Обзор патентов на новые конструкции шаровых кранов или создаем новый кран

В статье ««Дешевые краны» либо снова о войне  шаровых кранов против вентилей и задвижек» подверглись рассмотрению достоинства и недочеты шаровых кранов, было выяснено, что в секторе шаровых кранов средних типоразмеров с конструктивным исполнением пробка на опорах  главными недочетами являются высочайшая цена производства и сниженный срок надежной эксплуатации.  Причиной этому служит постоянное  прижатие поверхности уплотнения седел к поверхности  шара и необходимость, в связи с этим, четкой обработки поверхности шара и покрытии ее износоустойчивыми и коррозионностойкими материалами.

 Лидером по внедрению новых разработок является компания «Cameron»  США (см. веб-сайт www.c-a-m.com), которая ввела в конструкцию собственных кранов новаторство, способствующее увеличению плотности и долговечности затворов. Оно сводится к тому, что уплотнительные кольца имеют зубчатые венцы, в зацепление с которыми, при повороте сферической пробки, входят храповики, закрепленные на ней. Из-за этого, при каждом повороте пробки, седла проворачиваются на 15 градусов. Таким макаром, обеспечивается дополнительная притирка уплотнения седла к шару, что увеличивает плотность и исключает износ в одном месте. Но это не решает делему, а является только усовершенствованием имеющейся конструкции крана, при всем этом остаются высочайшие требования к поверхности шара из-за неизменного контакта уплотнений седел с его поверхностью. Другой увлекательной разработкой компании является шаровой кран «Orbit Valve»  (разработан в первый раз 50 годов назад инженерами компании «Orbit»  в Арканзасе), Кран имеет, установленное в корпусе одно  неподвижное седло, необработанную шаровую пробку  с проходным отверстием и  наплавленным с одной стороны уплотнительным пояском, совмещаемым с седлом  в положении крана «закрыто». За счет удлиненного шпинделя с ходовым узлом и выполненной на его поверхности по специальной линии движения канавки, в которую заходит штифт, соединенный бездвижно со стойкой, шаровая пробка совершает поворот на 90 градусов при отведенном от седла положении, а потом, перемещается в осевом направлении в сторону седла.  При этом  достигается нужное для герметизации удельное давление на уплотнительных поверхностях  пробки и седла  (подробную информацию можно поглядеть на веб-сайте «Cameron»   в разделе Process Valves). Приведем часть рекламы компании о преимуществах конструкции: «Нестираемое уплотнение. Основная задачка – закончить вращение, пробка перемещается на расстоянии от уплотняющей поверхности корпуса, избегая при всем этом износа и трения меж данными поверхностями. Низкие эксплуатационные расходы. Кран изготовлен так, что трение деталей не происходит, а это в свою очередь позволяет свести к минимуму издержки на ремонт».  Для этого крана и обрисованных ниже русских патентов является общим конструктивным признаком то, что нижняя опора пробки выполнена сферической и установлена в отверстии, выполненном в корпусе под запорным органом. Верхняя опора выполнена с возможностью смещения относительно нижней под действием шпинделя, другими словами пробка во время поворота либо в конце его, может качаться вокруг сферы нижней опоры, прижимаясь к седлу установленном в корпусе. Изобретения ориентированы на повышение срока службы крана при повышении его надежности в процессе использования, упрощение конструкции крана и расширение его технологических  способностей.

Информацию по аналогичным  конструкциям шаровых кранов патентованных в Рф можно получить на сайте  www.fips.ru  «ИНСТИТУТА ПРОМЫШЛЕННОЙ СОБСТВЕННОСТИ» просмотрев описание последующих патентов:

1)ШАРОВОЙ КРАН. Номер публикации 2278311. Патентообладатель ООО "Завод "Газпроммаш".Особенностью конструкции будет то, что в корпусе установлено одно седло на резьбе с возможностью перемещения повдоль патрубка корпуса с целью  регулировки усилия прижатия уплотнения. Тут стоит отметить интересную  идею - ввести в конструкцию крана возможность регулировки  контактных напряжений в уплотнении. Это позволяет понизить требования к точности производства и возникает возможность вводить корректировку на износ уплотнения в процессе эксплуатации. Но то, что доступ к седлу вероятен только при снятом с трубопровода кране через патрубок делает сервис кранов неловким.

2) КРАН.

3) ШАРОВОЙ КРАН. Номер публикации 2188978. Патентообладатель Акционерное общество "Тяжпромарматура".Особенностью конструкции будет то, что в корпусе установлено одно седло в обойме по сферической поверхности с возможностью самоустанавливаться  по отношению к пробке. Такое решение существенно усложнило конструкцию, потому что в итоге заместо одной сферы получили три: сферическая пробка, сферическая нижняя опора, сферическое седло. Не считая этого добавилось дополнительное место герметизации, да к тому же по сфере, что понизило надежность крана. Не считая этого если в выше обрисованных конструкциях, имеется возможность прирастить усилие обжатия уплотнения седла, увеличивая момент при управлении, что принципиально для корректировки износа, то тут усилие обжатия уплотнения остается неизменным.

4) ШАРОВОЙ КРАН.  Номер публикации  2206809. Патентообладатель Ломовцев В. А. Особенностью конструкции будет то, что пробка установлена на 2-ух сферических опорах, при этом верхняя связана со шпинделем со смещением оси. Недочеты таковой конструкции это усложнение за счет введения дополнительной сферической опоры и отсутствие способности наращивать усилие обжатия уплотнения седла при увеличении момента при управлении.

5) ШАРОВОЙ КРАН. Номер публикации 2158866. Патентообладатель Акционерное общество "Тяжпромарматура".Конструкция крана фактически повторяет шаровой кран из публикации 2206809.

6) ШАРОВОЙ КРАН Номер публикации 2273782. Патентообладатель ООО "Завод "Газпроммаш"Особенностью конструкции будет то, что введено 2-ое плавающее  седло тем повысив требования к качеству обработки пробки и сведя на нет достоинства конструкции.

 Как лицезреем компания «Cameron» изобретение довела до стадии серийной продукции, а патенты на идеи русских изобретателей остались на бумаге. Если подвести итоги рассмотрения выше обрисованных конструкций, можно прийти к выводу, что все описанные краны перспективы широкого внедрения не имеют. Приходится только удивляться, для чего такие компании как «Cameron»,  АО "Тяжпромарматура" и ООО "Завод "Газпроммаш" растрачивают средства на поддержание патентов в силе. Главный недочет – это необходимость прижимать пробку к седлу, которая нагружена по всей площади проходного сечения давлением рабочей среды. Еще наши праотцы в глубочайшей древности знали, что тяжести лучше перемещать, перекатывая (вращение нагруженной пробки в кранах классической конструкции) либо подклинивая и сдвигая (как у клиновых задвижек), а, не подымая (как предлагается тут). Все описанные краны требуют значимых моментов на шпинделе при управлении и, как следует, массивных приводов (2206809, 2188978, 2158866). Там же где употребляется трапецеидальная резьба («Orbit Valve»,  2278311, 2088828, 2273782), габарит по высоте вырос на столько, что краны стали больше задвижек, а если учитывать их цена и невозможность использовать для управления обыденные четверть обратные привода то, осознать что может вынудить потребителя их брать трудно. Проще приобрести старенькую знакомую - обыденную клиновую задвижку. Если направить внимание на рисунках на соотношение поперечника отогнутого  нижнего конца шпинделя (который принимает всю нагрузку от давления на пробку в закрытом положении крана) относительно поперечника прохода, то становится понятно, что конструкция применима для маленьких поперечников и давлений, по другому масса надстройки будет большой.

Извлекаем наилучшее из того, что заложено в рассмотренных кранах и делаем выводы:

- новенькая конструкция крана обязана иметь не обработанную пробку, а только обработанные уплотнительные пояски:

- новенькая конструкция крана обязана иметь возможность корректировки износа уплотнения в процессе эксплуатации, без демонтажа крана с трубопровода;

- для управления краном должен применяться обыденный четверть обратный привод маленький мощности.

Чтоб этого достигнуть, более логичным является решение отводить  разгруженное от давления седло, чем двигать пробку, такие конструкции есть, и их разглядим в последующей статье.