Кран конусный

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Производственное частное унитарное предприятие Цветлит общественного объединения Белорусское общество глухих(72) Авторы Ефременко Сергей Владимирович Арцукевич Юрий Михайлович Белецкий Станислав Владиславович Струк Василий Александрович Овчинников Евгений Витальевич(73) Патентообладатель Производственное частное унитарное предприятие Цветлит общественного объединения Белорусское общество глухих(57) Кран конусный для газопроводов низкого давления, состоящий из корпуса, пробки,пружины и ручки, отличающийся тем, что пробка выполнена из литейного сплава на основе алюминия, крышка выполнена из листового металлического материала с конусным выступом по центру, диаметр которого на середине образующей конуса равен диаметру пружины, сквозной прорезью, расположенной по диаметру крышки, двумя лепестками,расположенными на образующей под углом, равным углу подъема профиля резьбы в отверстии корпуса под крышку, а монтажные полости корпуса закрыты заглушкой с цилиндрической или конусной посадочной частью, длина которой составляет 0,20,5 от длины резьбовой части корпуса, выполненными из полимерного материала или композиции на основе полимера. 50152009.02.28 Полезная модель относится к области создания запорной арматуры, применяемой для обеспечения функционирования газопроводов низкого давления с 0,01 МПа (0,1 кгс/см 2) в жилых и общественных зданиях и бытовых объектах при температуре рабочей среды до 50 С. В настоящее время выпускают запорную арматуру газопроводов низкого давления различных типоразмеров. Номенклатура кранов конусных (далее кранов), их конструкция и применяемые материалы оговорены нормативными документами 1. Конструкция кранов ДУ-15 и ДУ-20 включает корпус 1, пробку 2, пружину 3, крышку 4, ручку 5 (фиг. 1). Основные детали крана (корпус и пробка) изготовлены из медно-цинковых сплавов(латуней). Для обеспечения герметичности подвижного соединения уплотнительные поверхности пробки 2 и корпуса 1 притерты и смазаны специальной смазкой, а постоянство натяга обеспечивается применением пружины 3 и крышки 4. Данная конструкция крана выбрана за прототип полезной модели. Принцип действия конусного крана состоит в пропускании или запирании транспортируемой среды (топливного газа) через сечение затвора при температурах не более 50 С путем поворота притертой пробки 2. Выполнение основных деталей крана из коррозионностойких сплавов (латуни) позволяет обеспечить технический ресурс в соответствии с нормативной документацией. Притирание деталей подвижного сопряжения (корпус 1, пробка 2), осуществляемое индивидуально для каждого изделия, а также наличие в конструкции пружины 3 и крышки 4 обеспечивает надежную герметичность затвора и предотвращает утечку рабочей (газовой) среды. Герметизации и снижению износа подвижного сопряжения способствует применение специальной смазки. Подобная конструкция крана наиболее широко применяется в газопроводах низкого давления, эксплуатируемых на территории Беларуси и других стран постсоветского пространства, в том числе СНГ и выбрана за прототип 1. Несмотря на ряд преимуществ, подобная конструкция крана не лишена некоторых недостатков. К наиболее существенным недостаткам относятся значительное потребление дорогостоящих цветных сплавов (на основе меди и алюминия) в конструкции крана. Так, в модели ДУ-15 используется 184,4 г латуни и 3,8 г дюралюминия, а в модели ДУ-20 - 280,9 г и 7,7 г соответственно. С учетом технологически неизбежных потерь при изготовлении деталей крана методом литья и мехобработкой удельный расход цветных сплавов увеличивается на 10-15 повышенный износ сопряжения корпус-пробка в процессе длительной эксплуатации вследствие одинакового состава использованных материалов. Известно, что детали пары трения, выполненные из материалов одного состава, структуры и физико-механических характеристик, в наибольшей степени склонны к схватыванию и адгезионному изнашиванию. Величину адгезионного износа увеличивает операция притирки, которая приводит к формированию геометрии контактирующих поверхностей с минимальным отклонением от оптимального рельефа. Это приводит к увеличению вероятности взаимодействия микронеровностей с образованием мостиков сварки, что увеличивает износ сопряжения применяемые в практике конусные краны имеют открытые отверстия корпуса с трубной резьбой, используемой при монтаже крана на газопровод. Открытое использование трубной резьбы может привести к повреждению в процессе транспортирования и потере герметичности резьбового стыка. Кроме того, в открытую полость корпуса возможно попадание в процессе транспортирования и хранения инородных частиц, которые могут нарушить герметичность притертого сопряжения корпус-пробка и увеличить его износ в процессе эксплуатации. Цель разработки полезной модели состоит в создании конструкции конусного крана с высокими эксплуатационными характеристиками и сниженным содержанием цветных сплавов на основе меди. Поставленная цель достигается тем, что конусный кран для газопроводов низкого давления, состоящий из корпуса, пробки, пружины, крышки и ручки, отличается тем, что 2 50152009.02.28 пробка выполнена из литейного сплава на основе алюминия, крышка выполнена из листового металлического материала с конусным выступом по центру, диаметр которого на середине образующей конуса равен диаметру пружины, сквозной прорезью, расположенной по диаметру крышки с двумя заходными лепестками, расположенными на образующей под углом, равным углу подъема профиля резьбы в отверстии корпуса под крышку, а монтажные полости корпуса закрыты заглушками с цилиндрической или конусной посадочной частью, длина которой составляет 0,20,5 от длины резьбовой части корпуса, выполненными из полимерного материала или композиции на основе полимеров. Разработанная совокупность технических решений поясняется описанием конструкции конусного крана и чертежами. На фиг. 1 изображена конструкция известного крана ДУ-15, а на фиг. 2, 3, 4, 5, 6 - элементы конструкции заявляемой модели крана. На фиг. 2 изображено конструктивное исполнение узла А (фиг. 1), на фиг. 3, 4 - крышки из листовой стали, на фиг. 5, 6 - полимерной заглушки с цилиндрической и конической резьбовой частью, а на фиг. 7 - конструктивное исполнение крана с полимерной заглушкой. Кран конусный состоит из корпуса 1, пробки 2 из литейного сплава на основе алюминия, крышки 4 из листового металлического материала с конусным выступом по центру, диаметр которого на середине образующей 7 равен диаметру пружины 3, сквозной прорезью 6, расположенной по диаметру крышки, двух лепестков 8, расположенных на образующей под углом ,равным углу подъема профиля резьбы в отверстии корпуса под крышку, и заглушек из полимерного или композиционного материала 9 с цилиндрической или конусной посадочной частью, длина которойсоставляет 0,20,5 от длины резьбовой части корпуса . Применение для изготовления пробки литейного антифрикционного сплава на основе алюминия позволяет достичь синергического эффекта, который заключается в следующем во-первых, в сопряжении корпус-пробка реализуется наиболее благоприятное сочетание материалов, различающихся по твердости и антифрикционным характеристикам во-вторых, снижается расход латуни на изготовление единицы продукции, что приводит к снижению себестоимости крана в-третьих, увеличивается долговечность технологической оснастки для изготовления заготовки пробки, т.к. температура литья изделий из алюминиевых сплавов на 150-200 С ниже, чем для латуней. Это приводит к увеличению разгаростойкости оформляющих вставок и 10-20-кратному увеличению их ресурса в-четвертых, уменьшаются затраты на операцию притирки сопряжения корпус-пробка,т.к. пробка из алюминиевого антифрикционного сплава притирается к более твердому латунному корпусу в течение меньшего времени. Изменение конструкции крышки 4, ранее изготавливаемой из алюминиевого сплава,на предлагаемую конструкцию (фиг. 3, 4) обеспечивает ряд преимуществ, которые заключаются в следующем во-первых, уменьшается расход цветного металла на 6 граммов на единицу продукции. При месячном выпуске кранов 30 тыс. экономия составляет 2,16 т в год во-вторых, наличие сквозной прорези по центру крышки повышает удобство пользователя при проведении наладочных работ в-третьих, наличие двух заходных лепестков на образующей, расположенных под углом, равным углу подъема профиля резьбы в корпусе, позволяет осуществить быструю установку крышки при монтаже и проведения наладочных работ при обслуживании крана на газопроводе (фиг. 3) в-четвертых, конусообразный выступ в крышке с диаметром на середине образующейобеспечивает эффективное воздействие на пружину с постоянным давлением независимо от диаметра пружины (фиг. 2, 3, 4) и степени износа сопряжения. Применение полимерных или композиционных заглушек для монтажных полостей крана (фиг. 5, 6) обеспечивает следующие преимущества 50152009.02.28 во-первых, исключается возможность попадания инородных тел и влаги во внутреннюю полость крана, в том числе в притертое сопряжение корпус-пробка, при транспортировке и хранении кранов в необорудованных складских помещениях во-вторых, исключается возможность загрязнения герметизирующей смазки абразивными частицами пыли, которые вызывают повышенный износ сопряжения и нарушения герметичности затвора в-третьих, исключается вероятность повреждения резьбовой части корпуса при транспортировке конусных кранов и неквалифицированном обслуживании. Таким образом, совокупное применение предложенных технических решений в конструкции конусного крана позволяет обеспечить новый уровень продукции и получить экономический эффект при ее применении. Для изготовления комплектующих деталей конусного крана используют следующие материалы сплавы на основе меди и цинка (латуни) - для корпуса 1 сплавы на основе алюминия - для пробки 2 полимерные материалы или композиции на их основе - для заглушки 9 (фиг. 7) листовую сталь - для крышки 4 (фиг. 3, 4). В качестве материала для изготовления пробки 2 наиболее целесообразно использовать литейные сплавы на основе алюминия, например силумины, марок АК 12, АК 18,АК 5 М, АК 17 и др. При специальном методе литья силуминов (метод литья с закалочным затвердеванием) обеспечивается структура с улучшенной структурной наследственностью,в которой дисперсность эвтектического кремния не превышает 200 нм. Наличие такой структуры обеспечивает увеличение износостойкости изделий из силумина в 27-40 раз по сравнению с аналогичным изделием из цветного сплава, например, оловянисто-свинцовистой бронзы 375. Для изготовления заглушек 9 (фиг. 7) целесообразно использовать полимерные термопластичные материалы (ПЭНД, ПЭВД, ПП, ПА 6, СФД, ПТФЭ,АБС и др.), смеси различных термопластов (ПАПЭНД, ПЭНДСФД, ПАСФД и др.),а также регенерированные продукты на их основе. Длина посадочной части заглушкисоставляет 0,2-0,5 длины резьбовой частикорпуса (фиг. 7). Применение регенерированного сырья при небольшой массе заглушки (1-2 г) не увеличивает стоимости изделия (крана), но повышает его потребительские характеристики. На тыльной части заглушки размещается товарный знак производителя - ПЧУП Цветлит. Цветовое решение заглушки выбирается исходя из назначения крана и служит дополнительным дизайнерским элементом. Пример конструктивного исполнения конусного крана в соответствии с заявленной моделью (фиг. 2-7) приведен ниже. Корпус крана 1 ДУ-15,0,01 МПа изготавливали из медно-цинкового сплава (латуни), а пробку 2 - из алюминиевого сплава (силумин) АК 12 в соответствии с требованиями технической документации. Кран снабжен крышкой 4, которую выполняли из листовой оцинкованной стали 08 кп. Входные и выходные (монтажные) отверстия в корпусе 1 закрывали пробкой 9 (фиг. 7), изготовленной из полиэтилена высокого давления. Длина резьбовой части пробки составляла 0,5 длины резьбовой части корпуса. Сборку деталей крана осуществляли в соответствии с действующим технологическим регламентом. Рабочие поверхности деталей 1 (корпус) и 2 (пробка) притирали в водоабразивной среде до получения площади контакта не менее 90 . В собранном виде конусный кран обеспечивает эксплуатацию газопровода в необходимом режиме. При открытом положении крана отверстие в пробке совмещено с отверстием в корпусе, и газ транспортируется по трубопроводу к потребителю. При необходимости прекращение подачи газа инструментом(ручкой 5) осуществляют поворот пробки в положение, перекрывающее отверстие корпуса. Для обеспечения необходимого усилия прижима пробки к корпусу, препятствующего проникновению газовой среды в зазор, использована пружина 3, опирающаяся верхней 4 50152009.02.28 частью в конусную часть крышки 4 из листовой стали 08 кп. Крышка имеет конусную часть, на которую опирается пружина, и два лепестка для захода в резьбу корпуса 1. Для обеспечения поворота при монтаже в верхней части крышки выполнена сквозная прорезь. Постоянное усилие прижима благодаря конусной части крышки с диаметром срединной части, равным диаметру пружины, обеспечивается пружиной 3 даже при интенсивном изнашивании притертого сопряжения между корпусом 1 и пробкой 2. Сочетание элементов из латуни и силумина в сопряжении более предпочтительно, чем сочетание однородных элементов из латуни, так как снижает вероятность задира и уменьшает изнашивание. Таким образом, заявленная модель конусного крана обеспечивает требуемые технические параметры эксплуатации и обладает более высокими характеристиками по сравнению с прототипом. Опытная партия конусных кранов, согласно полезной модели, изготовлена на производственном частном унитарном предприятии Цветлит (г. Гродно). Краны новой модели прошли испытания и рекомендованы к промышленному применению. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6