимерной футеровкой 7 с отбортовками 8 flo торцам патрубков 5 и 6, и уплотнительные элементы 9, при этом шаровая пробка 3 выполнена иэ высокопрочного композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной 0,01 — 110 мм и химстойкого полимерного связующего, причем нерабочие поверхности покрыты материалом с со45 держанием политетрафтарэтилена, Шаровой кран работает следующим образом, При необходимости пропуска рабочей среды шток 2 устанавливают таким обра50 зом, чтобы проходное отверстие шаровой пробки совпадало с отверстиями патрубков

5 и 6, для перекрытия потока рабочей среды поворотный шток 2 поворачивают на 90О.

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, a ro же время

003905 течение 100.с с пОСледующей сушкой 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-4, взятых а сооТношении 1: 1, толщина покрытия составляет

0,05 мм, Ф,5 изготавливают седла 4 из полимерного материала, .при этом каждый металлический элемент перед нанесением изолирую цего слоя устанавливают вертикально на неподвижном основании 10, затем на верхнем 5 торце металлического элемента закрепляют направляющую 11 для пуансона 12, после этого. основание 10, металлический элемент (1, 5, 6), направляющую 11 и пуансон 12 нагревают до температуры формования, 10 изолирующий композиционный материал

13 помещают в обьем, ограниченный асиованием 10, металлическим элементом (1, 5»

6) и направляющей {1 или между направляющей 11 и пуансоном 12 и формуют верти- 15 кальным движением пуансона вниз, после этого изготавливают шаровую пробку 3 методом горячего формования из композиционного материала, содержащего 10-70 мас.о% высокопрочного волокна длиной 20

0,01 — 110 мм и химстойкое полимерное связующее.

Предпочтительно на наружной поверхности металлических элементов корпуса 1, патрубков 5 и 6 и поворотного штока 2 25 нанести лакокрасочное покрытие методом катодного электроосаждения смесь{о раствора нейтрализованного кислотой эпоксиамино-каучукового аддукта и диспер".ии фторопласта-4 в соотношении от 1; 9 до 99 30

: 1.

Примеры конкретного выполнения, Пример 1. Шаровой кран, содержащий корпус, в котором размещены говоротный шток с шаровой пробкой, 35 взаимодействующий с двумя полимерными седлами, входной и выходной патрубки, внутренняя поверхность которых снабжена футеровкой из угленаполненной фенопоформальдегидной смолы со стег{еныо на- 40 полнения 55 мас. ч. с отбортовками по торцам патрубков, и фторопластовые уплотнительные элементы, причем шаровая пробка выполнена изтогоже материала, что и футеровка патрубков, имеющего прочность при изгибе не менее 200 МПа и длину волокон наполни;еля 10 — 30 мм, остальные поверхности предварительно покрыты методом катодного электроосаждения в режиме постоянного тока напряжением 200 В а .60

Шаровая пробка иэготаал{1{:::.:ется !<88,0дом прямого прессования на Гидраали 8ском прессе по режиму: удепьнос даален{18 на I< .M 60,0 МПа, температура npeccoaBI

150:!5 С, Время аыдерх<ки пОд,BBBi{8II»8!"

15 мин, Навеска KM рассчитывается по размеру пробки плюс 5 мас, g на обло», Металлические заготовки изготовлены методом литья В землю (ипи точного литья} стали 35 Л (или 45 Л) с последующей механической обработкой, Футроа{<а внутренних поверхностей элементов (деталей) — патрубков и корпуса осуществлена методом л»;ьевого прессования на гидравлических прессах путем уCTB HOB K» В8 О { ИКВЛ Ь НО На !Неп Од а{1 {<{10{ 1 РС ноаании детали, На ВЯрх{{ем тÎpL{8 " 1еталли«ccI

Пример 2, То же, что:l п ппимере 1{, но футероака и шаровая пробка выполнены иэ полиамида б, наполненнОГО 10 IBc.,!.-! стеклÎВОлокна, длина Волокон Ilаполнитсля состааля81 0 !11 !1p li, —

90 с, темпе {ат1 p= Г{0!сл!ед!/{О{цей T8i1ìo050-.{ботки 2 1{{" С 8 T8«8ние 40 !I;H, П р и м 8 р 3. lо же., что и а пр{1{мере {, Но футероака и UZBp0!

ИЭ ЭПОКС»фЕНОЛЬН<ПO {лрЯ, {{ВП .ЛНЭ{-;{, 0{ !{1 ос мас, % ОаэальтоаОГО ВолОкна дг{{1»ОЙ I { 0 м{ ..

Остальнь{8 !0980:

Г{ О к р ы ты иет Одом к атод н О ГО э.!, o êò ; ð 0 c B;.:;дения rlpv4 ГIGcTQ 1{I 3с!м тока наг{па",;(--., 2003905

Пример 12. То же, что и в примере 1, но содержание волокна в смоле составляло

75 мас.%. Превышение содержания волокна приводит к ухудшению сдвиговых х""ðàêòåристик материала и снижению прочности при изгибе. Поворотный шток выкрашивает паз в шаровой пробке.

Пример 13. То же, что и в примере 5, " но толщина лакокрасочного покрытия составляла 0;08 мм. Время нанесения покрытия достигало 5 мин, что нетехнологично в серийном производстве и не приводит к уве. личению толщины покрытия.

Пример 14, То же, что и в примере 2, 5 но содержание волокна в полиамиде 6 составляло 78 мас. При изготовлении материала не происходит совмещения полимера с волокнистым наполнителем.

П р и м е.р 15. То же, что и в примере 1, но длина волокна составляла 130 мм. При формовании футеровки не происходит "аполнения футеруемого пространства дета- . лей-корпуса и патрубков, Пример 16. То же, что и в примере 2, 5 но длина волокон наполнителя составляла менее 0,005 мм. Происходит смятие материала при повороте шаровой пробки штоком.

Пример 17. То же, что и в примере 2, но раствор смеси нейтрализованного кислотой зпоксиаминокаучукового аддукта с дисперсией фторопласта-4 взяли в соотношении 1; 10.

Лакокрасочное покрытие неустойчиво в кислотах и кислых парах.

Пример 18. То же, что и в примере 3, но смесь раствора нейтрализованного кислотой зпоксиаминокаучукового аддукта с дисперсией фторопласта взяли в соотношении 100, 1. Лакокрасочное покрытие со временем отслаивается с наружных поверхностей шарового крана при температурных перепадах.

250 В в течение 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- 5

20

35

40 тие боковых noeeðxíîctåé паза в пробке, 45

50. ропласта — 4, взятых в соотношении 99: 1, толщина покрытия 0,080 мм.

Пример 4. То же, что и ь примере 1, но наполнение волокном составляет 70 мас. при длине волокна 5-15 мм

Пример 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.

При м е р 6.Тоже, что ив примереЗ„ но лакокрасочное покрытие выполнено как и в примере 5.

Пример 7. Тоже,что и в примере2, но лакокрасочное покрытие выполнено как и в примере 3.

Пример 8. Тоже, что и в примере 1, но наполнение смолы волокном составило 8 мас. . При повороте шаровой пробки в кране произошел скол паза пробки.

Пример 9. То же, что и в примере 2, но время осаждения составило 30 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.

Л ример 10. Тоже,чтоивпримере2, но наполнение волокном полиамида 6 составляет 5 мас. jy, а лакокрасочное покрытие щиеет толщину 0,08 мм как и в примере

3. При повороте шаровой пробки штоком под давлением жидкости происходит смяfl р и м е р 11, Тоже, что и в примере

10, но толщина лакокрасочного покрытия составляла 0,025 мм. Происходит нарушение паза как и s примере 10. (56) Авторское свидетельство СССР

М 493582, кл. F 16 К 5/06, 1972. .Авторское свидетельство СССР й-* 1629667,,кл, F 16 К 5/06, 1989;

М03 905

Формула изобретения

1. 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- 10 личающийся тем, что шаровая пробка выполнена из высо копрочн ого композиционного материала на основе высокопрочного химстойкого волокна длиной

0,01 - 110,00 мм и химстойкого полимерно15

ro связующего, при этом остальные поверхности покрыты материалом с содержанием политетрафторэтилена 2,090,0 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- 30 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. Д 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 эпоксиаминакаучуковый аддукт M суспензию фторопласта ЧД в соотношении 1; 9 — 99 .1, 2003905 р °

Составитель Т. Ляпишева

Редактор T. Лошкарева Техред М;Моргентал

Корректор.Л. Ливринц

Подписное

Заказ 3319 Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

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

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